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In einem Kolben werden 25 mL 0.2-molarer Natriumacetatlösung und 25 mL 0.2 molarer Essigsäure vorgelegt (pKS(Essigsäure) = 4.7), gerührt und mit 0.1-molarer Natronlauge titriert. Berechnen Sie (Rechenweg angeben!) die pH-Werte für die Titrationskurve nach Zugabe von: 

0 mL Natronlauge 

50 mL Natronlauge 

450 mL Natronlauge

von

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Das war eine Menge Schreibarbeit, die Arbeit mit LaTeX hat die Dauer meiner Schreibarbeit zusätzlich erhöht. Gelohnt hat es sich aber auf jeden Fall. :)

Merke:

Die Natronlauge (NaOH) reagiert mit der Essigsäure (CH3COOH). Dadurch sinkt die Konzentration der Essigsäure, während die Konzentration des Acetats steigt.

$$ CH_{3}COOH+NaOH→CH_{3}COONa+H_{2}O $$

a)

Es gilt:

$$ n=c\cdot V $$

$$ n_{NaOH}=0mol $$

$$ n_{CH_{3}COOH}=0,2\frac{mol}{L}\cdot0,025L=0,005mol $$

$$ n_{CH_{3}COONa}=0,2\frac{mol}{L}\cdot0,025L=0,005mol $$

Es gilt:

$$ c=\frac{n}{V} $$

$$ V=0,025L+0,025L=0,05L $$

$$ c_{CH_{3}COOH}=\frac{0,005mol}{0,05L}=0,1\frac{mol}{L} $$

$$ c_{CH_{3}COONa}=\frac{0,005mol}{0,05L}=0,1\frac{mol}{L} $$

Es gilt:

$$ pH=pK_{S}+\log_{10}{\frac{c(A^-)}{c(HA)}} $$

$$ pK_{S}=4,7 $$

$$ pH=4,7+\log_{10}{\frac{0,1\frac{mol}{L}}{0,1\frac{mol}{L}}}=4,7 $$

b)

$$ n_{NaOH}=0,1\frac{mol}{L}\cdot0,05L=0,005mol $$

$$ n_{CH_{3}COOH}=0,2\frac{mol}{L}\cdot0,025L=0,005mol $$

$$ n_{CH_{3}COOH}=n_{CH_{3}COOH}-n_{NaOH}=0mol $$

$$ n_{CH_{3}COONa}=0,2\frac{mol}{L}\cdot0,025L=0,005mol $$

$$ n_{CH_{3}COONa}=n_{CH_{3}COONa}+n_{NaOH}=0,01mol $$

$$ V=0,05L+0,05L=0,1L $$

$$ c_{CH_{3}COONa}=\frac{0,01mol}{0,1L}=0,1\frac{mol}{L} $$

$$ pK_{B}=14-pK_{S}=14-4,7=9,3 $$

$$ pOH=\frac{1}{2}\cdot(pK_{B}-\log_{10}{c_{CH_{3}COONa}})=\frac{1}{2}\cdot(9,3-\log_{10}{0,1})=5,15 $$

$$ pH=14-pOH=14-5,15=8,85 $$

c)

$$ n_{NaOH}=0,1\frac{mol}{L}\cdot0,45L=0,045mol $$

$$ n_{CH_{3}COOH}=0,2\frac{mol}{L}\cdot0,025L=0,005mol $$

$$ n_{CH_{3}COOH}=n_{CH_{3}COOH}-n_{NaOH}=-0,04mol $$

Das bedeutet, dass 0,04mol NaOH nicht umgesetzt werden:

$$ n_{NaOH}=0,045mol-0,04mol=0,005mol $$

$$ n_{CH_{3}COONa}=0,2\frac{mol}{L}\cdot0,025L=0,005mol $$

$$ n_{CH_{3}COONa}=n_{CH_{3}COONa}+n_{NaOH}=0,01mol $$

$$ V=0,05L+0,45L=0,5L $$

$$ c_{CH_{3}COONa}=\frac{0,01mol}{0,5L}=0,02\frac{mol}{L} $$

$$ c_{NaOH}=\frac{0,04mol}{0,5L}=0,08\frac{mol}{L} $$

Da Natronlauge die stärkere Base ist, gilt:

$$ pOH=-\log_{10}{c(NaOH)} $$

$$ pOH=-\log_{10}{0,08}≈1,1 $$

$$ pH=14-pOH=14-1,1=12,9 $$

von

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