Titration unbekannter Proben im virtuellen Labor

Q: Erhalten alle Lernenden dasselbe Ergebnis?

Nein. Jede Neue Probe verbirgt einen neuen Zufallswert, daher akzeptiert Frage 3 den ganzen Bereich von 40–60 g/dm³. Frage 4 verwendet feste Zahlen für eine einzige bewertete Antwort.

Aktualisiert am 2026-10-07

Diese Titration unbekannter Proben im virtuellen Labor passt zu den Laboren von AP Chemistry zum Säuregehalt eines Getränks und zu Wasserstoffperoxid per Redoxtitration. Sie passt auch zum Pflichtversuch (required practical) von AQA GCSE zur Titration, der mit einer Konzentrationsberechnung endet. Jede Probe verbirgt eine neue zufällige Konzentration, daher können die Lernenden keine Antwort vom Nachbarn abschreiben. Sie verdünnen die Probe, machen eine Vortitration und dann genaue Titrationen, bis zwei übereinstimmen. Dann berechnen sie die Konzentration und klicken auf Prüfen. Die Simulation zeigt ihren prozentualen Fehler und einen Lösungsweg.

Titration unbekannter Proben – Essig, Saft, Wasserstoffperoxid

Lehrplanbezug

AP Chemistry Unit 4: Topic 4.6 Introduction to Titration (SPQ-4.B) und Topic 4.9 Oxidation–Reduction Reactions. Außerdem die Labore von AP Chemistry zum Säuregehalt eines Getränks und zum Anteil von Wasserstoffperoxid per Permanganat-Titration.
AQA GCSE Chemistry 4.4.2.5 (Titrationen) und der zugehörige Pflichtversuch zur Titration, einschließlich der Berechnung einer unbekannten Konzentration.

Simulic ist weder mit dem College Board noch mit AQA verbunden und wird von ihnen nicht unterstützt. In Deutschland passt der Versuch zur Maßanalyse mit Säure-Base- und Redoxtitrationen in der Oberstufe Chemie.

Vor dem Experiment (5 min)

Lassen Sie die Lernenden sich auf eine Vorhersage festlegen:

„Sie geben 25,00 cm³ unverdünnten Essig (etwa 0,8 mol/dm³ Essigsäure) in einen Kolben und titrieren mit NaOH (0,100 mol/dm³) aus einer 50-cm³-Bürette. Was wird passieren?“

Viele Lernende erwarten einen normalen Verbrauch von etwa 20 cm³. Lassen Sie die Frage offen, bis sie es ausprobiert haben.

Durchführung in der Simulation

Stellen Sie Probe auf Essig und Verdünnung auf Unverdünnt. Füllen Sie die Bürette, nehmen Sie eine Probe und öffnen Sie den Hahn voll. Beobachten Sie, wie die Bürette bis 50 cm³ ohne Farbumschlag leerläuft. Damit ist die Vorhersage geprüft.
Stellen Sie Verdünnung auf Empfohlen (×10: 25,00 cm³ auf 250,0 cm³ aufgefüllt).
Lesen Sie den Anfangsstand der Bürette in der vergrößerten Ansicht auf 0,05 cm³ genau ab. Öffnen Sie den Hahn für eine Vortitration voll, schließen Sie ihn beim ersten Pink, lesen Sie den Endstand ab und klicken Sie auf Eintragen.
Klicken Sie auf Probe nehmen. Öffnen Sie den Hahn bis etwa 1 cm³ vor dem Verbrauch der Vortitration und klicken Sie dann auf +1 Tropfen, bis der ganze Kolben blass pink bleibt. Tragen Sie ein. Wiederholen Sie, bis zwei genaue Verbräuche höchstens 0,10 cm³ auseinanderliegen.
Berechnen Sie den Essigsäuregehalt des Original-Essigs in g/dm³ und klicken Sie dann auf Prüfen.
Wiederholen Sie mit Apotheken-H₂O₂ (×25, mit KMnO₄ 0,0200 mol/dm³ titriert, ohne Indikator) und Fruchtsaft (×2, Citronensäure).

Setzen Sie für jüngere Lernende ein Häkchen bei Bürette für mich ablesen.

