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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 16:29 Sa 12.05.2007 | | Autor: | itse |
| Aufgabe 1 | 1. 275 ml einer Bariumhydroxidlösung unbekannter Konzentration werden mit 45,7 ml Salzsäure der Stoffmengenkonzentration c(HCl)= 0,240 mol/l neutralisiert.
a) Formulieren Sie die Reaktionsgleichung.
b) Berechnen Sie die Stoffmengenkonzentration der Lauge.
c) Begründen Sie mithilfe einer geeigneten Gleichung, welche Protolyse bei dieser Neutralisation abläuft.
d) Wie groß ist der pH-Wert der Lauge bzw. der Säurelösung vor der Neutralisation?
e) Zeichnen Sie - unter Einbeziehung der von Ihnen berechneten Werte - die Neutralisationskurve.
f) Auf welcher Seite liegt das Protolysengleichgewicht dieser Reaktion? Begründung. |
| Aufgabe 2 | Geben Sie die Formeln der folgenden Salze an:
a) Magnesiumnitrat
b) Aluminiumsulfat
c) Kaliumphosphat
d) Lithiumsulfat
e) Galliumcarbonat
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Hallo zusammen,
hier meine Antworten, wenn es sich jemand anschaut und sagen könnte ob es passt? Vielen Dank.
a) [mm] $\mathrm{Ba(OH)_2 + 2 \ HCl \longrightarrow BaCl_2 + 2 \ H_2O}$
[/mm]
Bei dem Rest fehlen mir die Ansätze, wäre über Hilfe sehr erfreut.
2 a) [mm] $Mg(NO_3)_2$
[/mm]
b) [mm] $Al_2(SO_4)_3$
[/mm]
c) [mm] $K_3PO_4$
[/mm]
d) hab ich nicht gefunden
e) hab ich nicht gefunden
Wie soll man denn auf diese Formeln von alleine kommen? Zum Beispiel bei d) und e), hab im Internet nichts dazu gefunden.
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 16:41 Sa 12.05.2007 | | Autor: | Loddar |
Hallo itse!
> 2 a) [mm]Mg(NO_3)_2[/mm]
> b) [mm]Al_2(SO_4)_3[/mm]
> c) [mm]K_3PO_4[/mm]
![[ok]](/images/smileys/ok.gif "[ok]") Alle 3 richtig!
> Wie soll man denn auf diese Formeln von alleine kommen? Zum
> Beispiel bei d) und e), hab im Internet nichts dazu gefunden.
Die Ionen / Summenformeln von Sulfat bzw. Carbonat kennst Du doch, oder?
Nun musst Du im Periodensystem der Elemente (PSE) nachsehen, in welcher Gruppe die Metalle Lithium bzw. Gallium stehen. Damit kennst Du auch i.d.R. ihre Ladung / Oxidationsstufe.
Gruß
Loddar
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(Antwort) fertig | | Datum: | 16:46 Sa 12.05.2007 | | Autor: | Loddar |
Hallo itse!
> a) [mm]\mathrm{Ba(OH)_2 + 2 \ HCl \longrightarrow BaCl_2 + 2 \ H_2O}[/mm]
Richtig!
Wieviel [mm] $\text{mol}$ [/mm] $HCl_$ sind denn in den 45,7 ml enthalten? Damit weißt Du doch auch, wieviel [mm] $\text{mol}$ $Ba(OH)_2$ [/mm] vorhanden sein müssen.
Diese [mm] $\text{mol}$-Zahl [/mm] dann durch die 275 ml teilen ...
Gruß
Loddar
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Hallo itse,
2) Loddar hat ganz recht. In solchen Fällen schaut man
immer erst mal im Periodensystem nach, z. B. hier:
![[]](/images/popup.gif) http://www.lenntech.com/deutsch/PSE.htm?gclid=CK-x-9fs2YYCFQQbMAodli__3g
Dem PSE kannst Du entnehemen, das das Element Gallium in der 3. Hauptgruppe steht, unter dem Aluminium und sicherlich genauso wie dieses 3-wertige Kationen bilden wird: [mm] Ga^{3+}. [/mm] Carbonat ist [mm] CO_{3}^{2-}, [/mm] also ist Galliumcarbonat [mm] Ga_{2}(CO_{3})_{3}.
