Aufgaben zu pKs und pKb, pH-Wert Berechnung. Ich verstehe sie nicht?
Ich habe versucht folgende Aufgaben zu lösen, allerdings kommen Ergebnisse raus, welche unrealistisch sind. Es wäre sehr nett, wenn ihr mir bei diesen Aufgaben helfen könntet:
Geben Sie für eine einprotonige Säure mit pKs = 1,8 den Wert für Ks und Kc an.
Ks müsste ich ausgerechnet haben, nur wie komme ich jetzt auf Kc?
1g K2O wird in 100 mL H2O gelöst- Geben sie den pH-Wert der Lösung an.
K2O reagiert doch sofort zum KOH. Doch wie rechne ich die Konzentration von KOH aus? Ich hätte die Stoffmenge von K2O ausgerechnet und die von H2O und die beiden Stoffmengen ergeben dann die Stoffmenge vom KOH?
100 mL HCl mit einem pH-Wert von 0 werden mit 100 mL HCl mit einem pH-Wert von 1 gemischt. Geben sie den pH-Wert der entstanden Lösung an.
20 g Natriumacetat werden in 1 L H2O gelöst. pKB Acetat-Ion = 9,25.Berechnen Sie den pH-Wert.
In einer Natriumcarbonat-Lösung wird ein pH-Wert von 11 gemessen. Berechnen sie die Carbonat-Konzentration am Anfang.
Die Aufgaben sind keine Hausaufgabe, sondern ich verwende sie zum üben und würde mich über ein Ergebnis sehr freuen damit ich es verstehe. Meine Ansätze habe ich ja schon beschrieben.
1 Antwort
Machen wir das der Reihe nach und langsam.
Zuerst willst du die Säurekonstanten ineinander umrechnen. Eine Säure reagiert bekanntlich nach
HA + H₂O ⟶ H₃O⁺ + A⁻
und dafür schreibt man ganz gewöhnlich das Massenwirkungsgesetz an. Nun tritt darin aber c(H₂O) auf, und das ist lästig, weil es annähernd konstant ist (für reines Wasser ist ja c=ρ/M=55.4 mol/l). In verdünnter Lösung ist es nicht viel anders, und man zieht es daher bequemerweise zur Gleichgewichtskonstanten; die neue Konstante ist dann die Säurekonstante Kₐ=10⁻ᵖᴷᵃ.
Damit sollte klar sein, wie Du das Beispiel lösen mußt: Kₐ=10⁻ᵖᴷᵃ=1.6⋅10⁻² mol/l und und Kc=Kₐ/c(H₂O)=2.9⋅10⁻⁴.
Als nächstes willst Du 1 g K₂O in 100 ml Wasser lösen. Das reagiert zu KOH:
K₂O + H₂O ⟶ 2 KOH
die Stoffmenge ist n=m/M=0.011 mol; daraus wird doppelt soviel soviel, also 0.021 mol, KOH, also hast Du eine Kalilauge der Konzentration c=n/V=0.21 mol/l, und der pH ist leicht zu berechnen als pH=14+lg(c)=12.33.
Jetzt willst Du zwei Salzsäuren unterschiedlicher Konzentration mischen, nämlich je 100 ml einer einmolaren und einer nullkommaeinmolaren Lösung. In Lösung 1 befinden sich n=c⋅V=0.1 mol HCl und in Lösung zwei 0.01 mol. Also haben wir am Ende 0.11 mol in 200 ml Wasser herumschwimmen, c=n/V=0.55 mol/l, und der pH berechnet sich zu pH=−lg(c)=0.26.
Der nächste Punkt ist eine Natriumacetat-Lösung der Massenkonzentrtion γ=20 g/l. Das rechnen wir als erstes auf Stoffmengenkonzentration um c=γ/M=0.24 mol/l. Dann müssen wir uns überlegen, daß das Acetat mit seinem pKb=9.25 eine schwache Base ist. Dazu gibt es eine Näherungsformel pH=14−½pKb+½lg(c), aber ich verwende immer die ungenäherte:
Jedenfalls kommt pH=9.07 heraus.
Der nächste Punkt ist etwas haariger. Wir haben eine Na₂CO₃-Lösung von pH=11 und wollen die Konzentration zurückrechnen. Dazu braucht man zunächst einmal eine Säure- bzw. Basenkonstante (die zweite Säurekonstante der Kohlensäure hat pKₐ=10.33, also pKb=14−pKₐ=3.67. Es liegt nun nahe, die oben von mir zitierte Formel für schwache Basen einfach nach c aufzulösen. Aber das wird relativ ungenau, weil das CO₃²⁻ keine ganz schwache Base mehr ist; Du würdest 0.004768 mol/l herausbekommen, die richtige Lösung ist aber c=0.005677 mol/l, und 18% des Carbonates haben darin zu Hydrogencarbonat reagiert:
CO₃²⁻ + H₂O ⟶ HCO₃⁻ + OH⁻
Wie Du das mit Schulmethoden hinkriegst, ist eine andere Sache. Für die Berechnung des pH-Wertes von Basenlösungen gibt es eine ganze Speisekarte von Formeln, je nach Dissoziationsgrad und pH.
Was Du machen müßtest: Du brauchst eine gültige Formel. Da die Dissoziation weder ≈100% noch ≈0% ist, muß das eine aus der letzten Zeile sein, am besten natürlich die linke, weil sie einfacher ist (die darf man verwenden, weil der pH weit von 7 entfernt ist, sonst ginge nur noch die rechte). Naja, und dann mußt Du sie eben nach c₀ auflösen, alles andere kennst Du ja (ich habe mein obiges Resultat übrigens numerisch berechnet, was ich darf, weil ich das Programm selbst geschrieben habe). Mit etwas Glück kommt dasselbe heraus.
Alle diese Formeln bekommt man übrigens mit Geduld & Spucke aus dem Massenwirkungsgesetz, indem man sich genau überlegt, was man wo wegnähert.
