Lösungen: Säuren und Basen II

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1a.      Die Lösung dieses Salzes besteht aus hydratisierten K⁺- und CO₃^2--Ionen. Die K⁺-Ionen wirken weder als Säuren noch als Basen. Sie haben demzufolge keinen Einfluss auf den pH-Wert. Die Carbonat-Ionen reagieren gemäss der Säure-Basen-Tabelle als Base. Der pK_b-Wert ist 3,75. Folglich wird der pH-Wert zwischen 7 und 14 liegen.

b.         Für die Na⁺-Ionen gilt das gleiche wie für die K⁺-Ionen. Das H₂PO₄^--Ion ist ein Ampholyt und kann daher sowohl als Säure wie auch als Base reagieren. Der pK_b-Wert (= 11,88) ist grösser als der pK_s-Wert (= 7,21). Demzufolge ist diese Substanz sowohl eine schwache Säure wie auch eine schwache Base. Aber die Fähigkeit als Säure zu wirken ist trotzdem noch bedeutend stärker als die Basenfunktion, da der pK_b-Wert grösser ist. Folglich wird der pH-Wert zwischen 0 und 7 liegen.

c.         Analoge Erklärung wie bei Aufgabe b. Nur sind hier die Verhältnisse umgekehrt. Da der pK_b-Wert (= 6,79) von HPO₄^2- kleiner ist als der pK_s-Wert (= 12,67) ist der pH-Wert grösser als 7.

d.         Der pH-Wert einer reinen NaCl-Lösung ist 7. Das Kation ist neutral (s/Antwort b). Das Cl^--Ion ist zwar eine Base. Nur ist sein pK_b-Wert (ca. 21) noch bedeutend grösser als der von Wasser (pK_b-Wert = 15,75). Dieses hat einen pH-Wert von 7. Durch Zusatz einer noch schwächeren Base (als Wasser) wird der pH nicht verändert.

e.         Der pK_b-Wert (= 15,37) der NO₃^--Ionen ist grösser als der pK_s-Wert (= 2,17) der [Fe(H₂O)₆]³⁺-Ionen (= hydratisierte Eisenionen). Demzufolge ist der pH kleiner als 7.

f.          Das Salz besteht aus NH₄⁺-Ionen (pK_s-Wert = 9,25) und Cl^--Ionen (pK_b-Wert ca. 21). Demzufolge ist der pH-Wert kleiner als 7.

2.         a. Starke Säure, pH = - log 0,001 = 3,00

            b. Schwache Säure, 3,88

            c. Starke Base, pH = 14 - (- log 0,0002) = 10,30

            d. Es handelt sich um eine äusserst verdünnte Lösung. Die pH-Berechnung ist in einem solchen Fall enorm schwierig. Die übliche Näherungsformel für starke Säuren ergäbe ein paradoxes Resultat. Daher ist die Antwort: pH = 7,00.

3.         pOH = 14 - pH = 5,5      c(NaOH): 10^-5,5 = 3,2^.10^-6 mol/L      1 mol (NaOH): 40,0 g

            m = 100000*3,2^.10^-6*40,0 g = 12,8 g

4.         Die Salzsäurelösung wird teilweise durch die Base neutralisiert. Es entsteht eine verdünntere Salzsäurelösung mit Kochsalz. Letzeres hat keinen Einfluss auf den pH-Wert und kann daher vernachlässigt werden.

H₃O⁺_(aq) + Cl^-_(aq) + Na⁺_(aq) + HO^-_(aq)  Na⁺_(aq) + Cl^-_(aq) + 2 H₂O

pH = - log (0,04/2) = 1,70

5.         a. pH = 6,37 + log (23/x) = 7,7       x =  = 1,08 mmol/L

            b. c(HA) = 9/6 mmol/L = 1,5 mmol/L. Pro Liter Blut werden also 1,5 mmol Pufferbase in die entsprechende Puffersäure umgewandelt.

, DpH = 7,29 - 7,70 = - 0,41

6.         a. Das feste KOH reagiert mit der Essigsäure und wandelt die Hälfte, nämlich 0,5 mol in die konjugierte Base (=CH₃COO^-) um.

            Folglich enthält die Lösung: H₂O, CH₃COOH, CH₃COO^-, K⁺, H₃O⁺ und OH^-.

            b. Da die Lösung ein konjugiertes Säure-Base-Paar enthält (CH₃COOH/CH₃COO^-), ist eine Pufferlösung entstanden.

 = 4,75

7.         Essigsäurekonzentration: c(CH₃COOH) = (45/60) mol/L = 0,75 mol/L

             = 37,5 mL

8.