[/mm]
Lithium steht in der 1. Hauptgruppe, ist also ein Alkalimetall und bildet ausschließlich einwertige Kationen [mm] Li^{+}. [/mm] Die Summenformel des Sulfates ist [mm] SO_{4}^{2-}, [/mm] also muss Lithiumsulfat [mm] Li_{2}SO_{4} [/mm] sein.
zu 1) b)
c(HCl) * V(HCl) = [mm] c(OH^{-}) [/mm] * [mm] V(OH^{-})
[/mm]
[mm]c_{(OH^{-})} = \bruch{c_{(HCl)} * V_{(HCl)}}{V_{(OH^{-})}} = \bruch{0,240mol/l*0,0457 l}{0,275 l}[/mm] = 0,0399 mol/l
[mm] c(Ba(OH)_{2}) [/mm] = 1/2 * [mm] c(OH^{-}) [/mm] = 0,0199 mol/l
c) Eigentlich hast Du die Reaktionsgleichung für die Protolyse ja schon genannt. Ich weiß nicht, was genau dein Lehrer hier von die hören will. Vielleicht:
2 HCl + 2 [mm] H_{2}O [/mm] --> 2 [mm] H_{3}O^{+} [/mm] + 2 [mm] Cl^{-}
[/mm]
[mm] Ba(OH)_{2(aq)} [/mm] --> [mm] Ba^{2+} [/mm] + 2 [mm] OH^{-}
[/mm]
2 [mm] H_{3}O^{+} [/mm] + 2 [mm] OH^{-} [/mm] --> 4 [mm] H_{2}O
[/mm]
d) pH(HCl) = -lg[HCl] = -lg(0,240) = 0,62
[mm] pOH(Ba(OH)_{2}) [/mm] = [mm] -lg[OH^{-}] [/mm] = -lg(0,0399) = -1,4 pH = 12,6
e) Ich nehem an, dass die Neutralisationskurve von pH = 12,6 bis pH = 7 gehen soll. Dann machst Du dir eine Wertetabelle, oben die ml zugegebener HCl, von 0 bis 46 ml, unten den berechneten pH (beachte die Volumenänderung). Auf der Ordinate kannst Du einen pH von 0 - 13 auftragen, auf der Abszisse 0 - 46 ml HCl.
f) Das Glgw. liegt stark rechts, da es sich um die Neutralisation einer starken Base mit einer starken Säure handelt.
LG, Martinius
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 09:59 Di 15.05.2007 | | Autor: | itse |
bei c) weiß ich auch nicht was da verlangt ist. gibt es unterschiedliche Protolysen? Verstehe nicht was da gemeint ist und der Lehrer sagt ich soll man überlegen.
bei e) komm ich bei der vorgehensweise nicht weiter. auf der x-Achse zeichne ich die Konzentration auf und auf der y-Achse , den pH-Wert. Wie berechne ich das dann? Wäre für eine kurze Hilfestellung dankbar.
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Hallo itse,
zu c) Unterschiedliche Protolysen gibt es nicht. Streng genommen meint der Begriff ja nur, dass ein Proton aus einem Molekül heraustritt und das hinterher ein Kation (Proton) und ein Anion vorliegt.
Eigentlich protolysiert im sternegn Sinne hier nur das HCl-Molekül, wenn es in Wasser gelöst wird.
zu e) Hier hast Du etwas Rechenarbeit vor dir.
gegeben: 275 ml mit [mm] c(OH^{-}) [/mm] = 0,0399 mol/l und 45,7 ml HCl mit c(HCl) = 0,24 mol/l.
Jetzt rechnest Du zuerst die Stoffmenge an Hydroxidionen aus:
[mm] n(OH^{-}) [/mm] = 0,0399 mol/l * 0,275 l = 10,968 mmol
Diese Stoffmenge wird bei der Titration von der HCl neutralisiert.
Wenn Du bspw. in 5 ml Schritten deine Tabelle erstellen möchtest, musst Du zunächst die Stoffmenge an HCl in 5 ml Salzsäure errechnen:
n(HCl) = 0,005 ml * 0,24 mol/l = 1,2 mmol
1. Ausgangsposition: pH = 12,60
2. Zugabe von 5 ml HCl zur [mm] Ba(OH)_{2}-Lsg.:
[/mm]
[mm] n(OH^{-}) [/mm] = 10,968 mmol - 1,2 mmol = 0,009768 mol
V = 275 ml + 5 ml = 280 ml [mm] c(OH^{-}) [/mm] = 0,034886 mol/l
pOH = 1,46 pH = 12,54
3. Wieder Zugabe von 5 ml HCl zur [mm] Ba(OH)_{2}-Lsg.:
[/mm]
[mm] n(OH^{-}) [/mm] = 9,768 mmol - 1,2 mmol = 0,008568 mol
V = 280 ml + 5 ml = 285 ml [mm] c(OH^{-}) [/mm] = 0,03006 mol/l
pOH = 1,52 pH = 12,48
Die weiteren Rechenschritte gehen genau so.
