Schwerpunktforum: pH-Wert und Gleichgewichtsberechnungen
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Alt 12.10.2017, 11:17   #1   Druckbare Version zeigen
Jakob.E Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 6
pH-Wert einer wässrigen KOH, H2SO4 Lösung

Hallo, ich stehe leider vor einem Problem bei folgender Aufgabe:

Berechnen sie den pH-Wert für folgende wässrige Lösung; in 1L Wasser:
2g KOH
3g H2SO4

meine Idee

2g KOH-> über m/M-> n= 0,000036 mol
3g H2SO4-> n= 0,000031 mol

Reaktionsgleichung (da bin ich schon unsicher):
H2SO4+2KOH-> K2SO4+H2O

dann würden 0,000072 mol KOH mit den 0,000031 mol H2SO4 reagieren, also bleibt ein KOH Überschuss von 0,000041 mol
weil KOH eine starke Base ist -> pOH=-log cBase, also -log0,000041; pOH=4,39, pH= 9,61...?

habe leider nicht die Möglichkeit die Ergebnisse zu vergleichen und bin mir echt unsicher, wäre für jeden Tipp dankbar

Lg Jakob

Geändert von Jakob.E (12.10.2017 um 11:22 Uhr) Grund: noch nicht fertig
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Alt 12.10.2017, 11:35   #2   Druckbare Version zeigen
Fulvenus Männlich
Mitglied
Beiträge: 19.862
AW: pH-Wert einer wässrigen KOH, H2SO4 Lösung

Schon bei den Stoffmengen hast du irgendwo falsch gerechnet,2 g KOH entsprechen 0,035 mol,die 3 g Schwefelsäure dann 0,031 mol .
Da aber Schwefelsäure zwei acide Protonen besitzt,liegen formal somit 0,062 mol Protonen vor,die KOH wird demnach vollständig verbraucht.
Wenn tatsächlich der pH-Wert dieser Mischlösung(wie lautet die Aufgabe im Original?)berechnet werden soll,wird vermutlich angenommen,daß das Hydrogensulfat auch als starke Säure betrachtet werden soll.Dann ist der pH-Wert einer 0,027 molaren starken einprotonigen Säure zu berechnen(somit c(H+)=0,027 mol/l).
Ansonsten müßtest du noch den pKs-Wert des Hydrogensulfats berücksichtigen.

Fulvenus!
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Alt 12.10.2017, 11:49   #3   Druckbare Version zeigen
Jakob.E Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 6
AW: pH-Wert einer wässrigen KOH, H2SO4 Lösung

Ah, ja, habe vergessen dass Schwefelsäure eine Ausnahme ist, also für den pH habe ich dann 1,57

Bezüglich der Aufgabenstellung, die lautet wie oben angegeben
Thema Puffersysteme
Aufgabenstellung: Berechnen sie die pH-Werte für folgenden wässrige Lösungen, jeweils in 1L Wasser:
6g CH3COOH+ 2g NaOh
2g KOH+ 3g H2SO4
5g H2CO3+2g NaHCO3

für Essigsäure und Kohlensäure sind noch zusätlich die pKa-Werte angegeben.

Wegen der Stoffmengen, ich habe die g in Kg umgerechnet und dann durch M, dachte das ist notwendig weil das Volumen auch in L angegeben ist, aber das ist hier ja nebensächlich...

Danke nochmal



Geändert von Jakob.E (12.10.2017 um 12:04 Uhr)
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Alt 12.10.2017, 12:00   #4   Druckbare Version zeigen
Fulvenus Männlich
Mitglied
Beiträge: 19.862
AW: pH-Wert einer wässrigen KOH, H2SO4 Lösung

Bild ist nicht zu sehen,die Umrechnung auf kg macht so erst mal keinen Sinn.
Eine Lösung von 2 g KOH in einem Liter Wasser(bzw. ein Liter Lösung) ist 0,035 molar(Konzentration hier mol/l).Die Einheit der molaren Masse ist g/mol .

Fulvenus!
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Alt 12.10.2017, 12:21   #5   Druckbare Version zeigen
Jakob.E Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 6
AW: pH-Wert einer wässrigen KOH, H2SO4 Lösung

Gilt dann für H2CO3, als mehrprotonige Säure das Selbe, also n*2
und bei dem Bsp. blick ich auch nicht ganz durch
4g NaH2PO4+ 6g Na2HPO4
4g NaH2PO4 ist mehrprotonig? also 0,066mol
6g Na2HPO4 n=0,042 mol

aber HPO4 entsteht ja aus H2PO4, wie reagieren die dann miteinander, muss ich in dem Fall die Mol Anzahl addieren, weil neutralisieren werden sie sich ja nicht?

danke schon mal

Geändert von Jakob.E (12.10.2017 um 12:38 Uhr)
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Alt 12.10.2017, 12:58   #6   Druckbare Version zeigen
Fulvenus Männlich
Mitglied
Beiträge: 19.862
AW: pH-Wert einer wässrigen KOH, H2SO4 Lösung

Bei den jetzt genannten Säuren handelt es sich um eher schwächere Säuren,außerdem bilden sich dort dann leicht Puffersystem(mal unter Carbonat/Hydrogencarbonat-Puffer und den verschiedenen "Phosphat-Puffern" nachlesen).Dazu gibt es hier im Forum auch verschiedene Rechenaufgaben,daher dazu dann mit konkreten (vollständigen) Aufgaben hier melden.
Bilder kannst du hier über Anhänge hier einbinden,so ist noch nichts zu sehen.

