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Säuren und Basen (1)


Aufgabe 1

Gib die Namen der Säuren und Laugen an.

  1. HCl
  2. NaOH
  3. H2SO4
  4. KOH
  5. CH3COOH
  6. H3PO4
  7. HNO3

Lösung

  1. Salzsäure
  2. Natronlauge
  3. Schwefelsäure
  4. Kalilauge
  5. Essigsäure
  6. Phosphorsäure
  7. Salpetersäure
  • Schwierigkeitsgrad:  1
  • Zeit:  4 Minuten
  • Punkte:  7

Aufgabe 2

Säuren zerfallen in Wasser in Wasserstoffionen und Säurerestionen. Man sagt, sie dissoziieren. Gib für die vollständige Dissoziation der Säuren die Reaktionsgleichungen an und benenne das jeweils gebildete Säurerestion.

  1. Salpetersäure
  2. Salzsäure
  3. Schwefelsäure
  4. Phosphorsäure

Lösung

a.

HNO3

\(\rightarrow\) H+ + NO3 Nitration
b.

HCI

\(\rightarrow\) H+ + CI Chloridion
c.

H2 SO4

\(\rightarrow\) 2 H+ + SO4 Sulfation
d.

H3 PO4

\(\rightarrow\) 3 H+ + PO43– Phosphation
  • Schwierigkeitsgrad:  1
  • Zeit:  8 Minuten
  • Punkte:  12

Aufgabe 3

Stelle die Wortgleichungen und die Reaktionsgleichungen für die Säure-Base-Reaktionen auf und gib an, wie sich jeweils das Universalindikatorpapier färbt.

  1. Calciumoxid + Wasser \(\rightarrow\)
  2. Kohlenstoffdioxid + Wasser \(\rightarrow\)
  3. Schwefeldioxid + Wasser \(\rightarrow\)
  4. Natriumoxid + Wasser \(\rightarrow \)
  5. Magnesiumoxid + Wasser  \(\rightarrow\)

Lösung

  1. Calciumoxid + Wasser \(\rightarrow\) Calciumhydroxidlösung (Kalkwasser)
    (Lauge: grün bis blau)
    CaO + H2O \(\rightarrow\) Ca(OH)2
  2. Kohlenstoffdioxid + Wasser \(\rightarrow\) Kohlensäure
    (Säure: gelb bis rot)
    CO2 + H2\(\rightarrow\) H2CO3  
  3. Schwefeldioxid + Wasser \(\rightarrow\) schweflige Säure
    (Säure: gelb bis rot)
    SO2 + H2O \(\rightarrow\) H2SO3
  4. Natriumoxid + Wasser \(\rightarrow\) Natriumhydoxidlösung (Natronlauge)
    (Lauge: grün bis blau)
    Na2O + H2O \(\rightarrow\) 2 NaOH
  5. Magnesiumoxid + Wasser \(\rightarrow\) Magnesiumhydoxidlösung
    (Lauge: grün bis blau)
    MgO + H2O \(\rightarrow\)  Mg(OH)2
  • Schwierigkeitsgrad:  2
  • Zeit:  10 Minuten
  • Punkte:  15

Aufgabe 4

Festes Natriumhydroxid soll auf seine elektrische Leitfähigkeit geprüft werden.

  1. Erläutere das Ergebnis, das du erwartest.
  2. Bewerte die beiden Vorschläge, das Salz zu erhitzen oder in Wasser zu lösen, bevor die Leitfähigkeit geprüft wird. 

Lösung

  1. Natriumhydroxid ist eine feste Ionensubstanz, die ein Ionengitter bildet. Die Ionen sind in diesem Gitter auf festen Plätzen, daher wird der elektrische Strom nicht geleitet.
  2. Beide Vorschläge führen dazu, dass ein elektrischer Strom fließen kann.
    Erwärmt man den Feststoff, wird das Ionengitter nach und nach zerstört. Die Ionen sind in der Natriumhydroxidschmelze frei beweglich.
    Ebenso ist die wässrige Lösung elektrisch leitend, wenn festes Natriumhydroxid in Wasser gelöst wird, da in der Natronlauge die Ionen frei beweglich sind.
  • Schwierigkeitsgrad:  2
  • Zeit:  5 Minuten
  • Punkte:  6

Aufgabe 5

Reine Essigsäure nennt man auch Eisessig. Taucht man trockenes pH-Papier in die ätzende Säure, tritt keine Farbänderung ein. Wird jedoch Wasser zur reinen Essigsäure hinzugegeben, erwärmt sich die entstehende saure Lösung deutlich und das pH-Papier färbt sich rot. Deute die Beobachtung und stelle dazu eine Reaktionsgleichung auf.

