Hi, hier chemweazle, die 1. Gleichung o.k.
Nun der Post:
Schwefelwasserstoffgas_Lsg. bei Raumtemperatur θ=25°C, c0=0,1mol/L
Die Erstdissoziation
H2S(aq) ⇌ HS(-)(aq) + H(+)(aq)
Die zweite Dissoziationstufe
HS(-)(aq) ⇌ S(2-)(aq) + H(+)(aq)
Die pks-Werte zeigen das auch pks1(H2S)=7, pks2=pks(HS(-))=13
Die Säurekonstanten:
$$Ks_{1}(H_{2}S)= \dfrac{[HS^{(-)}] \cdot [H^{(+)}}{[H_{2}S]_{gl}]} = 10^{-7}\cdot \frac{mol}{L}$$
$$Ks_{2}= Ks(HS^{(-)})= \dfrac{[S^{(2-)}] \cdot [H^{(+)}}{[HS^{(-)}} = 10^{-13}\cdot \frac{mol}{L}$$
Man könnte auch noch eine Brutto-Dissoziationsgleichung formulieren:
H2S(aq) ⇌ S(2-)(aq) + 2 H(+)(aq)
Die Bruttogleichung ist auch die Summengleichung der beiden Reaktionsgleichungen für die beiden Dissoziationsgleichgewichte.
Und dazu könnte man noch die Brutto-Dissoziations-Gleichgewichtskonstante ausdrücken, diese ergibt aus dem Produkt der Säurekonstanten der einzelnen Dissoziationsgleichgewichte.
$$Ks(H_{2}S)Brutto = \dfrac{[H^{(+)}]^{2}\cdot [S^{(2-)}]}{[H_{2}S]_{gl}]}$$
$$Ks(H_{2}S)Brutto = Ks_{1}(H_{2}S)\cdot Ks_{2}(HS^{(-)}) = 10^{-7}\cdot 10^{-13}\cdot \frac{mol^{2}}{l^{2}}$$
$$ = 10^{-20}\cdot \frac{mol^{2}}{l^{2}}$$
Zu e).
Hier wird ein Puffer auf dem Weg 1 hergestellt. Zur Lösung der konjugierten Säure, das ist die Schwefelwasserstoff-Lösung, gibt man die konjugierte Base in Form des löslichen Natriumsalzes, das Natrium-Hydrogensulfid.
Durch die Erhöhung der Gleichgewichtskonzentration der konjugierten Base, HS(-), wird das Dissoziationsgleichgewicht in Richtung H2S verschoben.
Zusätzlich rekombiniert ein Bruchteil der Hydrogensulfid-Ionen mit einem Teil der Hydroniumionen zu Schwefelwasserstoff. Das ist die Säure-Base-Reaktion zwischen der konjugierten Base und den Hydroniumionen, also die Umkehr-Reaktion zur Dissoziation der konjugierten Säure.
Die Reaktionsgleichung für das „Einlösen“ des Salzes, NaHS.
Nur für den Teilvorgang, Feststoff wird in Wasser gelöst.
Na, ja, dann eben vielleicht so:
NaHS(s) + H2O → Na(+)(aq) + HS(-)(aq)
Zum Hervorheben der Umkehr-Reaktion kann man vielleicht bei Lust und bester Laune, die Dissoziationsgleichung f. d. Erstdisssoziation umgekehrt hinschreiben.
HS(-)(aq) + H(+)(aq) ⇌ H2S(aq)
Nun zur eingestellten H(+)-Konzentration, bzw. dem eingestellten pH-Wert dieses Puffers
Die H(+)-Konzentration ist durch das Gleichgewichtskonzentrationsverhältnis der konjugierten Säure(H2S) zu der konjugierten Base(HS(-)) festgelegt.
$$[H^{(+)}] = Ks_{1}\cdot \frac{[H_{2}]_{gl}}{[HS^{(-)}]}$$
In der logarithmierten Form der Henderson-Hasselbalchgleichung:
$$pH = pKs_{1}(H_{2}S) \cdot log_{10}\left(\dfrac{[HS^{(-)}]}{[H_{2}]^{0}}\right) $$
Nun ist [H2S]gl ≈[H2S]0
Nenne das das Konzentrationsverhältnis v. Das Konzentrationsverhältnis v ist auch gleich dem Stoffmengenverhältnis im selben Volumen, da sich das Volumen herauskürzt.
$$v = \dfrac{[HS^{(-)}]}{[H_{2}]^{0}} = \dfrac{n(HS^{(-)})\cdot V}{n(H_{2})^{0}\cdot V}$$
$$pH = pKs_{1}(H_{2}S) \cdot log_{10}(v)$$
Die Stoffmengen an NaHS und H2S:
m(NaHS) 1,12 g, M(NaHS) = (22.98977+1,0079+32,06) g / mol = 56,05767g /mol
[H2S]0 = 0,1 mol /l
V = 0,25 l
n(NaHS) = m(NaHS) / M(NaHS) = 1,12 g * mol / 56,05767g = 0,0178 mol
n(H2S) = [H2S]0 * V = 0,1 mol / l * 0,25 l = 0,025 mol
$$v= \frac{0,01780\cdot mol}{0,025\cdot mol} = 0,712$$
log10(0,712) ≈ -0,14752
pH = 7+ -0,14752 = 6,85248 ≈6,85
Zu f).
Hier soll der Puffer seinen Namen Ehre tun, er soll puffern. Er soll hier die starke Base abfangen.
x mol Hydroxidionen verbrauchen bei der Säure-Base-Reaktion x mol konjugierte Säure, hier H2S, und dabei werden x mol konjugierte Base erzeugt, HS(-).
Reaktionsgleichung für das Puffern der starken Base(Hydroxidionen) Säure-Base-Reaktion
HS(-)(aq) + OH(-)(aq) ⇌ S(2-)(aq) + H2O
Vor der Basenzugabe(NaOH) betrugen die Stoffmengen an Schwefelwasserstoff und NaHS:
n(H2S) = 0,025 mol und n(NaHS) = 0,0178 mol
Nach der Zugabe von x mol NaOH betragen die Stoffmengen:
n*(NaHS) = n(NaHS) + x und n*(H2S) = n(H2S) - x
Das neue Verhältnis an v(neu):
$$v(neu) = \frac{0,01780\cdot mol + x}{0,025\cdot mol - x}$$
$$pH = 7 + log_{10}\left(\frac{0,01780\cdot mol + x}{0,025\cdot mol - x}\right)$$
