Aufgabe 4 Rechnung 5.Ergänze die folgende Tabelle. pHpOHc(H 3 O + ) c(OH - ) Ammoniakwasser12...

1. Ergänze das folgende Schema für korrespondierende Säure-Base-Paare:

Säure H2O NH4+ H2PO4

- HS‒ NH3 HCOOH

Base OH‒ - NH3 HPO42‒ S2- NH2

‒ HCOO‒

2. Formuliere für die folgenden Säure-Basen-Reaktionen die Reaktionsgleichungen

(das Teilchen links reagiert stets als Säure):

H3PO4 + NH3 H2PO4- + NH4

+

CH3COOH + NH2-

.CH3COO‒ + NH3

HPO42- + NH3 PO4

3- + NH4+ .

NH4+ + S2-

NH3

+ HS-

HSO4- + CO32-

SO4

2‒ + HCO3-

H2S + CH3COO-

HS- + CH3COOH

a)

C

O

O O

C

O

O O

H H

Carbonat Kohlensäure

b)

N+

O

O O

N+

O

O O

H

Nitrat Salpetersäure

c)

P+

O

OO

O

P+

O

OO

OH

H

P+

O

OO

OH

H

H

Phosphat Dihydrogenphosphat Phosphorsäure

d) e)

Phosphorige Säure Sulfit Schweflige Säure

–

3– –

S+

OO

OHH

2– S+

OO

OP+

O

OO

H

H

H

2–

Aufgabe 4

a) Natriumphosphat (Na3PO4, 3 Na+, PO43 ) + Kohlensäure (H2CO3)

PO43 + H2CO3 HPO4

2 + HCO3

b) Schwefelsäure (H2SO4) + Natriumnitrat (NaNO3, Na+, NO3 )

H2SO4 + NO3 HSO4

+ HNO3

c) Natriumdihydrogenphosphat (NaH2PO4, Na+, H2PO4 ) + Kaliumsulfid (K2S, 2K+, S2 )

H2PO4 + S2 HPO4

2 + HS

d) Kaliumhydrogenphosphat K2HPO4, 2 K+, HPO42 ) + Salpetersäure (HNO3)

HPO42 + HNO3

H2PO4 + NO3

Aufgabe 4

e) Ammoniumchlorid (NH4Cl, NH4+, Cl )+ Kaliumcarbonat (K2CO3, 2 K+, CO3

2 )

NH4+ + CO3

2 NH3 + HCO3

f) Kaliumhydrogensulfit (KHSO3, K+, HSO3

)+ Salpetersäure (HNO3)

HSO3 + HNO3 H2SO3

+ NO3

g) Salzsäure (HCl) + Natronlauge (NaOH, Na+, OH )

HCl + OH Cl + H2O

Rechnung

Wässrige Lösung: H2O + H2O H3O+ + OH-

(Autoprotolyse) B1 S2 S1 B2

.W 3 K c(OH ) c(H O ) = 10 14

pKw = pH + pOH = 14

5. Ergänze die folgende Tabelle.

pH pOH c(H3O+) c(OH-)

Ammoniakwasser 12

Waschmittellösung 3.5

Essig 1.58 . 10-3

Magensäure 3.98 . 10-2

Batteriesäure 10-13

Dünndarmsaft 5.7

Salzsäure (1 mol . l-1) 0

5. Ergänze die folgende Tabelle.

pH pOH c(H3O+) c(OH-)

Ammoniakwasser 12 2 10-12 10-2

Waschmittellösung 10.5 3.5 3.162 . 10-11 3.162 . 10-4

Essig 2.8 11.2 1.58 . 10-3 6.31 . 10-12

Magensäure 1.4 12.6 3.98 . 10-2 2.51 . 10-13

Batteriesäure 1 13 0.1 10-13

Dünndarmsaft 8.3 5.7 5.01 . 10-9 2.0 . 10-6

Salzsäure (1 mol . l-1) 0 14 1 10-14

Zugabe der starken Säure HCl Zugabe der schwachen Säure CH3COOH

HCl + H2O Cl + H3O+ CH3COOH + H2O CH3COO + H3O+

Zugabe der starken Base C2H5O Zugabe der schwachen Base NH3

C2H5O + H2O C2H5OH + OH NH3 + H2O NH4+ + OH



.

