pH-Wert Berechnung, Zugabe einer HCl-Lösung

Question

Aufgabe:

Hallo zusammen,

beim Üben bin ich auf eine Rechnung gestossen. die ich nicht gut lösen kann. Die Aufgabenstellung lautet:
a) Die Basenkonstante für NH3 beträgt 10^-5. Welchen pH-Wert hat eine NH3-Lösung mit der Konzentration 0,5 mol/l
b) Zu 20 ml dieser NH3-Lösung werden 20 ml einer 0,2 mol/l Salzsäurelösung zugegeben. Wie groß ist der pH-Wert
nach Zugabe der HCl-Lösung? (Anmerkung: Verdünnung berücksichtigen)

Meine Überlegungen dazu wären: für a) die formel für die schwache Base verwenden -> pOH= 1/2 (5 - log(0,5))= 2,65 → pH=11,349

bei b) war ich mich ziemlich unsicher. Ich hab da mit "x" gerechnet.
Zuerst immer die Reaktionsgleichung aufstellen:
NH3 + HCl → NH4+ + Cl-
0,5-x 0,2+x x x

10^-5= x^2/ (0,5-x) * (0,2+x)

nach x umformen (und x kann man vernachlässigen).

Ist diese Überlegung hier richtig?

Answer 1

Salut,

a) Die Basenkonstante für NH3 beträgt 10^-5. Welchen pH-Wert hat eine NH3-Lösung mit der Konzentration 0,5 mol/l

Dein Ergebnis ist richtig.

b) Zu 20 ml dieser NH3-Lösung werden 20 ml einer 0,2 mol/l Salzsäurelösung zugegeben. Wie groß ist der pH-Wert
nach Zugabe der HCl-Lösung? (Anmerkung: Verdünnung berücksichtigen)

n (HCl-Lösung)  =  0,2 mol L^-1 * 0,02 L =  0,004 mol

n (NH₃-Lösung)  =  0,5 mol L^-1 * 0,02 L =  0,01 mol

Die Reaktion erfolgt gemäß

HCl +  NH₃   ⇌   NH₄Cl

Du hast also eine Lösung aus 0,004 mol NH₄Cl und 0,006 mol überschüssigem NH₃ in einem Volumen von 40ml.

Daraus folgt für die jeweiligen Konzentrationen:

c (NH₃)  =  0,006 mol / 0,04 L =  0,15 mol L^-1

c (NH₄⁺)  =  0,004 mol / 0,04 L =  0,1 mol L^-1

Dies nun zusammen mit dem pK_s von NH₄⁺ =  9,25 einsetzen in die Hendersson - Hasselbalch - Gleichung:

pH =  9,25 - log (0,1 mol L^-1 / 0,15 mol L^-1)  =  9,43

Schöne Grüße :)

Comments

Vielen vielen Dank! Ich rechne es nach und melde mich bei Fragen erneut :)

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Es sind doch noch Fragen aufgetaucht und zwar: wie bist du auf 0,006 mol bei c (NH3) gekommen?

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Laut Reaktionsgleichung reagieren 1 mol HCl mit 1 mol NH₃ bzw. 0,004 mol HCl mit 0,004 mol NH₃. Ursprünglich waren 0,01 mol NH₃ vorhanden ⇒  0,01 mol - 0,004 mol = 0,006 mol NH₃ im Überschuss.

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Vielen Dank! Das schau ich mir noch genauer an :)