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Aufgabe:

Ein Volumen von 140 mL einer Schwefelsäure (c = 0,2 mol/L) wird mit 23 mL einer KOH (c = 20 mol/L) vermengt und mit RO-Wasser auf 1,00 L aufgefüllt. Wie groß ist der pH-Wert der entstandenen Lösung!


Problem/Ansatz:

Kann mir bitte jemand bei dieser Frage helfen?

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Grüße chemweazle,

Wie rechnet man den pH-Wert aus?

Aufgabe: …
Ein Volumen von 140 mL einer Schwefelsäure (c = 0,2 mol/L) wird mit 23 mL einer KOH (c = 20 mol/L) vermengt und mit RO-Wasser auf 1,00 L aufgefüllt. Wie groß ist der pH-Wert der entstandenen Lösung!


1 H2SO4(aq) +2 KOH(aq)K2SO4(aq) +2 H2O(aq)
0,028 mol
0,056 mol
0,028 mol
0,056 mol

Stöchiometrische Verhältnisse, Stoffmengenverhältnisse anhand der Reaktionsgleichung

1 mol Schwefelsäure verbraucht maximal 2 mol, die doppelte Stoffmenge an KOH, dabei werden 1 mol Kaliumsulfat und 2 mol Wasser gebildet.

Die Stoffmenge an verbrauchten KOH ist 2mal so groß , wie die Stoffmenge an verbrauchter Schwefelsäure. Das entspricht dem Verhältnis der stöchiometrischen Faktoren in der Reaktionsgleichung.

$$\dfrac{n(KOH)_{verbraucht}}{n(H_{2}SO_{4})_{verbraucht} = \frac{\blue{2}}{\red{1}} = 2$$

⇒ n(KOH)verbraucht = 2 * n(H2SO4)verbraucht

Volumina, Konzentrationen und Stoffmengen der eingesetzten Edukte, KOH und Schwefelsäure

Schwefelsäure : c( H2SO4 ) = 0,2 mol / l und V( H2SO4 ) = 140 ml = 0,140 l

n(H2SO4)eingesetzt = c( H2SO4 ) * V( H2SO4 )

n(H2SO4)eingesetzt = 0,2 mol / l * 0,14 l = 0,028 mol

KOH-Lsg: c(KOH) = 20 mol / l

Anmerkung: Das ist wohl die konzentrierte KOH. Diese wird im deutlichen Überschuß zugegeben.

V(KOH) = 23 ml = 0,023 l

n(KOH) = c(KOH) * V(KOH) = 20 mol / l * 0,023 l = 0,46 mol

Es wurden aber nur 0,028 mol Schwefelsäure zugegeben, diese verbrauchen höchstens die doppelte Stoffmenge an KOH, (2 * 0,028 mol = 0,056 mol ).

n(KOH)verbraucht = 2 * n(H2SO4)verbraucht

n(KOH)verbraucht = 2 * 0,028 mol = 0,056 mol

Von der zugegebenen Stoffmenge an KOH, n(KOH)zugegeben = 0,46 mol sind durch die Schwefelsäure 0,056 mol verbraucht worden. n(KOH)verbraucht = 0,056 mol

Es verbleibt noch eine relativ große Stoffmenge an KOH übrig, abgekürzt mit n(KOH)übrig

n(KOH)übrig = n(KOH)zugegeben - n(KOH)verbraucht

n(KOH)übrig = 0,460 mol – 0,056 mol = 0,404 mol

Diese überschüssige, übrig gebliebene Stoffmenge an KOH bestimmt nun den pH-Wert.

Es liegen überschüssig 0,404 mol KOH und somit 0,404 mol an OH(-)-Ionen vor.

n(KOH)übrig = n(OH(-)) = n(K(+))

Ein mol KOH liefert oder beinhaltet 1 mol Hydroxidionen und 1 mol Kaliumionen.

Diese Stoffmenge an Hydroxidionen, 0,404 mol, befinden sich in einem Endvolumen der Mischung von 1 Liter.

n(OH(-)) = 0,404 mol und V(Lsg:) = 1 l

Hydroxidionenkonzentation und der pOH-Wert

$$c(OH^{(-)}) = \dfrac{n(OH^{(-)})}{V(Lsg.)} = \frac{0,404\cdot mol}{1\cdot l}$$

c(OH(-)) = 0,404 mol / l

pOH = – log10 [ c(OH(-)) * l * mol-1 ]

pOH = – log10 [ 0,404 mol / l * l * mol-1 ]

pOH = – log10 [ 0,404 ] ≈ 0,3936

pH = 14 – pOH = 14 – 0,3936 = 13,6064 ≈ 13,6

Stark alkalische Lsg. mit einem hohen pH-Wert von 13,6

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