Nr.	Endstand (cm³)	Anfangsstand (cm³)	Verbrauch (cm³)	Übereinstimmend?
Vortitration
1
2
3

Erwartete Ergebnisse

Unverdünnter Essig braucht 167–248 cm³ NaOH, die Bürette ist also immer zuerst leer. Bei 40 neuen Proben jeder Art ergab die Simulation:

Probe	Verdünnung	Maßlösung	Äquivalenzvolumen (cm³)	Verborgener Wert
Essig	×10	NaOH 0,100 M	16,7–24,9	40–60 g/dm³ CH₃COOH
Fruchtsaft	×2	NaOH 0,100 M	11,7–27,3	6–14 g/dm³ Citronensäure
Apotheken-H₂O₂	×25	KMnO₄ 0,0200 M	14,1–19,0	2,40–3,30 %

Ein Beispiel mit Essig: Vortitration 18,25 cm³, dann 18,20 und 18,30 cm³ (übereinstimmend), Mittelwert 18,25 cm³.

n(NaOH) = 0,100 × 0,01825 = 1,825 × 10⁻³ mol = n(CH₃COOH).
c im Kolben = 1,825 × 10⁻³ ÷ 0,02500 = 0,0730 mol/dm³. Original = × 10 = 0,730 mol/dm³.
0,730 × 60,05 = 43,8 g/dm³. Der wahre Wert der Simulation war 43,6 g/dm³, ein Fehler von +0,5 %.

Ein Lauf mit H₂O₂ ergab 15,65 und 15,55 cm³ (Mittelwert 15,60 cm³), also 2,65 %, passend zum wahren Wert. Auf der Flasche steht 3 %, aber die verborgenen Werte reichen von 2,4 bis 3,3 %, weil sich geöffnetes Peroxid zersetzt.

Fragen für die Lernenden

(Vorhersage, nach dem Experiment erneut gestellt) Was passiert, wenn Sie unverdünnten Essig mit einer 50-cm³-Bürette titrieren?
Welche Größe ist bei der Essig-Titration eine Kontrollvariable?
Wie groß ist der Essigsäuregehalt Ihrer Essigprobe in g/dm³?
Wie viel % H₂O₂ enthält die Flasche nach den angegebenen Titrationsdaten?
Was passiert mit dem Ergebnis, wenn man annimmt, dass Citronensäure 1 : 1 mit NaOH reagiert, und warum?

Antworten für Lehrkräfte: (1) Die Bürette ist zuerst leer, weil etwa 200 cm³ nötig wären. (2) Das pipettierte Volumen des verdünnten Essigs, 25,00 cm³. (3) Jede Probe liegt zwischen 40 und 60 g/dm³, daher werden Antworten von 38,5 bis 62 akzeptiert. Prüfen in der Simulation zeigt allen Lernenden ihren eigenen Fehler. (4) 2,92 % (akzeptiert 2,89–2,95). (5) Das Ergebnis wird dreimal zu groß: Citronensäure ist dreiprotonig, also n(Säure) = n(NaOH) ÷ 3.

Häufige Fehlvorstellungen

„Schwache Säuren brauchen weniger Lauge.“ Essigsäure reagiert trotzdem 1 : 1 mit NaOH. Die Stärke ändert die pH-Kurve, nicht die Stoffmenge.
„Den Verdünnungsfaktor zu vergessen ist ein kleiner Fehler.“ Das Ergebnis wird dadurch 10-mal (Essig) oder 25-mal (H₂O₂) zu klein.
„KMnO₄ braucht einen Indikator.“ Permanganat ist violett und Mn²⁺ fast farblos, daher ist das erste bleibende Blasspink der Endpunkt. Lesen Sie das dunkle KMnO₄ am oberen Rand des Meniskus ab.

Erweiterung

Verdünnung planen: Stellen Sie Essig auf ×2 oder ×25 und vergleichen Sie die Verbräuche. Welche Verdünnung hält den Verbrauch im Bereich 10–25 cm³, und warum erhöht ein Verbrauch unter 10 cm³ den prozentualen Fehler?
Redox-Verhältnis: Lassen Sie die Lernenden vor dem Titrieren aus den Teilgleichungen n(H₂O₂) = 5/2 × n(MnO₄⁻) herleiten.

Häufige Fragen

Erhalten alle Lernenden dasselbe Ergebnis?

Nein. Jede Neue Probe verbirgt einen neuen Zufallswert, daher akzeptiert Frage 3 den ganzen Bereich von 40–60 g/dm³. Frage 4 verwendet feste Zahlen für eine einzige bewertete Antwort.

Wie genau sind die simulierten Geräte?

Die Bürette lässt sich auf 0,05 cm³ ablesen, ein Tropfen hat etwa 0,05 cm³, und die Pipette schwankt um etwa ±0,03 cm³. Mit sorgfältigen, tropfenweisen Endpunkten liegen die Lernenden meist innerhalb von ±1 % des wahren Werts.

Warum kommt der Endpunkt beim Saft etwas zu früh?

Das dritte Proton der Citronensäure ist schwach, daher färbt sich Phenolphthalein etwa 0,5 % vor dem Äquivalenzpunkt pink. Der Modellhinweis in der Simulation erklärt das.