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50,0 mL einer Natronlauge-Maßlösung verbrauchen bei einer Titration 38,8 mL Schwefelsäure, (1/2 H2SO4) = 0,5 mol/L (t=0,920). Durch eine weitere Portion von 50,0 mL dieser NaOH-Maßlösung wird eine hydrogenchloridhaltige Abgasprobe geleitet. Bei der Rücktitration der überschüssigen NaOH-Maßlösung werden 18,2 mL der Schwefelsäure-Maßlösung verbraucht. Welches Volumen an HCl-Gas, bezogen auf Normbedingungen (Vm,n= 22,4 L/mol), enthielt die Abgasprobe?

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Hi here chemweazle, mit der Schreibweise und Angabe (1/2 H2SO4) =0,5 mol/l , ist wohl die Äquivalentkonzentration der Schwefelsäure gemeint.


Gehaltsbestimmung der Natronlauge mit noch unbekanntem Gehalt.
50,0 mL einer Natronlauge-Maßlösung verbrauchen bei einer Titration 38,8 mL Schwefelsäure, (1/2 H2SO4) = 0,5 mol/L (t=0,920)
Titriert wird mit der 2wertigen(2-basigen) Schwefelsäure.


Die Äquivalentkonzentration der Schwefelsäure beträgt,
ceq(H2SO4) = 0,5 mal 0,920 (mol/l) = 0,46 (mol/l), die Schwefelsäure ist 2-wertig
Die molare Konzentration der Schwefelsäure beträgt,

$$[H_{2}SO_{4}] = \frac{c_{eq}}{2} = 0,25\cdot 0,920\cdot \frac{mol}{l} = 0,23\cdot \frac{mol}{l} = 0,23\cdot \frac{mmol}{ml}$$

Reaktionsgleichung

H2SO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + 2 H2O

Ein Mol der 2-wertigen Schwefelsäure verbraucht die doppelte Menge( 2mol) an Natronlauge.
Die Stoffmenge an Natronlauge verhält sich zur Stoffmenge an verbrauchter Schwefelsäure 2 zu 1. Das ist das Verhältnis der stöchiometrischen Koeffizienten in der Reaktionsgleichung.

$$\dfrac{n(NaOH)}{n(H_{2}SO_{4})} = \frac{2}{1}$$


Für die Stoffmenge an verbrauchter Schwefelsäure gilt:


n(H2SO4) = [H2SO4] mal V, mit V= 38,8 ml

$$n(H_{2}SO_{4}) = 0,23\cdot \frac{mmol}{ml}\cdot 38,8 ml = 8,924 mmol$$


Die Stoffmenge an NaOH in 50ml entspricht der zweifachen Stoffmenge an verbrauchter Schwefelsäure:

n(NaOH) = 2 n(H2SO4) = 2 mal 8,924 mmol = 17,848 mmol
Das sind 17,848 mmol in einem Volumen von 50 ml Lösung. V(NaOH) = 50 ml

$$[NaOH] = \dfrac{n(NaOH)}{V(NaOH)} = \dfrac{17,848\cdot mmol}{50\cdot ml} = 0,357\cdot \frac{mmol}{ml} = 0,357\cdot \frac{mol}{l}$$

Abgasanalyse

Chlorwasserstoffbestimmung einer Abgasprobe


In einem Vorlagegefäß, befüllt mit 50 ml Natronlauge mit der Konzentration [NaOH] = 0,357 mmol/ml, wird ein Hydrogenchlorid (Chlorwasserstoffgas, H-Cl) enthaltendes Abgas eingeleitet.

Es wurden 17,848 mmol an Stoffmenge Natriumhydroxid zum Abfangen des HCl-Gases vorgelegt.

n(NaOH)ges = 17,848 mmol = 0,357 (mmol / ml) mal 50 ml

Das Volumen der eingeströmten Abgasprobe ist nicht angegeben.

Das H-Cl-Gas aus dem Gasgemisch der Abgasprobe wird in der Natronlauge absorbiert und chemisorbiert.
Denn das HCl dissoziiert in Wasser in Chloridionen und Hydroniumionen und reagiert als Salzsäure blitzartig schnell mit der Natronlauge zu NaCl.

Reaktionsgleichung

H-Cl  +  NaOH  →  H2O  +  NaCl

Die durch Säure-Base-Reaktion verbrauchte, abgefangene H-Cl-Menge entspricht der Stoffmenge an verbrauchter Natronlauge.

n(HCl)abgefangen = n(NaOH)verbraucht

Nach Beendigung der Einleitung des Abgases reagiert die Lösung noch alkalisch.

Es ist also nicht alles an Natronlauge verbraucht worden, sondern es bleibt noch eine gewisse Stoffmenge an Natronlauge übrig. Abkürzung: n(NaOH)übrig

Die vorgelegte Stoffmenge Natronlauge vor der Abgaseinleitung sei
abgekürzt n(NaOH)ges

Es gilt:

n(NaOH)ges = n(NaOH)übrig + n(NaOH)verbraucht

n(NaOH)ges = n(NaOH)übrig + n(HCl)abgefangen

n(HCl)abgefangen = n(NaOH)ges - n(NaOH)übrig

Die Stoffmenge der vorgelegten Natronlauge vor der Einleitung der Abgasprobe beträgt:
n(NaOH)ges = 0,357 (mmol / ml) mal 50 ml = 17,848 mmol , gerundet 17,85 mmol


Bestimmung der übrig gebliebenen Natronlauge durch „Rücktitration“ mit der 0,23-molaren Schwefelsäurelösung.
Volumenverbrauch: 18,2 ml

Reaktionsgleichung

H2SO4  +  2 NaOH  →  Na2SO4  +  2 H2O

$$n(NaOH)_{übrig} = 2\cdot n(H_{2}SO_{4}) = 2 \cdot \dfrac{0,23\cdot mmol}{ml}\cdot 18,2\cdot ml =  8,372 mmol$$

n(HCl)abgefangen = n(NaOH)ges - n(NaOH)übrig


n(HCl)abgefangen = 17,848 mmol – 8,372 mmol = 9,476 mmol

Welches Volumen (V(HCl)) nimmt diese kleine Menge an HCl als ideales Gas genähert ein.
a). bei einer Temperatur von ϑ =0°C, T1 = 273 Kelvin
Das Molvolumen eines idealen Gases beträgt bei der Temperatur von T1 = 273 K, entsprechend 0°C auf der Celsiusskala:
Vm = 22.41 l/mol = 22,41 ml/mmol


V(HCl) = n(HCl) mal Vm = 22,41 ml / mmol mal 9,476 mmol = 212,35 ml, gerundet 212 ml

b). Bei Zimmertemperatur die auch die Standardbedingung für physikal. Größen ist( Normbedingung)

Das Molvolumen umgerechnet auf Zimmertemperatur  θ =20°C , entsprechend T2 = 293 K
$$V_{m}(T_{2}) = V_{m}(T_{1})\cdot \frac{T_{2}}{T_{1}}$$

$$V_{m}(293\cdot K) = V_{m}(273\cdot K)\cdot \frac{293\cdot K}{273\cdot K} = =24,05\cdot \frac{ml}{mmol}$$

Bei Zimmertemperatur nimmt das HCl-Gas ein Volumen von 227,91ml, gerundet 228 ml  ein.










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