Formuliere die Reaktionsgleichungen für die zwei Protolysestufen von Schwefelsäure-Molekülen in wässriger Lösung (M 1, M 2).

Erläutere an einer Protolysestufe das Säure-Base-Konzept nach Brönsted und gib die konjugierten Säure-Base-Paare an (M 1, M 2).

Leite eine Valenzstrichformel (Lewis-Formel) des Hydrogensulfat-Ions aus der Abbildung 1 oder der Abbildung 2 ab (M 1, M 2).

Erkläre anhand von Strukturbetrachtungen die Zuordnung des Schwefelsäure-Moleküls zu den Ampholyten (Abbildung 1, M 1, M 2).

Formuliere die Reaktionsgleichung der Autoprotolyse von Schwefelsäure-Molekülen (M 1, M 2).

Plane ein Experiment zum eindeutigen Nachweis von Sulfat-Ionen in einer Lösung, die auch Carbonat-Ionen enthält.

Werte die Beobachtungen des Experiments aus und formuliere die entsprechenden Reaktionsgleichungen (M 3).

Beurteile die in M 2 genannte These mithilfe des Experiments (M 3).

Formulieren der Reaktionsgleichungen

Erläutern des Säure-Base-Konzepts nach Brönsted, z. B.

• Das Hydrogensulfat-Ion ist eine Brönsted-Säure (Protonendonator), weil es ein Proton abgibt.

• Das Wasser-Molekül ist eine Brönsted-Base (Protonenakzeptor), weil es ein Proton aufnimmt.

• Protonenübergang von einem Hydrogensulfat-Ion auf ein Wasser-Molekül

Angeben der Säure-Base-Paare, z. B.

Ableiten einer Valenzstrichformel

• Durch Abgabe eines Protons aus einer Hydroxygruppe entsteht eine negative Ladung am Sauerstoff-Atom.

Erklären der Zuordnung

• Schwefelsäure-Molekül enthält zwei polarisierte Wasserstoff-Atome (an den Hydroxygruppen)

• Schwefelsäure-Moleküle können Protonen abgeben, dabei entstehen Hydrogensulfat-Ionen

• Schwefelsäure-Moleküle enthalten zwei Sauerstoff-Atome, die negativ geladen sind und freie Elektronenpaare besitzen

• Protonen können sich an ein freies Elektronenpaar anlagern, es bildet sich ein protoniertes Schwefelsäure-Molekül

• Schwefelsäure-Molekül ist Ampholyt, da je nach Reaktionspartner Protonendonator oder Protonenakzeptor

Formulieren der Reaktionsgleichung

Planen des Nachweises

• Zugabe einer Lösung mit Calcium- oder Barium-Ionen

• Calciumsulfat bzw. Bariumsulfat sind schwer löslich und fallen aus

• Zugabe einer Säure-Lösung

• Ausschluss von Carbonat-Ionen, da Calcium- bzw. Bariumcarbonat sich in sauren Lösungen zersetzen würden

Auswerten der Beobachtungsergebnisse

• Schaumbildung: Entstehen von Kohlenstoffdioxid (Gasentwicklung)

• 

• weiße Trübung: Entstehen von Calciumcarbonat

• 

Beurteilen der These

• 

• Hydrogensulfat-Ion ist stärkere Säure als Kohlensäure-Molekül

• Hydrogensulfat-Ionen geben Protonen an die Carbonat-Ionen ab und „verdrängen“ Kohlensäure-Moleküle, die in Kohlenstoffdioxid und Wasser zerfallen

• Sachurteil: Die Aussage ist falsch.