W 3 K c(OH ) c(H O ) =10 14 pH + pOH = 14

Saure Lösung: HX + H2O X

– + H3O+

S1 B2 B1 S2

co co (55.6) 0 (10−7)

c co-x (55.6-x) x x

. -3

s

c(H O ) c(X ) K

c(HX)

3

o o

c(H O )c(X )

c (HX) c (HX)

Alkalische Lösung:

X + H2O HX + OH–

B1 S2 S1 B2

co co (55.6) 0 (10−7)

c co-x (55.6-x) x x

.

B

c(OH ) c(X )K =

c(HX)

o o

c(HX) c(OH )

c (X ) c (X )

starke Säure: x = co KS > 102

schwache Säure: x << co KS < 104starke Base: x = co KB > 102

schwache Base: x << co KB < 104

pKS Säure Base pKB HClO4 ClO4

HI I HCl Cl

starke Säuren

vollständige Protonen-abgabe H2SO4 HSO4

-

keine

Protonen- aufnahme

sehr

schwache Basen

-1.74 H3O+ H2O 15.74

-1.32 HNO3 NO3 15.32

1.25 HOOC-COOH HOOC-COO 12.75 1.92 HSO4

SO42 12.08

1.96 H2SO3 HSO3 12.04

2.13 H3PO4 H2PO4 11.87

3.14 HF F 10.86 3.35 HNO2 NO2

10.65

mittelstarke Säuren

3.75 HCOOH HCOO 10.25 3.86 CH3CHOHCOOH CH3CHOHCOO 10.14 4.29 HCOO-COO COO-COO 9.71

4.75 CH3COOH CH3COO 9.25 4.85 [AI(H2O)6]

3+ [AI(OH)(H2O)5]2+ 9.15

6.52 H2CO3 HCO3 7.48

6.92 H2S HS 7.08 7.00 HSO3

SO32 7.00

7.20 H2PO4 HPO4

2 6.80 9.25 NH4

+ NH3 4.75 9.40 HCN CN 4.60

schwache Basen

10.40 HCO3 CO3

2 3.60 12.36 HPO4

2 PO43 1.64

schwache Säuren

13.00 HS S2 1.00

mittelstarke

Basen

15.74 H2O OH -1.74 C2H5OH C2H5O

NH3 NH2

OH O2

sehr schwache

Säuren

keine

Protonen- abgabe H2 H

vollständige Protonen- aufnahme

starke Basen

Säuren-Säuren- und Basen- und Basen-konstantenkonstanten

Lösung sauer / neutral / alkalisch pH Säure / Base

Essig

Zitronensaft

Coca Cola

Wasser

Mineralwasser

Seifelösung

Joghurt

b) Wie viel Gramm Essigsäure enthält ein Liter Essig. Verwende den gemessenen pH-Wert von Essig

sowie den pKS-Wert von Essigsäure. Die molare Masse von Essigsäure beträgt 60 g . mol-1.

c) Berechne den Protolysegrad der Essigsäure in Essig.

CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

co x 55.6 0 (10-7)

c x-10–2.7 55.6-10-2.7 10–2.7 10–2.7

3

+ - -2.7 2-4.75 -13 3

s -2.73

1 1o Lösung(CH COOH)

c(H O ) c(CH COO ) (10 )K = = =10 x=0.226 mol l

c(CH COOH) x-10

m = n M = c V M = 0.226 mol l 1 l 60g mol = 13.6 g

2.733

o 3

c(CH COO ) 108.8 10 0.88%

0.226c (CH COOH)

pKS pH co(CH3COOH) m(CH3COOH) (%)

4.75 2.4 0.895 53.7 0.444.75 2.5 0.566 33.9 0.564.75 2.6 0.357 21.4 0.704.75 2.7 0.226 13.6 0.884.75 2.8 0.143 8.6 1.11

4.75 2.44 0.750 45.0



.

W 3 K c(OH ) c(H O ) =10 14 pH + pOH = 14

Saure Lösung:

HA + H2O A- + H3O

+

S1 B2 B1 S2

co 1 (55.6) 0 (10−7)

c 1-x (55.6-x) x x

. -3

s

c(H O ) c(A ) K

c(HA)

3

o o

c(H O )c(A )

c (HA) c (HA)

Alkalische Lösung:

A- + H2O HA + OH-

B1 S2 S1 B2

co 1 (55.6) 0 (10−7)

c 1-x (55.6-x) x x

.