Am Schluß hast Du natürlich nicht [mm] c(OH^{-}) [/mm] = 0 mol/l, sondern es bleibt die [mm] OH^{-}-Ionenkonzentration [/mm] aus dem Ionenprodukt des Wassers übrig, also pOH = pH = 7.
LG, Martinius
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 12:53 Di 15.05.2007 | | Autor: | itse |
hallo,
danke für die antwort. den pOH rechne ich so aus: $pOH= -log(OH^-)$ oder? und wenn ich den pOH-Wert habe kann ich ja die Hydroniumkonzentration berechnen und diese ergibt sich aus pOH + pH = 14, oder?
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Hallo itse,
ja, genau.
LG, Martinius
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 08:13 Mi 16.05.2007 | | Autor: | itse |
hallo,
hab es nun so berechnet, wie in dem Beispiel. komme dabei aber nur auf einen Wert von pH 10,4 bei etwa 325 ml und danach steigt der pH-Wert wieder. Somit wäre die Lösung nach der Neutralisation noch basisch. Es müsste doch zum Schluss ein pH-Wert von 7 sich ergeben.
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Hallo itse,
es handelt sich bei dem Problem um einen Rundungsfehler. Ich hätte dich darauf aufmerksam machen sollen, dass wenn Du diese pH-Wert Berechnungen durchführst, mit mindestens 7-stelliger Genauigkeit (Nachkommastellen) rechnen musst.
Die Hydroxidionenkonzentration ist ja nicht genau [mm] c(OH^{-}) [/mm] = 0,0399 mol/l. Das ist nur ein Näherungswert. Sondern:
[mm]c_{(OH^{-})} = \bruch{c_{(HCl)} * V_{(HCl)}}{V_{(OH^{-})}} = \bruch{0,240mol/l*0,0457 l}{0,275 l}[/mm] = 0,03988364... mol/l
Am besten wäre es, wenn Du diese Zahl im Speicher deines Taschenrechners behältst und damit die Berechnungen durchführst.
Für die vollständige Neutralisation der Bariumhydroxidlösung mit der Salzsäure ergibt sich, bei hinreichend genauen Stellen:
[mm] n(OH^{-}) [/mm] = [mm] c(OH^{-}) [/mm] * [mm] V(Ba(OH)_{2} [/mm] - c(HCl) * V(HCl)
[mm] n(OH^{-}) [/mm] = 0,03988364... mol/l * 0,275 l - 0,24 mol/l * 0,0457 l
[mm] n(OH^{-}) [/mm] = 0
Wie bereits erwähnt kommt bei dieser Rechnung eine Hydroxidionenkonzentration von 0 heraus, von der Du aber nicht den negativen Logarithmus nehmen darfst um den pOH zu bestimmen.
Die tatsächliche Hydroxidionenkonzentration rührt aus dem Autoprotolysegleichgewicht des Wassers her und beträgt natürlich [mm] c(OH^{-}) [/mm] = [mm] 10^{-7} [/mm] mol/l.
Außerdem scheint es mir, als hättest Du sonst noch einen Rechenfehler gemacht. Bei stetiger HCl-Zugabe muss der pH bei einer Neutralisation ganz unausweichlich konstant sinken und nicht an irgendeinem Punkt wieder zu steigen anfangen.
LG, Martinius
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 09:23 Mi 16.05.2007 | | Autor: | itse |
hallo,
ja das kam mir auch komisch vor. wenn ich die lösung konstant neutralisiere mit HCl dann muss der pH-Wert stetig sinken. Am Anfang wird die Stoffmenge der Hydroxidionen berechnet (10,968 mmol) von diesem Wert wird der Wert der zugegebenen Salzsäure abegozen, in diesem Fall bei 5ml HCl = 1,2 mmol. Dann ergibt sich einer neuer Wert der Hydroxidionen, weil diese ja durch die Salzsäure neutralisiert wurden und somit abgenommen haben. Wenn ich dies nun weiter ausführe, komme ich dann ab etwa 330 ml in den negativen Bereich, oder? Und da hab ich mich dann mit dem Logarithmus vertan. Was muss ich da dann machen?
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Hallo itse,
wenn Du 45,7 ml HCl zugefügt hast, also bei einem Gesamtvolumen von 320,7 ml, hast Du die vorliegende Bariumhydroxidlösung vollständig neutralisiert. An diesem Punkt kannst Du eigentlich deine Tabelle / Rechnungen / Graphik beenden.
Wenn Du aber die Rechnung noch etwas über den pH von 7 hinausführen möchtest, musst Du ab einem Gesamtvolumen von 320,7 ml schlicht und ergreifend den pH einer verdünnten Salzsäure berechnen.
