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Aufgabe:

Welche Stoffmengenkonzentration an NH4+-Ionen in mol/L ist mindestens notwendig, um zu verhindern, dass aus einer Lösung, die FeSO4 der Konzentration 0,7 mol/L und NH3 der Konzentration 0,07 mol/L enthÀlt, Eisenhydroxid ausfÀllt?

Anmerkung: KB(NH3) = 1,8 · 10-5; KL(Fe(OH)2) = 1,8 · 10-15


Problem/Ansatz:

 Fe^2+ konzentration wird mit KL=4x^3 berechnet: 7,7*10^-6

[OH^-]=2*[Fe^2+]=1,54*10^-5

pH=14-(-log(OH)=9,2

9,2=pKs-log(c(NH4+)/0,07)

pKs: Ks*Kb=10^-14 => Ks=5,6*10^-10 pKs=-log(5,6*10^-10)=9,3

9,2=9,3-log(c(NH4+)/0,07)

c(NH4+)=0,88124 gerundet sind das 0,1 mol/L die Antwort ist aber leider falsch

WĂŒrde mich freuen auf euere Hilfe!

von

1 Antwort

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Salut Anna,


Welche Stoffmengenkonzentration an NH4+-Ionen in mol/L ist mindestens notwendig, um zu verhindern, dass aus einer Lösung, die FeSO4 der Konzentration 0,7 mol/L und NH3 der Konzentration 0,07 mol/L enthÀlt, Eisenhydroxid ausfÀllt?
Anmerkung: KB(NH3) = 1,8 · 10-5; KL(Fe(OH)2) = 1,8 · 10-15

KL (Fe(OH)2)  =  [Fe2+]  *  [OH]2  =  1,8 * 10-15 mol3 L-3

Die maximale OH- - Konzentration betrÀgt somit:

[OH-]  =  âˆš( 1,8 * 10-15 mol3 L-3  /  0,7 mol L-1 )  =  5,070 * 10-8 mol L-1

GemĂ€ĂŸ pH = 14 + log (c(OH-)), entspricht die berechnete maximale OH- - Konzentration einem pH - Wert von 6,7. Bei einem höheren pH - Wert kommt es somit zur AusfĂ€llung von Eisenhydroxid.

( Die gegebene Lösung enthĂ€lt NH3 der Konzentration 0,07 mol L-1 , was ĂŒbrigens einem pH - Wert von 12,84 entsprĂ€che.)

Man erkennt also schon daran, dass man vermutlich einiges an NH4+ benötigt, um den pH - Wert auf 6,7 abzusenken.

NH3 und NH4+ zaubern einen Puffer und erlauben die Verwendung der Henderson - Hasselbalch - Gleichung:

pH  =  pKs + log ( c(NH3) / c(NH4+) )

Den benötigten pKs - Wert kannst du nun ĂŒber die gegebene Basenkonstante Kb (NH3) berechnen:

- log (Kb)  =  pKb

pKb + pKs  =  14

pKs  =  14 - pKb

⇒   - log (1,8 * 10-5)  =  4,744  â‡’  pKs  =  9,256

Eingesetzt in die H. - H. - Gleichung:

6,7  =  9,256 + log (0,07 mol L-1) / c(NH4+) )                 I → Umstellen nach [NH4+]

[NH4+]  =  109,256 - 6,7  * 0,07 mol L-1  =  25,18 mol L-1


Anmerkung: Man könnte allerdings die Aufgabenstellung auch dahingehend deuten, dass 0,07 mol L-1 NH3 zur Lösung hinzugefĂŒgt wurden. Das mĂŒsstest du vorab mit deinem Tutor klĂ€ren.

Sollte dem (wider Erwarten) aber so sein, kÀme es zu folgendem Ergebnis:

[NH4+]  =  Kb * [NH3]0  /  {[OH-] + Kb}  =  0,0698 mol L-1


Viele GrĂŒĂŸe und ein glĂŒckliches Jahr 2020 !

von 11 k

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