B -

c(OH ) c(HA)K =

c(A )

o o

c(HA) c(OH )

c (A ) c (A )

. - . -3

s B w-

c(H O ) c(A ) c(OH ) c(HA )K K K

c(HA) c(A )



W 3 K c(OH ) c(H O ) = 10 14 pH + pOH = 14

Saure Lösung:

HA + H2O A- + H3O

+

S1 B2 B1 S2

co co (55.6) 0 (10−7)

c co–x (55.6-x) x x

starke Säure: x = co c(HA) = 0 (vollständige Reaktion) mittelstarke Säure: x < co c(HA) = co – x

schwache Säure: x << co c(HA) ≈ co (Näherung)

-

3S

c(H O ) c(A ) K

c(HA)

3

o o

c(H O )c(A )

c (HA) c (HA)

Alkalische Lösung:

A- + H2O HA + OH-

B1 S2 S1 B2

co co (55.6) 0 (10−7)

c co–x (55.6-x) x x

starke Base: x = co c(A–) = 0 (vollständige Reaktion) mittelstarke Base: x < co c(A–) = co – x

schwache Base: x << co c(A–) ≈ co (Näherung)

B -

c(OH ) c(HA)K =

c(A )

o o

c(HA) c(OH )

c (A ) c (A )

Für ein korrespondierendes Säure-Base-Paar gilt: -143S B 3

c(H O ) c(A ) c(OH ) c(HA) K K c(H O ) c(OH )=10

c(HA) c(A )

pKS + pKB = 14

pKS Säure Base pKB HClO4 ClO4

HI I HCl Cl

starke Säuren

vollständige Protonen-abgabe H2SO4 HSO4

-

keine

Protonen- aufnahme

sehr

schwache Basen

-1.74 H3O+ H2O 15.74

-1.32 HNO3 NO3 15.32

1.25 HOOC-COOH HOOC-COO 12.75 1.92 HSO4

SO42 12.08

1.96 H2SO3 HSO3 12.04

2.13 H3PO4 H2PO4 11.87

3.14 HF F 10.86 3.35 HNO2 NO2

10.65

mittelstarke Säuren

3.75 HCOOH HCOO 10.25 3.86 CH3CHOHCOOH CH3CHOHCOO 10.14 4.29 HCOO-COO COO-COO 9.71

4.75 CH3COOH CH3COO 9.25 4.85 [AI(H2O)6]

3+ [AI(OH)(H2O)5]2+ 9.15

6.52 H2CO3 HCO3 7.48

6.92 H2S HS 7.08 7.00 HSO3

SO32 7.00

7.20 H2PO4 HPO4

2 6.80 9.25 NH4

+ NH3 4.75 9.40 HCN CN 4.60

schwache Basen

10.40 HCO3 CO3

2 3.60 12.36 HPO4

2 PO43 1.64

schwache Säuren

13.00 HS S2 1.00

mittelstarke

Basen

15.74 H2O OH -1.74 C2H5OH C2H5O

NH3 NH2

OH O2

sehr schwache

Säuren

keine

Protonen- abgabe H2 H

vollständige Protonen- aufnahme

starke Basen

Säuren- und

Basenkonstanten

Säuren-Säuren- und und

Basen-Basen-konstantenkonstanten

Aufgabe 6

CH2CNCOOH + H2O CH2CNCOO- + H3O+

HX + H2O X- + H3O

+

co 0.3 --- (10-7)

c 0.3 - 10-1.49 10-1.49 10-1.49

. - 1.49 233

s S1.49

c(H O ) c(X ) (10 )K 3.91 10 pK 2.41

c(HX) 0.3 10

Aufgabe 7

pH = 11 pOH = 3 c(OH-) = 10-3 mol . l-1

1o 3 3

o 3 1Lösung m Lösung

n (NH ) V(NH ) 0.1lc (NH ) 0.0409mol l

V V V 24.45l mol 0.1l

Molares Volumen von Gasen: Vm = 24.45 l . mol-1 bei 25°C

NH3 + H2O NH4+ + OH-

co 0.0409 --- (10-7)

c 0.0399 10-3 10-3

. 3. 254

B B33

c(OH ) c(NH ) (10 )K 2.5 10 pK 4.6

c(NH ) 0.0409 10

pH = -log c(H3O+) = -log 0.2 = 0.69

co 0.2 (55.6) 0 (10-7) vor Reaktion

c 0 (55.6-0.2) 0.2 0.2 nach Reaktion

8.

