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
Wässrige Lösung: H2O + H2O H3O+ + OH-
(Autoprotolyse) B1 S2 S1 B2
.
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
Wässrige Lösung: H2O + H2O H3O+ + OH-
(Autoprotolyse) B1 S2 S1 B2
.
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 )
Wässrige Lösung: H2O + H2O H3O+ + OH-
(Autoprotolyse) B1 S2 S1 B2
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
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)
b) H3O+ + OH 2 H2O
n1 (mol) 0.1 0.05 vor Reaktion
n2 (mol) 0.05 0 nach Reaktion
c2(mol . l-1) 0.25 ( 55.6)
pH 0.6
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)
c) H3O+ + OH 2 H2O
n1 (mol) 0.05 0.1 vor Reaktion
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)
Salzsäure: H3O+ und Cl c(H3O
+) = co(HCl) n(H3O+) = c(H3O
+) V(HCl)
V2 = V(NH3) + V(HCl)
d) NH3 + H3O+ NH4
+ + H2O
n1 (mol) 0.1 0.05 vor Reaktion
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
n1 (mol) 0.05 0.02 vor Reaktion
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)
Natronlauge: Na+ und OH c(OH ) = co(NaOH) n(OH ) = c(OH ) V(NaOH)
V2 = V(HCl) + V(NaOH)
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–