Protolysengleichgewicht in Wasser, ph-Werte, Puffer

Aufgabe 1

Protolysengleichgewichte in Wasser

Gegeben sind zwei Lösungen:

1. eine Salzsäure (HCl) mit der Konzentration 0,2 mol/l

2. eine Essigsäure (HAc) mit der Konzentration 0,2 mol/l.

a) Erläutern Sie an diesem Beispiel den Begriff "Säurestärke" und leiten Sie aus dem Massenwirkungsgesetz den Ks-Wert ab.  Begründen Sie die Ableitung erläutern Sie die Aussage des Ks-Wertes.

b) Definieren Sie den Begriff "pH - Wert" und erläutern und begründen Sie aus dem Massenwirkungsgesetz, wie man die pH-Werte der gegebenen Lösungen berechnet. Begründen Sie vorgenommene Vereinfachungen. Führen Sie die Berechnung durch.

Aufgabe 2

Berechnung von pH-Werten

a)Zu 25 ml 0,1 mol/l Salzsäure werden 15 ml 0,05 mol/l NaOH gegeben. Berechnen Sie  den pH -Wert der Lösung.

b)Welchen pH -Wert hat eine 0,9 mol/l Ammoniak - Lösung , die mit gleichkonzentrierter Salzäure titriert wird,  am Äquivalenzpunkt?

c) Zu 25 ml 0,3 mol/l Essigsäure gibt man 12 ml 0,2 mol/l NaOH.

d) Zu 40 ml 0,3 mol/l NH3 gibt man 20 ml 0,3 mol/l NH4⁺.

e) Zu 20 ml 0,2 mol/l HCl gibt man  15 ml 0,6 mol/l NaOH.

Aufgabe 3

Puffer

Geben ist ein System folgender Zusammensetzung:  20 ml einer Lösung, die 0,3 mol/l an HCOOH und 0,1 mol/l an HCOO^- ist. Zu dieser Lösung gibt man 10 ml 0,1 mol/l NaOH. (Lösung A)

Ein anderes System, ebenfalls 20 ml, hat den gleichen pH-Wert wie das oben beschriebene. Hier wurde der pH-Wert durch Zugabe von Salzsäure erreicht. Auch zu dieser Lösung gibt man 15 ml 0,1 mol/l NaOH.

(Lösung B)

                                                           - 2 -

a) Erläutern Sie an den obigen Beispielen die Zusammensetzung und Wirkungsweise eines Puffers. Zeigen Sie die Unterschiede zwischen den Lösungen A und B auf und begründen Sie dadurch die Unterschiede bei der Zugabe von NaOH. Berechne alle pH-Werte (3).

b)Schlagen Sie einen Puffer für pH= 6,5 vor und berechnen Sie seine Zusammensetzung.

c)Warum kann eine Mischung aus Salzsäure und Kochsalz nicht als Puffer wirken?

Aufgabe 4

Titration einer Lösung   mit 1 mol/l HCl

25 ml der Lösung eines  unbekannten Stpffes  werden mit 1 mol/l HCl titriert. Man nimmt den pH-Wert  in Abhängigkeit von dem zugegebenen Volumen Salzsäure auf.  Man erhält folgendes Diagramm:

a) Beschreiben Sie das Diagramm.

b) Geben Sie alle Informationen an, die die aus dem Graphen bzw. dessen Verlauf über den titrierten Stoff gewinnen kann und begründen Sie dieses durch Angabe der verwendeten Gesetzmäßigkeiten. Welche Punkte im Kurvenverlauf sind besonders hervorzuheben und warum?

c) Bestimmen Sie den Äquivalenzpunkt graphisch, berechnen Sie die Konzentration der titrierten Lösung  und berechnen Sie den pH-Wert am Äquivalenzpunkt.