9. NaOH (s) Na+(aq) + OH-

co 0.6 0 (10-7) vor Reaktion

c 0 0.6 0.6 nach Reaktion

co(NaOH) = c(OH-) pOH = -log 0.6 = 0.22

pH = 14 - pOH = 14 – 0.22 = 13.78

HCl + H2O Cl- + H3O+

c2(H3O+) = 10 c1(H3O

+)

HCl + H2O Cl- + H3O+

co co (55.6) -- -- (10-7) vor Reaktion

c1 -- ( 55.6) co co vor Eindampfen

c2 -- ( 55.6) 10co 10 co nach Eindampfen

pH2 = pH1 - 1

c(H3O+) = 10-1.6 = 0.025 mol . l-1

10.

11.

Aufgabe 12

CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

HAc + H2O Ac- + H3O+

co 0.25 --- (10-7)

c 0.25 - x 0.25 x x

(Näherung für schwache Säuren)

. - 2 23

s

4.75 1s

c(H O ) c(Ac ) x xK

c(HAc) 0.25 x 0.25

x K 0.25 10 0.25 0.00211mol l

pH = -log c(H3O+) = -log 0.00211 = 2.68

33

o o

c(H O )c(A ) 0.002118.4 10 0.84%

c (HAc) c (HAc) 0.25

Aufgabe 13 NH3 + H2O NH4

+ + OH-

co 0.3 --- (10-7)

c 0.3 - x 0.3 x x

(Näherung für schwache Basen)

. 2 24

B3

4.75 1B

c(OH ) c(NH ) x xK

c(NH ) 0.3 x 0.3

x K 0.3 10 0.3 0.00231mol l

pOH = -log c(OH-) = -log 0.00231 = 2.64 pH = 14 - pOH = 11.36

Aufgabe 14

CH3COO- + H2O CH3COOH + OH-

Ac- + H2O HAc + OH-

co 0.1 --- (10-7)

c 0.1 - x 0.1 x x

(Näherung für schwache Basen)

. 2 2

B -

9.25 6 1B

c(OH ) c(HAc) x xK

0.1 x 0.1c(Ac )

x K 0.1 10 0.1 7.499 10 mol l

pOH = -log c(OH-) = 5.125 pH = 14 - pOH = 8.875

co(Ac-) = 0.2 mol . l-1 x = 1.06 . 10-5 mol . l-1

pOH = 4.974 pH = 9.026

Aufgabe 15

a) HX + H2O X- + H3O

+

co 0.15 --- (10-7)

c 0.15 - x x x

13

o o

c(H O )c(X ) x0.012 x 0.012 0.15 0.0018mol l

c (HX) c (HX) 0.15

. - 2 25 13

s

5s

c(H O ) c(X ) x 0.0018K 2.19 10 mol l

c(HX) 0.15 x 0.15 0.0018

pK log2.19 10 4.66 (schwache Säure)

Aufgabe 15

b) HX + H2O X- + H3O

+

co 0.03 --- (10-7)

c 0.03 - x 0.03 x x

(Näherung für schwache Säuren)

. - 2 23

s

4.66 4 1s

c(H O ) c(X ) x xK

c(HX) 0.03 x 0.03

x K 0.03 10 0.03 8.11 10 mol l

4

23

o o

c(H O )c(X ) 8.11 102.7 10 2.7%

c (HX) c (HX) 0.03

Aufgabe 16

Na2CO3(s) 2 Na+ + CO32- (Auflösen des Salzes)

CO32- + H2O HCO3

- + OH-

co 0.5 --- (10-7)

c 0.5 - x x x

(mittelstarke Base)

. - 21 3

o B 2-3

2 1 21 2

c(OH ) c(HCO )n 1mol xc 0.5mol l K

V 2l 0.5 xc(CO )

x 1.108 10 mol l (x 1.13 10 unsinnig)

pOH = -log c(OH-) = 1.96 pH = 14 - pOH = 12.04

Aufgabe 17

H2S + NH3 HS- + NH4+

S1 B2 B1 S2

pKs 6.92 (stärker) 9.25 (schwächer)

Das Gleichgewicht liegt immer auf der Seite der schwächeren Säure

(gibt H+ nicht leicht ab, hält H+ fest)

Das Gleichgewicht liegt rechts bei der Produktsäure S2.