Fulvenus!
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Alt 12.10.2017, 14:08   #7   Druckbare Version zeigen
jag Männlich
Mitglied
Beiträge: 17.611
AW: pH-Wert einer wässrigen KOH, H2SO4 Lösung

6g CH3COOH+ 2g NaOh
2g KOH+ 3g H2SO4
5g H2CO3+2g NaHCO3
4g NaH2PO4+ 6g Na2HPO4

Bitte einmal grundlegend mit "Puffern" beschäftigen, z.B. chemgapedia.de.

1. Hier bildet sich aus der starken Base NaOH und der schwachen Säure vollständig Natriumacetat. Die Säure ist im Überschuss vorhanden. Dann liegen Natriumacetat und Essigsäure vor. Deren Konzentzration setzt man in die Henderson-Hasselbalch-Gleichung (Puffergleichung) ein. Dazu benötigt man den K- bzw. pK-Wert der Säuren.

2. Wie beschrieben soll hier wohl von starken Basen/starlen Säuren ausgegangen werden.

3. Angaben in mol umrechnen und in die Puffergleichung einsetzen

4. Hier liegt ein Gleichgewicht zwischen Mono- und Dihydrogenphosphat vor. Es ist durch die Massen gegeben. Auch hier in mol umrechnen und in die Puffergleichung einsetzen. Man benötigt den K2- bzw. den pK2-Wert der Phosphorsäure.

Bitte berechnen und Rechnung/Ergebnis einstellen.

Gruß

jag
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Die Lösung auf alle Fragen ist "42".
Aus gegebenem Anlass: Alle Rechnungen überprüfen, da keine Gewähr. - Fragen bitte im Forum stellen.
jag ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 12.10.2017, 16:11   #8   Druckbare Version zeigen
magician4 Männlich
Mitglied
Beiträge: 6.884
AW: pH-Wert einer wässrigen KOH, H2SO4 Lösung

kleine anmerkung:
Zitat:
Zitat von Jakob.E Beitrag anzeigen
Ah, ja, habe vergessen dass Schwefelsäure eine Ausnahme ist, also für den pH habe ich dann 1,57
dies ist - egal wie du es drehst und wendest - fuer 3 g schwefelsaeure ad 1 L falsch: schon aus der ersten stufe erhaeltst du ja bereits genug protonen fuer pH = 1,51
... und das wird durch die (ggf. anteilige) beruecksichtigung der 2. stufe dann ja noch saurer - jedoch keinesfalls basischer


gruss

Ingo
magician4 ist gerade online   Mit Zitat antworten
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Alt 12.10.2017, 20:43   #9   Druckbare Version zeigen
Jakob.E Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 6
AW: pH-Wert einer wässrigen KOH, H2SO4 Lösung

ooook, dann ein letzter Versuch
zu 1. starke Base plus schwache Säure, pH müsste sich also im basischen Bereich befinden

zu 2. starke Säure mit starker Base, ergibt Puffer, wir haben gelernt der pH eines Puffers wird sich im Bereich des pKs Wertes +/- 1 einstellen



ich hoffe das mit dem Bild anhängen funktioniert dieses mal
Angehängte Grafiken
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Geändert von Jakob.E (12.10.2017 um 21:10 Uhr)
Jakob.E ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 12.10.2017, 23:23   #10   Druckbare Version zeigen
magician4 Männlich
Mitglied
Beiträge: 6.884
AW: pH-Wert einer wässrigen KOH, H2SO4 Lösung

Zitat:
zu 1. starke Base plus schwache Säure, pH müsste sich also im basischen Bereich befinden
falsch
{\to} du hast es hier- geeignete relative stoffmengen vorausgesetzt - vielmehr im ergebnis ( nach vorgelagerter saeure/base-reaktion) mit einem puffer zu tun
{\to} deine argumentatiomn pH = pKs +/-1 ginge dann im die richtige richtung (naerheres entscheiden die konkreten gegebenheiten)
...allerdings eben fuer (1) , nicht fuer (2)