Lösung

Reine Essigsäure ist nicht dissoziiert. Daher kann sich das pH-Papier nicht färben, weil keine Wasserstoffionen in der reinen Säure vorliegen. Mit Wasser reagiert die Essigsäure in einer exothermen Reaktion sauer, es entsteht eine saure Lösung. Daher zeigt das pH-Papier eine rote Färbung an.

CH3–COOH \(\rightarrow\) CH3–COO + H+

  • Schwierigkeitsgrad:  2
  • Zeit:  5 Minuten
  • Punkte:  4

Aufgabe 6 

Seit vielen Jahren wird immer wieder über ein Problem gesprochen, das als „saurer Regen“ bekannt ist. Erläutere, wie es zum „sauren Regen“ kommt, und nenne drei Bereiche, die besonders betroffen sind. 

Lösung

Abgase wie Kohlenstoffdioxid, Schwefeldioxid und Stickoxide werden von der Industrie und dem Verkehr in die Luft abgegeben. Die Nichtmetalloxide bilden saure Lösungen, wenn sie sich im Regenwasser lösen. Die sauren Lösungen können mit verschiedenen Stoffen reagieren.

Bereiche, die vom sauren Regen betroffen sind:

  • Metallkonstruktionen: Unedle Metalle wie Eisen und Zink reagieren mit sauren Lösungen.
  • Wald. Der Waldboden versauert, wichtige Nährstoffe werden aus dem Boden gewaschen, Pflanzen, die vom richtigen pH-Wert ihres Bodens abhängig sind, können absterben.
  • Gebäude und Stelen aus Marmor: Saure Lösungen zersetzen Marmor.
  • Kalksandstein. Saure Lösungen zersetzen Kalk.
  • Schwierigkeitsgrad:  2
  • Zeit:  6 Minuten
  • Punkte:  6

Aufgabe 7

Du ziehst mit deiner Familie in eine neue Wohnung. Leider hat euer Vormieter vergessen, im Bad und in der Küche alle Wasserhähne zu entkalken. Du kramst in einer Umzugskiste, in der sich verschiedene Haushaltsdinge und auch dein Chemiebaukasten befinden. Du entdeckst dort folgende Stoffe:

Zitronen, Essig, Waschmittel, verdünnte Natronlauge, verdünnte Salzsäure, Essigessenz 

  1. Erläutere, mit welchen Stoffen du dem Kalk zu Leibe rücken willst.
  2. Nach getaner Arbeit stellst du fest, dass auch der Wasserkocher entkalkt werden sollte. Diskutiere, ob alle dafür geeigneten Stoffe auch unbedenklich sind.

Lösung

  1. Es lassen sich alle Stoffe nutzen, die sauer reagieren: Zitronen (Zitronensäure), Essig (Essigsäure), verdünnte Salzsäure und Essigessenz (konzentriertere Essigsäure). Die Zitronen enthalten Zitronensäure, aber auch weitere Stoffe, die keine Wirkung haben. Essig enthält sehr verdünnte Essigsäure, sie kann gefahrlos genutzt werden. Beim Verwenden der anderen beiden Säuren sollten als Schutzmaßnahme zumindest Handschuhe getragen werden. Waschmittel und verdünnte Natronlauge helfen bei Kalkflecken nicht, weil sie mit Kalk nicht reagieren und die Kalkflecken daher nicht angreifen.
  2. Da Zitronen keine reine Zitronensäure enthalten, verunreinigt der ausgepresste Saft die Maschinen; sonst wäre der Saft das beste Mittel, weil alle möglichen Rückstände essbar/genießbar wären. Beim Verwenden von Essig bleibt ggf. etwas saurer Geschmack im Wasser, man muss also gut ausspülen. Beim Verwenden von Salzsäure und Essigessenz muss sehr gut nachgespült werden, weil sie gesundheitsschädigend und nicht geschmacksneutral sind.
  • Schwierigkeitsgrad:  3
  • Zeit:  7 Minuten
  • Punkte:  6
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