Aufgabe 1

Säuren und Basen

Man löst 0,1 mol HCl in 1 l wäßriger Lösung  und beobachtet, daß der pH-Wert 1 beträgt. Löst man 0,1 mol HAc in 1 l wäßriger Lösung, beabachtet man, daß der pH-Wert 2,875 beträgt. Bei der Lösung von 0,1 mol NaOH in 1 l wäßriger Lösung beträgt der pH-Wert 13.

a) Geben Sie ein Verfahren zur Messung des pH-Wertes an und definieren Sie den pH-Wert.

b) Leiten Sie aus dem Massenwirkungsgesetz ab, welche Beziehung zwischen pH und pOH in wäßrigen Lösungen besteht.

c) Warum zeigen die beiden Säuren Salzsäure und Essigsäure bei gleicher Konzentration unterschiedliche pH-Werte? Definieren und erläutern Sie die zugrunde liegenden Gesetzmäßigkeiten unter Bezugnahme auf das Massenwirkungsgesetz.

d) Leiten Sie aus dem Massenwirkungsgesetz ab, wie man die pH-Werte der drei angegebenen Lösungen berechnet und erläutern und begründen  Sie eventuell vorgenommene Vereinfachungen oder vereinfachende Annahmen.

 Aufgabe2

Berechnung von pH - Werten

a)Berechne folgende pH - Werte:

                   0,3 mol/l HCl                           0,04 mol/l NaOH              0,07 mol/l NH3

 b) 0,1  g NaOH wurden in 150 ml NaOH gelöst. Welchen pH-Wert zeigt die Lösung?

c) Welchen pH-Wert zeigt die Lösung, die entsteht, wenn man zu 20 ml 0,1 mol/l HCl  12 ml 0,1 mol/l NaOH gibt.

Atommassen: Na  23 u

                         O     16 u

                          H     1 u

Aufgabe 3

Titrationskurven

 20 ml einer Salzsäure wurden mit 0,1 mol/l NaOH titriert. Der pH-Wert wurde in Abhängigkeit von dem zugegeben Volumen NaOH gemessen. Man erhielt folgen Graphen:

a) Beschreiben Sie den Verlauf des Graphen und bestimmen Sie den Äquivalenzpunkt.

b) Begründen Sie, welcher pH-Wert am Äquivalenzpunkt vorliegt.

c) Beschreiben Sie das Verfahren der Titration und erläutern Sie , welche Informationen  der Chemiker dadurch erhält.

d) Berechnen Sie die Konzentration der titrierten Säure.

Lösungen:

a) Berechne folgende pH - Werte:

o,o5 mol/l NaOH                     0,0003 mol/l  HCN                       0,007 mol/l NH₃

12,6                                            6,4                                                       10,5

b)Welchen pH - Wert zeigen 20 ml einer 0,1 mol/l NaOH nach Zugabe von 3 ml 0,4 mol/l HCl?    12,54

c) Welchen pH - Wert zeigen 50 ml   einer Lösung, in der 0,005 mol NH₃ und 0,0004 mol NH₄⁺ gelöst wurden?  10,34

Aufgabe 2

Protolysengleichgewichte in Wasser

Gegeben sind zwei Lösungen:

1. eine Salzsäure (HCl) mit der Konzentration 0,2 mol/l  0,69

2. eine Essigsäure (HAc) mit der Konzentration 0,2 mol/l.2,72

a) Erläutern Sie an diesem Beispiel den Begriff "Säurestärke" und leiten Sie aus dem Massenwirkungsgesetz den Ks-Wert ab. Erläutern Sie die Aussage des Ks-Wertes.

b) Definieren Sie den Begriff "pH - Wert" und erläutern und begründen Sie aus dem Massenwirkungsgesetz, wie man die pH-Werte der gegebenen Lösungen berechnet. Begründen Sie vorgenommene Vereinfachungen. Führen Sie die Berechnung durch.

Aufgabe 3

Puffer

a) Eine Lösung von 100 ml enthält 0,2 mol/l HAc und 0,4 mol/l Ac^-. Erläutern Sie die Vorgänge, die das Protolysengleichgewicht in dieser Lösung bestimmen und leiten Sie aus dem MWG ab, wie man den pH-Wert dieser Lösung berechnet.

 5,05

b) Zu dieser Lösung gibt man 10 ml 0,2 mol/l HCl. Berechnen Sie  den pH-Wert, den die Lösung jetzt hat.

            4,98

Aufgabe 4e) pH= 9,07                                             

Aufgabe 1