Säure-Base Gemisch -pH- Wert

Question

Aufgabe:

0,144mL 0,1M Natronlauge-LSG wird mit 0,123mL 0,15M H2SO4-LSG gemischt und das Volumen auf 500 ml aufgefüllt

Problem/Ansatz:

Ich hab es so gemacht, aber bin mir sehr unsicher:

I. Reaktionslgleichung

2NaOH + H2SO4 —-> Na2SO4 + H2O

II. Stoffmengen bestimmt mit der Fromel n=c*V

n(NaOH) = 0,1 *0,144 = 0,0144 mol/L

n(H₂SO₄) = 2*0,15 * 0,123= 0,0369mol/L (Ich habe hier mal 2 genommen, da ich gedacht habe wir haben ja 2 Protonen)

III. Da H3O+ im Überschuss: Stoffmenge von H3O+:

So hier bin ich mir auch unsicher, ich habe 2 mal die Stoffmenge von NaOH genommen (wegen der Reaktionsgleichung)

n(H3O+)= 0,0369 mol - 2*0,0144mol

Kann mir hier jemand unter die Arme greifen und erklären warum das falsch ist, ggf. weiterrechnen?

Answer 1

Grüße chemweazle,

Säure-Base Gemisch -pH- Wert

0,144mL 0,1M Natronlauge-LSG wird mit 0,123mL 0,15M H2SO4-LSG gemischt und das Volumen auf 500 ml aufgefüllt.

Ich hab es so gemacht, aber bin mir sehr unsicher:

I. Reaktionslgleichung

2 NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂O

Die Reaktionsgleichung ist gut formuliert.

II. Stoffmengen bestimmt mit der Formel n=c*V

Gut, ok.

n(NaOH) = 0,1 *0,144 = 0,0144 mol/L

richtig, ok., n(NaOH) = [NaOH] * V(NaOH) = $$0,1\cdot \frac{mmol}{ml}\cdot 0,144\cdot ml = 0,0144\cdot mmol$$

n(H₂SO₄) = 2*0,15 * 0,123= 0,0369mol/L (Ich habe hier mal 2 genommen, da ich gedacht habe wir haben ja 2 Protonen)

Das ist schon gut und richtig gedacht.

Da müßte man aber schreiben: n(H⁽⁺⁾) oder n(H₃O⁽⁺⁾) = 2 * n(H₂SO₄)

n(H₂SO₄) = 0,15( mmol / ml ) * 0,123 ml = 0,01845 mmol

n(H₃O⁽⁺⁾) = 2 * 0,15( mmol / ml ) * 0,123 ml = 0,0369 mmol

III. Da H₃O⁽⁺⁾ im Überschuss: Stoffmenge von H₃O⁽⁺⁾:

So hier bin ich mir auch unsicher, ich habe 2 mal die Stoffmenge von NaOH genommen (wegen der Reaktionsgleichung)

n(H₃O⁽⁺⁾)= 0,0369 mol - 2*0,0144mol

Es wurden aber nur 0,0144 mol an NaOH zugegeben. Mehr liegt als Ausgangsstoff für diese Säure-Base-Reaktion nicht vor.
Man darf nur mit der zugegeben Stoffmenge von n(NaOH) = 0,0144 mol rechnen.

Zur Schwefelsäure, die im Überschuß vorliegt

Aufgrund der sehr geringen Konzentration, hohe Verdünnung, denn es liegen nur Hundertstel Millimol in einem Volumen von ca. 0,5 l = 500 ml vor, darf man die Näherung machen, daß die Schwefelsäure in beiden Stufen vollständig dissoziiert vorliegt.

Es werden durch die Schwefelsäure 0,03690 mmol Protonen zur Verfügung gestellt, davon werden aber 0.0144 mmol Protonen durch die Reaktion mit 0,0144 mmol Hydroxidionen zu 0,0144 mmol Wasser verbraucht.

H(+)(aq)	+	OH(-)(aq)	→	H2O
0,0144 mmol		0,0144 mmol		0,0144 mmol

Es bleibt somit nur noch eine Rest-Stoffmenge an unverbrauchter Protonen von n(H⁽⁺⁾)_übrig = n(H₃O⁽⁺⁾)_übrig = ( 0,03690 - 0,0144 ) mmol = 0,0225 mmol übrig.

Diese Stoffmenge an übrig gebliebenen Protonen, die an Wassermolekülen haften, hydratisierte Protonen, H⁽⁺⁾_(aq) entspricht: H₃O⁽⁺⁾, bestimmen nun die Acidität.

n(H₃O⁽⁺⁾) = 0,0225 mmol = 0,0000225 mol = 2,25 * 10^-5 mol

Die H⁽⁺⁾-Ionen-Konzentration, H₃O⁽⁺⁾-Konzentration, ist die Stoffmenge der hydratisierten Protonen geteilt durch das Volumen der Mischung, V = 500 ml = 0,5 l.

$$[H_{3}O^{(+)}]_{übrig} = \dfrac{n(H_{3}O^{(+)})}{V} = \frac{0,0000225\cdot mol}{0,5\cdot l} = \frac{0,0000450\cdot mol}{l}$$

[H₃O⁽⁺⁾ ] = 4,5 * 10^-5 mol / l

$$pH = - log_{10}\left(4,5\cdot 10^{-5}\cdot \frac{mol}{l}\cdot \frac{l}{mol}\right) \approx 4,35$$

pH ≈ 4,35, gerundet auf die 2. Stelle hinter dem Komma

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Vielen Dank, dann habe ich es jetzt endlich verstanden ^-^