Titration einer Säure, pH Wert berechnen

Question

Aufgabe:

Eine 25.00 mL 0.100 M HCOOH (aq) Lösung wird mit 0.150 M NaOH (aq) titriert.
Berechnen Sie den pH -Wert der Lösung, wenn:
a. 5.00 mL NaOH (aq) zugegeben wurde.
(Lösung: pH = 3.38)
b. Am Äquivalenzpunkt.
(Lösung: pH = 8.26)

Problem/Ansatz:

Ich habe damit angefangen auszurechnen, wie viel mol NaOH in die Lösung gegeben wurde bei a). Das wären dann ja 0.005 x 0.15 = 0.000075 mol NaOH. Davon reagieren alle mol mit ebenso vielen mol HCOOH, das heisst, wir haben am Schluss diese Konzentration von OH- Molekülen, oder? Damit könnte man den pOH und demnach den pH Wert berechnen, jedoch ergibt das dann eine falsche Lösung. Was mache ich falsch? Wie würdet ihr die Aufgabe angehen?

Beim Äquivalenzpunkt ist ja per Definition die Stoffmenge der Säure und der Base gleich gross, oder? Wir hätten dann n(NaOH) = n(HCOOH). Dann hätte ich gedacht, dass ich eine Formel zu Ks aufstelle, jedoch haben wir ja den Ks Wert gar nicht... Wie soll man das also berechnen?

Vielen Dank für jede Hilfe!

Answer 1

Salut Melly,

Eine 25.00 mL 0.100 M HCOOH (aq) Lösung wird mit 0.150 M NaOH (aq) titriert.
Berechnen Sie den pH -Wert der Lösung, wenn:
a. 5.00 mL NaOH (aq) zugegeben wurde.
(Lösung: pH = 3.38)
b. Am Äquivalenzpunkt.
(Lösung: pH = 8.26)

Stoffmenge n der Ameisensäure zu Beginn:
n (HCOOH) = c * V  = 0,0025 mol.
Nun wird die gleiche Stoffmenge an NaOH zum Neutralisieren benötigt, wodurch sich folgendes Volumen ergibt:
V (NaOH)  =  n/c  =  0,01666 L.

(a) 5 ml Natronlauge enthalten eine Stoffmenge von 0,15 mol L^-1 * 0,005 L = 0,00075 mol, die gemeinsam mit der Ameisensäure zu 0,00075 mol Formiat reagieren, d.h. von der Säure verbleiben nunmehr 0,0025 mol - 0,00075 mol = 0,00175 mol.
Einsetzen in die Henderson - Hasselbalch - Gleichung, wobei der pKs (HCOOH) = 3,77 :

pH  =  3,77 + log (0,00075 mol / 0,00175 mol)  =  3,40

(b) Am Äquivalenzpunkt liegen nun alle 0,0025 mol als Formiat vor. Du hast somit 0,0025 mol Formiat in 0,025  + 0,01666  = 0,041 L. Daraus lässt sich jetzt die Konzentration des Formiats ermitteln:
c = 0,0025 mol / 0,041 L  =  0,060 mol L^-1 
 
Den pH - Wert kannst du schlussendlich über die Formel für schwache Basen berechnen. Den dafür benötigten pKb - Wert des Formiats erhältst du über den obigen pKs - Wert der Ameisensäure von 3,77:
→ pKb  =  14 - pKs  =  10,23.

pH  =  14 - 0,5 * pKb + 0,5 * log (c₀)
pH  =  14 - 0,5 * 10,23 + 0,5 * log (0,060)  =  8,27



Schöne Grüße :)

Comments

Vielen Dank für die Erklärung!! Hilft mir sehr.

In der Formelsammlung, die wir an der Prüfung benutzen dürfen, sind die pH/pOH Formeln leider nicht drauf :(. Und die pKs Werte geben sie uns auch nicht. Aber gut, ich muss die wohl auswendig lernen.