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Anzahl von Hydroxiden bestimmen
Um die Anzahl von Hydroxiden (oder genauer die Masse der benötigten Hydroxide) zur Neutralisation von Säuren zu berechnen, verwenden wir grundlegende Prinzipien der Stöchiometrie. Die Neutralisationsreaktion zwischen einer Säure und einer Base erzeugt Wasser und ein Salz. Die stöchiometrische Äquivalenz ist entscheidend, da sie angibt, wie mol Säure durch mol Base neutralisiert werden.
a. Natriumhydroxid zur Neutralisation von Salzsäure (HCl)
Die Reaktionsgleichung lautet:
\( \text{NaOH} + \text{HCl} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O} \)
Da die Salzsäure mit einer Konzentration von \(2\,\text{mol/l}\) gegeben ist und \(500\,\text{ml}\) oder \(0.5\,\text{l}\) davon entsorgt werden sollen, berechnen wir erst die molare Menge der Salzsäure:
\( \text{Stoffmenge HCl} = \text{Volumen} \times \text{Konzentration} = 0.5\,\text{l} \times 2\,\text{mol/l} = 1\,\text{mol} \)
Für die Neutralisation benötigt man 1 mol NaOH, denn das stöchiometrische Verhältnis von HCl zu NaOH ist 1:1.
Die molare Masse von NaOH beträgt etwa \(40\,\text{g/mol}\). Damit berechnet sich die benötigte Masse an NaOH als:
\( 1\,\text{mol} \times 40\,\text{g/mol} = 40\,\text{g} \)
b. Kaliumhydroxid zur Neutralisation von Salpetersäure (HNO\(_3\))
Die Reaktionsgleichung lautet:
\( \text{KOH} + \text{HNO}_3 \rightarrow \text{KNO}_3 + \text{H}_2\text{O} \)
Mit einer Salpetersäure-Konzentration von \(2\,\text{mol/l}\) und einem Volumen von \(1\,\text{l}\) beträgt die Stoffmenge der Salpetersäure \(2\,\text{mol}\).
Die molare Masse von KOH beträgt etwa \(56\,\text{g/mol}\). Um \(2\,\text{mol}\) HNO\(_3\) zu neutralisieren, benötigt man:
\( 2\,\text{mol} \times 56\,\text{g/mol} = 112\,\text{g} \)
c. Natriumhydroxid zur Neutralisation von Schwefelsäure (H\(_2\)SO\(_4\))
Die Reaktionsgleichung lautet:
\( 2\,\text{NaOH} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{Na}_2\text{SO}_4 + 2\,\text{H}_2\text{O} \)
Mit einer Schwefelsäure-Konzentration von \(1\,\text{mol/l}\) und einem Volumen von \(1\,\text{l}\) beträgt die Stoffmenge der Schwefelsäure \(1\,\text{mol}\).
Das stöchiometrische Verhältnis von H\(_2\)SO\(_4\) zu NaOH ist 1:2, was bedeutet, dass 2 mol NaOH benötigt werden, um 1 mol H\(_2\)SO\(_4\) zu neutralisieren.
Die Masse an NaOH, die benötigt wird, beträgt daher:
\( 2\,\text{mol} \times 40\,\text{g/mol} = 80\,\text{g} \)
Es scheint, dass es einen Fehler in der angegebenen Masse von \(40\,\text{g}\) NaOH für die Neutralisation von \(1\,\text{l}\) Schwefelsäure gibt, da tatsächlich \(80\,\text{g}\) NaOH benötigt werden, um der Stöchiometrie der Reaktion gerecht zu werden.