Zitat:
zu 2. starke Säure mit starker Base, ergibt Puffer, (...)
falsch: bei gleichen stoffmengen z.b. einwertiger saeure, base ist das ergebnis neutral
(ansonsten entscheidet die ueberschusskomponente ueber das ergebnis)

gruss

Ingo

hinw.: deine berechnungen hab ich mir ansonsten nicht naeher angeschaut
magician4 ist gerade online   Mit Zitat antworten
Alt 13.10.2017, 05:34   #11   Druckbare Version zeigen
jag Männlich
Mitglied
Beiträge: 17.611
AW: pH-Wert einer wässrigen KOH, H2SO4 Lösung

1. Berechnungen der Stoffmengen ok. Die starke Base NaOH (0,05mol) regiert mit der schwachen Säure Essigsäure vollständig zu Natriumacetat, also zu 0,05mol. Da die Säure (0,1mol) im Überschuss vorliegt, bleiben 0,05mol Säure übrig. Es liegt eine schwache Säure und ihr Salz (= korrespondierende Base). Diese bilden einen Puffer.

Puffergleichung pH = pK + log (c Base/Säure). Eingesetzt: pH = 4,75 + log (0,05/0,05). Macht 4,75.

2. Die starke Base KOH (0,036mol) reagiert vollständig mit der Schwefelsäure. Damit bleiben unter Berücksichtigung, dass Schwefelsäure 2 Protonen hat, 0,026mol Protonen übrig. Macht pH = - log c H+ = 1,7. (Hinweis: Das wird üblicherweise nicht als Puffer angesehen, die Schwefelsäure wird in beiden Stufen als seht starke Säure angesehen).

3. Das zu beachtende Gleichgewicht ist H2CO2 und HCO3-. Diese beiden Werte setzt man in die Puffergleichung ein. Es ergbit sich für den log-Wert wieder 0, so dass pH = pK ist.

4. Auch hier gilt das unter 3 gesagte. Sollte eine pH-Änderung von 0,1 ergeben (Hinweis: Es werden hier die Molekulargewichte der wasserfreien Salze verwendet. In der Realität werden die wasserhaltigen Salze eingesetzt; ohne Angabe, mit was man rechnen soll, ist das immer etwas Raterei).

Bitte nochmals mit den theoretischen Hintergründen der Puffer beschäftigen (nur schwache Säuren/basen und deren korrespondierenden Basen/Säuren bilden diese; welche Gleichgewichte sind zu beachten, etc.).

Gruß

jag
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Alt 22.10.2017, 16:51   #12   Druckbare Version zeigen
Lumka  
Mitglied
Beiträge: 1
AW: pH-Wert einer wässrigen KOH, H2SO4 Lösung

Hallo! Ich versuche schon seit einiger Zeit die Rechnenwege zu ergründen aber ich komme trotz Beschäftigung mit dem Thema Puffer einfach nicht auf die Ergebnisse. waere es denn möglich die Aufgaben schritt für Schritt zu erklären? ..mit einem ausführlichen Rechengang? dieses Thema lässt mir wirklich keine Ruhe
Lumka ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 22.10.2017, 18:59   #13   Druckbare Version zeigen
jag Männlich
Mitglied
Beiträge: 17.611
AW: pH-Wert einer wässrigen KOH, H2SO4 Lösung

Es wäre einfacher, evtl. nicht korrekte Rechenwege/Denkansätze zu korrigieren. Die hier gezeigten Lösungen (Beiträge 9 und 11) sind nämlich schon ziemlich ausführlich.

Gruß

jag
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Alt 27.10.2017, 18:27   #14   Druckbare Version zeigen
nashi1  
Mitglied
Beiträge: 5
AW: pH-Wert einer wässrigen KOH, H2SO4 Lösung

Hallo!
Bei 1. und 2. Punkt hab ich die gleiche Ergibnisse. ( Yaay! :´D)
Was ich aber nicht versteh sind 3. und 4. Punkt.
Bei 5g H2CO3 hab ich 0,08*2= 0,16 mol und bei 2g NaHCO3 hab ich 0,023 mol. Ich hab nich die gleiche Stoffmengen an Base und Säure und somit ist PH nicht gleich Pks. Was hab ich falsch gemacht?
nashi1 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 27.10.2017, 18:36   #15   Druckbare Version zeigen
jag Männlich
Mitglied
Beiträge: 17.611
AW: pH-Wert einer wässrigen KOH, H2SO4 Lösung

Es geht um folgendes Gleichgewicht:

H2CO3 -> HCO3- + H+

5g H2CO3 sind mit n = m/M = 5g/62g/mol = 0,081mol. Der Faktor 2 ist hier falsch. 2 g NaHCO3 sind mit n = m/M = 2g/84g/mol = 0,024mol (Da hat der Vorersteller einen Fehler gemacht, den ich nicht gesehen habe).

Das eingesetzt ergibt eine pH-Änderung von rund 0,5 ins Saure.

Gruß

jag
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