CH3COOH + NH3 CH3COO- + NH4

+

pKs 4.75 9.25

(stärker) (schwächer)

Gleichgewicht stark rechts

HF + NO3-

F- + HNO3

pKs 3.14 -1.35 ks

(schwächer) (stärker)

Gleichgewicht stark links

Aufgabe 17

Ausschnitt aus Säure-Base-Tabelle:

stärkste Säure HNO3 NO3- schwächste Base

HF F-

CH3COOH CH3COO-

H2S HS-

schwächste Säure NH4+ NH3 stärkste Base

Gleichgewicht linksGleichgewicht rechts

Aufgabe 18

NaCl(s) Na+ + Cl- sehr schwache Base, keine H+-Aufnahme

Lösung bleibt neutral

NH4Cl(s) Cl- + NH4+ schwache Säure

NH4+ + H2O NH3 + H3O

+ Lösung wird schwach sauer

Na3PO4(s) 3 Na+ + PO43-- mittelstarke Base

PO43- + H2O HPO4

2- + OH- + Lösung wird alkalisch

Na2HPO4(s) 2 Na+ + HPO42--

Ampholyt, pKB = 6.8 reagiert als Base

pKS = 12.36

HPO42- + H2O H2PO4

- + OH- Lösung wird schwach alkalisch

NaCH3COO(s) Na+ + CH3COO- schwache Base

CH3COO- + H2O CH3COOH + OH- Lösung wird schwach alkalisch

CaO(s) Ca2+ + O2- starke Base, vollständige H+-Aufnahme

O2- + H2O 2 OH- Lösung wird stark alkalisch

Aufgabe 19

Salzsäure: H3O+ und Cl c(H3O

+) = co(HCl) n(H3O+) = c(H3O

+) V(HCl)

Natronlauge: Na+ und OH c(OH ) = co(NaOH) n(OH ) = c(OH ) V(NaOH)

V2 = V(HCl) + V(NaOH)

a) H3O+ + OH 2 H2O

n1 (mol) 0.1 0.1 vor Reaktion

n2 (mol) 0 0 nach Reaktion

c2(mol . l-1) 10 7 10 7 ( 55.6)

(aus Autoprotolyse)

pH 7

Aufgabe 19


+) = co(HCl) n(H3O+) = c(H3O

+) V(HCl)



b) H3O+ + OH 2 H2O


n2 (mol) 0.05 0 nach Reaktion

c2(mol . l-1) 0.25 ( 55.6)

pH 0.6

Aufgabe 19


+) = co(HCl) n(H3O+) = c(H3O

+) V(HCl)



c) H3O+ + OH 2 H2O


n2 (mol) 0 0.05 nach Reaktion

c2(mol . l-1) 0.25 ( 55.6)

pOH = 0.6 pH = 13.4

Aufgabe 19Ammoniak: NH3 c(NH3) ≈ co(NH3) n(NH3) = c(NH3 ) V(NH3)


+) = co(HCl) n(H3O+) = c(H3O

+) V(HCl)

V2 = V(NH3) + V(HCl)

d) NH3 + H3O+ NH4

+ + H2O


n2 (mol) 0.05 0 0.05 nach Reaktion

c2(mol . l-1) 0.25 0.25 ( 55.6)

.3 3

S +4

. + -9.25-10 -1S 4

33

c(H O ) c(NH )K

c(NH )

K c(NH ) 10 0.25c(H O )= = =5.6 10 mol l

c(NH ) 0.25

pH = 9.25

Aufgabe 19

e) CH3COOH + OH- CH3COO- + H2O


n2 (mol) 0.03 0 0.02 nach Reaktion

c2(mol . l-1) 0.15 0.1 ( 55.6)

. -

3 3S

3

. -4.75-5 -1S 3

3 -3

c(H O ) c(CH COO )K

c(CH COOH)

K c(CH COOH) 10 0.15c(H O )= = = 2.67 10 mol l

0.1c(CH COO )

pH = 4.57

Essigsäure: CH3COOH, HAc c(HAc) = co(HAc) n(HAc) = c(HAc) V(HAc)



