Übungsaufgaben zu Protolyse-Gleichgewichten

 
Im folgenden geht es um das Verhalten in Wasser löslicher Salze und die daraus resultierenden Verschiebungen des pH-Werts, also in erster Linie um den qualitativen Aspekt.
Sauer reagierende Salze Kaliumhydrogensulfat KHSO4(aq)
  Natriumdihydrogenphosphat NaH2PO4(aq)
  Ammoniumsulfat (NH4)2SO4(aq)
  Ammoniumchlorid NH4Cl(aq)
  Eisen(III)-chlorid FeCl3*6H2O(aq)
Neutral reagierende Salze Natriumchlorid NaCl(aq)
  Kaliumbromid KJ(aq)
Alkalisch reagierende Salze Natriumhydrogencarbonat NaHCO3(aq)
  Dinatriumhydrogenphosphat Na2HPO4(aq)
  Kaliumcarbonat K2CO3(aq)
  Natriumphosphat Na3PO4(aq)
  Natriumacetat CH3COONa(aq)
Im weiteren geht es zum den quantitativen Aspekt: wie stark sauer bzw. basisch reagieren entsprechend konzentrierte Lösungen dieser Salze in Wasser?
 

 

1. Welchen pH-Wert hat eine Ammoniumchlorid-Lösung NH4Cl(aq) mit c0(NH4+) = 0,3 mol/l?

Lösung:
1. Erster Schritt ist die vollständige Dissoziation des Salzes in  Wasser:

NH4Cl(s) + H2O(l) <====> NH4+(aq) + Cl-(aq)

2. Danach folgt die Protolyse-Reaktion: Reaktion der beteiligten Ionen mit Wasser unter Verschiebung der Ionengleichgewichte des Wassers:

a) Cl-(aq) + H2O(l) : keine Reaktion; da Cl-(aq) die konjugierte Base der sehr starken Säure HCl(aq) ist, reagiert sie als sehr schwache Base nicht mit dem Wasser, hat also keinen Einfluss auf die Verschiebung des Autoprotolyse-Gleichgewichts.

b) NH4+(aq) + H2O(l) <====> NH3(aq)  + H3O+(aq) : Das Ammonium-Ion reagiert mit dem Wasser unter Ausbildung von hydratisiertem Ammonium- und Hydronium-Ionen. Die Reaktion verschiebt also das Autoprotolyse-Gleichgewicht unter Ausbildung zusätzlicher Hydronium-Ionen, die Lösung muss also sauer reagieren, was sie erfahrungsgemäß auch tut.

3. Fallbestimmung: pKs(NH4+) = 9,24; also ist das Ammonium-Ion eine schwache Säure.
Somit gilt:c(NH4+) = c0(NH4+) = 0,3 mol/l

4. Formulierung des MWG und Aufstellung von Ks:  Ks = c(NH3)  * c(H3O+)
                                                                                                    c(NH4+)

Da für jedes Mol NH3(aq) oder Bruchteile davon ebenso viel H3O+(aq) entsteht, kann gesetzt werden: x = c(NH3) = c(H3O+). 

Somit wird der MWG-Term zu: Ks = ( x * x ) / c(NH4+) <==> Ks * c(NH4+) = x2

x =  ((Ks * c(NH4+))1/2 ; x = 1,31*10-5 mol/l = c(H3O+)

5. Anwendung der pH-Definition: pH = -log c(H3O+); pH = 4,88;

6. Ergebnisformulierung: Eine Ammoniumchlorid-Lösung der Konzentration c(NH4CL) = 0,3 mol/l hat einen pH-Wert von 4,88.

entnommen aus Tausch/v. Wachtendonk: Chemie SII, S. 131: Aufgaben A131.1 c.

2.  Welchen pH-Wert hat eine Natriumacetat-Lösung mit c0(CH3COO-) = 1,2 mol/l

entnommen aus Tausch/v. Wachtendonk: Chemie SII, S. 131: Aufgaben A131.3 b.

3. Welche Anfangskonzentration c0 hat eine Natriumhydrogencarbonat-Lösung mit einem pH-Wert von 10?

entnommen aus Tausch/v. Wachtendonk: Chemie SII, S. 131: Aufgaben A131.4 b.

4. Welchen pH-Wert hat eine Natriumcyanid-Lösung bei einer  Konzentration von c(NaCN) = 0,05 mol/l?

entnommen aus Flörke/Wolff: Allgemeine und Physikalische Chemie, Kap. 4, S. 26, Aufgabe A1

5. Das Phenolat-Ion C6H5O- ist das Anion der schwachen Säure Phenol, C6H5OH. Das Anion unterliegt der Hydrolyse entsprechend der Gleichung: C6H5O-  + H2<==>   C6H5OH + OH- .
Eine 0,01 molare Lösung von Natriumphenolat besitzt einen pH-Wert von 11,0. Formuliere den Ausdruck (Term) für die Hydrolysekonstante (Basen-Dissoziationskonstante) nach dem MWG. Berechne ihren Wert und den Wert der Säure-Dissoziationskonstante des Phenols.

entnommen aus: Dickerson, Gray und Haight: Prinzipien der Chemie, Berlin 1978; S. 222, A 21.

6. Der pH-Wert einer 0,1 molaren Natriumnitrit-Lösung beträgt 8,15. Berechne die Hydrolyse-Konstante Kb für NO2-. Berechne die Dissoziationskonstante Ks für die Salpetrige Säure.

entnommen aus: Dickerson, Gray und Haight: Prinzipien der Chemie, Berlin 1978; S. 222, A 22.

Weitere Hinweise zur Lösung dieser Art von Aufgaben enthält das Blatt "Allgemeine Zusammenhänge zu Protolyse-Gleichgewichten".

Siehe dazu auch Übungsaufgaben zu Protolyse-Gleichgewichten im pdf-Format und Übungsaufgaben zu Protolyse-Gleichgewichten im Wordperfect-Format

update am: 18.10.17                                                                                                                                                                                zurück      zur Hauptseite