U.13 Säure-Base-Gleichgewichte II

U.13 Säure-Base-Gleichgewichte II
13.1. Prüfungsaufgabe S 2014
a) Eine Lösung wird hergestellt, indem man 107.2 mg einer einwertigen Base
in 100.0 mL Wasser löst. Anschliessend titriert man diese Lösung mit einer
0.20 M HCl-Lösung. Die Titrationskurve ist in der Abbildung dargestellt.
12.0
11.0
10.0
9.0
pH
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
VHCl(aq) / ml
i) Berechnen Sie die molare Masse der Base.
ii) Bestimmen Sie den pKa-Wert der korrespondierenden Säure.
(Vernachlässigen Sie die Änderung des Volumens durch die Titration)
b) Eine Lösung mit 10.00 mmol Kaliumtartrat (Dikalium 2,3dihydroxybutandioat, K2C4H4O6) und 0.32 mmol Milchsäure (2Hydroxypropansäure, C3H6O3) wird in 100 mL Wasser hergestellt.
2,3-Dihydroxybutandisäure: pKa1 (C4H6O6/ C4H5O6−)
pKa2 (C4H5O6−/ C4H4O62−)
2-Hydroxypropansäure:
pKa (C3H6O3/ C3H5O3−)
= 2.89
= 4.40
= 3.90
i) Schreiben Sie die Protonen-Herkunftsgleichung für diese Lösung
auf.
ii) Zeichnen Sie das (vereinfachte) Speziierungsdiagramm in die
untenstehende Graphik .
iii) Bestimmen Sie graphisch den pH-Wert der Lösung.
13.2. Sie stellen 200 mL einer 0.1 M Lösung von Bernsteinsäure (H2A) her und
verteilen sie gleichmässig auf zwei Gefässe (a und b).
a) Welchen pH-Wert hat diese Lösung?
b) Wie gross sind bei pH = 7 die Konzentrationen der Spezies H2A, HA− und
A2−?
c) Sie nehmen 100 mL der hergestellten Lösung (Gefäss a) und fügen 4 mL
einer 5 M Lösung von NaOH zu. Welchen pH-Wert würden Sie messen?
d) Sie nehmen weitere 100 mL der hergestellten Lösung (Gefäss b) und fügen
4 mL einer 1 M Lösung von Ammoniak (NH3) zu. Welcher pH-Wert
resultiert?
13.3. Berechnen Sie die pH-Werte für die Titrationskurve der Titration von 30.0 mL
Benzoesäure (0.100 M) mit Natronlauge (0.100 M) nach Zugabe von:
a)
b)
c)
d)
e)
10.0 mL NaOH
15.0 mL NaOH
20.0 mL NaOH
30.0 mL NaOH
40.0 mL NaOH
13.4. Prüfungsaufgabe W2015
Nehmen Sie für alle Aufgaben Standardbedingungen an, ausser wenn in der
Aufgabe anders angegeben.
Die Autoprotolysereaktion von Wasser ist von zentraler Bedeutung für das
Verständnis von Säure-Base-Reaktionen.
H O = H + OH
Die Reaktionsenthalpie und die Reaktionsentropie sind ∆r H°= 55.84 kJ mol–1
und ∆r S° = –80.7 J mol–1 K–1. Im Rahmen dieser Aufgabe sind diese Werte
temperaturunabhängig.
i) Berechnen Sie die Gibbs-Energie dieser Reaktion unter
Standardbedingungen.
ii) Berechnen Sie die Gleichgewichtskonstante dieser Reaktion bei 79 °C.
(Falls Sie diese Aufgabe nicht lösen können, rechnen Sie weiter mit
= 1.0 ∙
10 )
iii) Wie gross ist der pH von reinem Wasser bei 79 °C?
iv) Ist reines Wasser bei 79 °C basisch, neutral oder sauer?
v) 5.0 mmol Natriumacetat (CH3CO2Na) werden in 100 mL Wasser bei 79 °C
gelöst. Schreiben Sie die Protonenherkunftsgleichung für diese Lösung auf.
pKa (CH3CO2H) = 4.03
vi) Zeichnen Sie das (vereinfachte) Speziierungsdiagramm auf dem
Millimetergitter unten.
vii) Bestimmen Sie graphisch den pH-Wert der Lösung. (0.5)
13.5. Ermitteln Sie grafisch den Gleichgewichts-pH-Wert einer Lösung, welche
folgende Komponenten enthält:
•
•
•
Phosphat, zugegeben als Na2HPO4; ctotal (PO4) = 0.1 M
Carbonat, zugegeben als NaHCO3; ctotal (CO3) = 0.01 M
Ammoniak, zugegeben als wässrige Lösung von NH3;
ctotal (NH3) = 0.008 M

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