Aufgaben zu pH-Indikatoren20.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Methylorange

Bromthymolblau

4.7 - 6.0

21.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Bromthymolblau

Phenolphtalein

gelb grün violett

Pufferexperiment

a) 100 ml Wasser + 1 ml Salzsäure mit co(HCl) = 1 mol . l-1

Wasser

Salzsäure: HCl gelöst in Wasser, enthält H3O+ und Cl-

co(H3O+) = 1 mol . l-1 Vz(HCl) = 0.001 l

nz(H3O+) = co(H3O+) . Vz(HCl) = 1 mol . l-1 . 0.001 l = 0.001 mol

Wasser:

co(H3O+) = 10-7 mol . l-1 V(H2O) = 0.1 l

no(H3O+) = co(H3O

+) . V(H2O) = 10-7 mol . l-1 . 0.1 l = 10-8 mol

Vtot = V(H2O) + Vz(HCl) V(H2O) (Vz(HCl) wird vernachlässigt)

H3O

+

co 10-7 pH = 7 Wasser vor

no 10-8 Säurezugabe

nz 0.001 Säurezugabe

n 0.001 nach der

c 0.01 pH = 2 Reaktion

Ac- + H3O+ HAc + H2O

co 0.1

no 0.01

nz 0.001

n 0.009 --

c 0.09

0.1 Puffer vor

0.01 Säurezugabe

Säurezugabe

0.011 nach der

0.11 Reaktion

Pufferexperimentb) 100 ml Puffer + 1 ml Salzsäure mit co(HCl) = 1 mol . l-1

Puffer

Salzsäure: HCl gelöst in Wasser, enthält H3O+ und Cl-

co(H3O+) = 1 mol . l-1 Vz(HCl) = 0.001 l

nz(H3O+) = co(H3O+) . Vz(HCl) = 1 mol . l-1 . 0.001 l = 0.001 mol

Puffer

CH3COOH (HAc) und CH3COO- (Ac-) gelöst in Wasser

co(HAc) = co(Ac-) = 0.1 mol . l-1 V(Puffer) = 0.1 l

no(HAc) = co(HAc) . V(Puffer) = 0.1 mol . l-1 . 0.1 l = 0.01 mol

Vtot = V(Puffer) + Vz(HCl ) V(Puffer)

Ac- + H3O+ HAc + H2O

co 0.1

no 0.01

nz 0.001

n 0.009 --

c 0.09

0.1 Puffer vor

0.01 Säurezugabe

Säurezugabe

0.011 nach der

0.11 Reaktion

Pufferexperiment

. - -3

s S 3

- -

S S

c(H O ) c(Ac ) c(Ac )K -log logK logc(H O ) - log

c(HAc) c(HAc)

c(Ac ) c(Ac )pK pH - log pH = pK + log

c(HAc) c(HAc)

vor Säurezugabe: 0.1

pH = 4.75 + log0.1

4.75

nach Reaktion: 0.09

pH = 4.75 + log0.11

4.66

Aufgabe 22

c(Ac )pH = pKs log

c(HAc)

s)(pH-pK 4.0 4.75)c(Ac ) =10 10( 0.177

c(HAc)

c(HAc) 1oder = =

0.177c(Ac )

5.6

1

Aufgabe 23

a) 1.0

pH = 4.75 log1.0

4.75

b) zz 1

m (NaOH) 4 gn (NaOH) 0.1 mol

M(NaOH) 40 g mol

HAc + OH Ac + H2O co 1 1 no 1 1 nz 0.1 n 0.9 1.1 c 0.9 1.1

1.1pH = 4.75 log

0.9 4.84

Aufgabe 23

c) zz 1

m (NaOH) 80 gn (NaOH) 2 mol

M(NaOH) 40 g mol

HAc + OH Ac + H2O co 1 1 no 1 1 nz 2 n 0 1 2 c 0 1 2

pOH = -log 1 = 0 pH = 14 – 0 = 14 (Pufferkapazität überschirtten, es hat nicht genug Puffersäure)

Aufgabe 24

3

2 3

c(HCO )pH = pKs log

c(H CO )

s(pH-pK ) (7.50 6.52)3

2 3

c(HCO ) =10 10 =

c(H CO )