Also z. B.: Du hast den Neutralpunkt bei V = 320,7 ml erreicht und fügst noch 5 ml HCl hinzu:
n(HCl) = 1,2 * [mm] 10^{-3} [/mm] mol V = 325,7 ml c(HCl) = 3,68 * [mm] 10^{-3} [/mm] mol/l
pH = 2,4
Wenn Du genauere Werte haben möchtest, musst Du dich in kleineren ml-Schritten vom Neutralpunkt fortbewegen.
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 10:16 Mi 16.05.2007 | | Autor: | itse |
hallo,
gehen wir von einer zugabe von 45 ml an salzsäure aus, dann ergibt sich für die menge an hydroxidionen folgendes:
0,045 ml * 0,24 mol/l = 10,8 mmol
$ [mm] n(OH^{-}) [/mm] $ = 10,968 mmol - 10,8 mmol = 0,000168 mol
V = 275 ml + 45 ml = 320 ml $ [mm] c(OH^{-}) [/mm] $ = 0,0000525 mol/l
pOH = 4,27 pH = 9,73
es müsste doch aber schon fast 7 sein, wo liegt da der Fehler?
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Hallo itse,
der Fehler bei dir ist, dass Du nicht bedacht hast, dass es sich bei dem pH um eine logarithmische Skala handelt. D. h., Du näherst dich dem Neutralpunkt in Potenzen von [mm] 10^{-n}, [/mm] um eine Änderung von n auf der pH-Skala zu erhalten. Das habe ich mit den kleinen Schritten gemeint. Wahrscheinlich habe ich mich zu ungenau ausgedrückt.
Wenn Du in deiner Graphik also in die Nähe des Neutralpunktes kommst, hast Du da einen fast senkrechten Abfall der Funktion über einige pH Werte durch die Zugabe von fast keiner HCl.
[mm] n(OH^{-}) [/mm] = 0,03988364...mol/l * 0,275 l - 0,045 l * 0,24 mol/l = 0,168 mmol
V = 0,275 l + 0,45 l = 0,32 l [mm] c(OH^{-}) [/mm] = 0,000525 mol/l
pOH = 3,28 pH = 10,7
Hier hattest Du dich um eine 10er Potenz verrechnet.
Jetzt nähere dich mal dem Neutralpunkt in kleinen Schritten (asymptotisch):
1)
[mm] n(OH^{-}) [/mm] = 0,03988364...mol/l * 0,275 l - 0,0456 l * 0,24 mol/l = 2,4 * [mm] 10^{-5} [/mm] mol
V = 0,275 l + 0,0456 l = 0,3206 l [mm] c(OH^{-}) [/mm] = 7,486 * [mm] 10^{-5} [/mm] mol/l
pOH = 4,13 pH = 9,87
2)
[mm] n(OH^{-}) [/mm] = 0,03988364...mol/l * 0,275 l - 0,04569 l * 0,24 mol/l = 2,4 * [mm] 10^{-6} [/mm] mol
V = 0,275 l + 0,04569 l = 0,32069 l [mm] c(OH^{-}) [/mm] = 7,48 * [mm] 10^{-6} [/mm] mol/l
pOH = 5,13 pH = 8,87
3)
[mm] n(OH^{-}) [/mm] = 0,03988364...mol/l * 0,275 l - 0,045699 l * 0,24 mol/l = 2,4 * [mm] 10^{-7} [/mm] mol
V = 0,275 l + 0,045699 l = 0,320699 l [mm] c(OH^{-}) [/mm] = 7,48 * [mm] 10^{-7} [/mm] mol/l
pOH = 6,13 pH = 7,87
4)
[mm] n(OH^{-}) [/mm] = 0,03988364...mol/l * 0,275 l - 0,0456999 l * 0,24 mol/l = 2,4 * [mm] 10^{-8} [/mm] mol
V = 0,275 l + 0,0456999 l = 0,3206999 l [mm] c(OH^{-}) [/mm] = 7,48 * [mm] 10^{-8} [/mm] mol/l
pOH = 7,13 pH = 6,87
So. Ab diesen Werten macht eine weitere Zugabe von HCl in logarithmischen Schritten keinen Sinn mehr, da die aus dem Ionenprodukt des Wassers stammende Hydroxidionenkonzentration und Hydroniumionenkonzentration überwiegt. Man kann hier sozusagen den Neutralpunkt der Titration definieren.
Ab jetzt kannst Du HCL in kleineren Mengen zugeben, wobei Du die Gesamtmenge von 45,7 ml überschreitest.
LG, Martinius
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