Stoffmengenkonzentration an NH4+-Ionen in mol/L

Question

Aufgabe:

Welche Stoffmengenkonzentration an NH4+-Ionen in mol/L ist mindestens notwendig, um zu verhindern, dass aus einer Lösung, die FeSO4 der Konzentration 0,7 mol/L und NH3 der Konzentration 0,07 mol/L enthält, Eisenhydroxid ausfällt?

Anmerkung: KB(NH3) = 1,8 · 10-5; KL(Fe(OH)2) = 1,8 · 10-15

Problem/Ansatz:

 Fe^2+ konzentration wird mit KL=4x^3 berechnet: 7,7*10^-6

[OH^-]=2*[Fe^2+]=1,54*10^-5

pH=14-(-log(OH)=9,2

9,2=pKs-log(c(NH4+)/0,07)

pKs: Ks*Kb=10^-14 => Ks=5,6*10^-10 pKs=-log(5,6*10^-10)=9,3

9,2=9,3-log(c(NH4+)/0,07)

c(NH4+)=0,88124 gerundet sind das 0,1 mol/L die Antwort ist aber leider falsch

Würde mich freuen auf euere Hilfe!

Comments

Vom Duplikat:

Titel: Stoffmengenkonzentration, damit das Hydroxid nicht ausfällt

Stichworte: stoffmengenkonzentration

Hallo zusammen,

ich sitze gerade vor einer Aufgabe und komme hier nicht weiter. Sie lautet:

Welche Stoffmengenkonzentration in mol/L an NH4+-Ionen ist mindestens notwendig, um zu verhindern, dass aus einer Lösung, die FeSO4 der Konzentration 0,2 mol/L und NH3 der Konzentration 0,02 mol/L enthält, das Hydroxid ausfällt?

Anmerkung: KB(NH3) = 1,8 · 10-5; KL(Fe(OH)2) = 1,8 · 10-15

Weiß einer, wie ich das angehe?

Dankeschön :)

---

Vom Duplikat:

Titel: Welche Stoffmengenkonzentration an NH4+-Ionen in mol/L ist mindestens notwendig?

Stichworte: stoffmengekonzentrtion,konzentration

Aufgabe:

Welche Stoffmengenkonzentration an NH4+-Ionen in mol/L ist mindestens notwendig, um zu verhindern, dass aus einer Lösung, die FeSO4 der Konzentration 0,5 mol/L und NH3 der Konzentration 0,02 mol/L enthält, Eisenhydroxid ausfällt?

Anmerkung: KB(NH3) = 1,8 · 10-5; KL(Fe(OH)2) = 1,8 · 10-15

Könnte mir hier jemand helfen, weil ich nicht weiß wo ich überhaupt anfangen soll. Danke!

Answer 1

Salut Anna,

Welche Stoffmengenkonzentration an NH4+-Ionen in mol/L ist mindestens notwendig, um zu verhindern, dass aus einer Lösung, die FeSO4 der Konzentration 0,7 mol/L und NH3 der Konzentration 0,07 mol/L enthält, Eisenhydroxid ausfällt?

Anmerkung: KB(NH3) = 1,8 · 10-5; KL(Fe(OH)2) = 1,8 · 10-15

K_L (Fe(OH)₂)  =  [Fe²⁺]  *  [OH]²  =  1,8 * 10^-15 mol³ L^-3

Die maximale OH^- - Konzentration beträgt somit:

[OH^-]  =  √( 1,8 * 10^-15 mol³ L^-3  /  0,7 mol L^-1 )  =  5,070 * 10^-8 mol L^-1

Gemäß pH = 14 + log (c(OH^-)), entspricht die berechnete maximale OH^- - Konzentration einem pH - Wert von 6,7. Bei einem höheren pH - Wert kommt es somit zur Ausfällung von Eisenhydroxid.

( Die gegebene Lösung enthält NH₃ der Konzentration 0,07 mol L^-1 , was übrigens einem pH - Wert von 12,84 entspräche.)

Man erkennt also schon daran, dass man vermutlich einiges an NH₄⁺ benötigt, um den pH - Wert auf 6,7 abzusenken.

NH₃ und NH₄⁺ zaubern einen Puffer und erlauben die Verwendung der Henderson - Hasselbalch - Gleichung:

pH  =  pKs + log ( c(NH₃) / c(NH₄⁺) )

Den benötigten pK_s - Wert kannst du nun über die gegebene Basenkonstante K_b (NH₃) berechnen:

- log (K_b)  =  pK_b

pK_b + pK_s  =  14

pK_s  =  14 - pK_b

⇒   - log (1,8 * 10^-5)  =  4,744  ⇒  pK_s  =  9,256

Eingesetzt in die H. - H. - Gleichung:

6,7  =  9,256 + log (0,07 mol L^-1) / c(NH₄⁺) )                 I → Umstellen nach [NH₄⁺]

[NH₄⁺]  =  10^{9,256 - 6,7}  * 0,07 mol L^-1  =  25,18 mol L^-1

Anmerkung: Man könnte allerdings die Aufgabenstellung auch dahingehend deuten, dass 0,07 mol L^-1 NH₃ zur Lösung hinzugefügt wurden. Das müsstest du vorab mit deinem Tutor klären.

Sollte dem (wider Erwarten) aber so sein, käme es zu folgendem Ergebnis:

[NH₄⁺]  =  K_b * [NH₃]₀  /  {[OH^-] + K_b}  =  0,0698 mol L^-1

Viele Grüße und ein glückliches Jahr 2020 !