9.5

1

Aufgabe 25

3

4

c(NH )pH = pKs log

c(NH )

s(pH-pK ) (9.50 9.25)3

4

34

c(NH ) = 10 10 = 1.78

c(NH )

c(NH ) 2mol lc(NH ) = =

1.78 1.78

-11.125 mol l

a) pH-Wert der Pufferlösung :

2-4

S -2 4

c(HPO ) 0.4pH = pK + log 7.5 = 7.2 +log x = 0.2

xc(H PO )

b) HPO42- + H3O+ H2PO4

+ H2O

co (mol . l 1) 0.4 0.2 Puffer vor

no (mol) 0.32 0.16 Säurezugabe

nz (mol) 0.04 Säurezugabe

n (mol) 0.28 -- 0.2 nach der

c (mol . l 1) 0.341 0.244 Reaktion

nz = c(H3O+) VSalzsäure = 2 mol . l 1 0.02 l = 0.04 mol

0.341

pH = 7.2 +log = 7.3450.244

pH = pH(Ende) – pH(Anfang) = - 0.155

c) nz = c(H3O+) VSalzsäure = 2 mol . l 1 0.02 l = 0.04 mol

Die H3O+-Ionen können nicht reagieren und bleiben in der Lösung.

c(H3O+) 13n(H O ) 0.04mol

0.0488mol lV(tot) 0.82l

pH = -log 0.0488 = 1.3 pH = pH(Ende) – pH(Anfang) = 1.3 - 7 = - 5.7

Aufgabe 26

Aufgabe 27

HCO3- + H3O+ H2CO3 + H2O

co (mol . l 1) 0.38 0.42 Puffer vor

no (mol) 0.19 0.21 Säurezugabe

nz (mol) 0.03 Säurezugabe

n (mol) 0.16 -- 0.24 nach der

c (mol . l 1) 0.32 0.48 Reaktion

-- (6.344-6.52)3

3 2 32 3

c(HCO )pH = 6.52 +log = 6.344 c(HCO ) =10 c(H CO )= 0.32mol/l

c(H CO )

3 2 3n(HCO ) 0.32mol / l 0.5l 0.16 mol n(H CO ) 0.48mol / l 0.5l 0.24 mol

z 3n (H O ) 1.5 mol / l 0.02l 0.03 mol

no(HCO3-) = 0.16 mol + 0.03 mol = 0.19 mol no(H2CO3) = 0.24 mol - 0.03 mol = 0.21 mol

o 3 o 2 30.19mol 0.21mol

c (HCO ) 0.38mol / l c (H CO ) 0.42mol / l0.5l 0.5l

0.38pH = 6.52 +log = 6.477

0.42

pH-Abhängigkeit der Löslichkeit

Calciumcarbonat in Wasser

CaCO3(s) Ca2+ (aq) + CO32– (aq)

Das Gleichgewicht liegt stark links schwer lösliches Salz

Calciumcarbonat in saurer Lösung (Salzsäure, enthält H3O+ und Cl-)

CaCO3(s) Ca2+(aq) + CO32–(aq) (CO3

2– mittelstarke Base, pKB 3.6)

Verschiebung des Gleichgewichts nach rechts durch Entfernung eines Produkts durch Weiterreaktion.

CO32– + H3O

+ HCO3– + H2O Gleichgewicht rechts

HCO3– + H3O

+ H2CO3 + H2O Gleichgewicht rechts

H2CO3 + H2O H2O + CO2(g)

(instabile Säure) Gas entweicht aus der Lösung

Schäden an Marmor

durch sauren Regen

1908 1970

Calciumsulfat in saurer Lösung (Salzsäure)

CaSO4(s) Ca2+(aq) + SO42–(aq) (SO4

2– schwache Base, pKB 12.08))

SO42– + H3O

+ HSO4– + H2O Gleichgewicht rechts

HSO4– + H3O

+ H2SO4 + H2O Gleichgewicht links

SO42- ist eine schwächere Base als CO3

2-.

Die Löslichkeit von Salzen mit einem basischen Anion nimmt mit steigender H3O

+ -Konzentration bzw. sinkendem pH-Wert zu.

Je stärker basisch das Anion, desto grösser der Effekt.

Beispiele: SO42–, CO3

2–, PO43–, OH–, O2–

Aufgabe 4 Rechnung 5.Ergänze die folgende Tabelle. pHpOHc(H 3 O + ) c(OH - ) Ammoniakwasser12...

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