Sodalösung auf pH7 bringen

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Antworten

Friedrich Karl Schmidt

Beiträge: 1 468

Registrierungsdatum: 8. März 2013

Freitag, 7. Februar 2014, 12:24

Sodalösung auf pH7 bringen

Beim Folgenden handelt es sich um ein in einem Fremdforum diskutiertes Problem. Wobei ich mir die Freiheit genommen habe, hier nur die aus meiner Sicht relevanten Sachverhalte zu zitieren.

Zitat

stefmeff02.02.2014 20:03

Ein pH Wert von 7 erreichen

Hallo ich habe folgende Aufgabe

Wie viel 30%-tige Salpetersäure muss 1m³ NaOH + Na2CO3- Lösung mit einem pH-Wert von 14 zugeführt werden, um einen pH-Wert 7 zu erreichen. Die Menge an Na2CO3 in der Lösung beträgt 500g. Es wird eine vollständige Dissoziation der Natronlauge angenommen.

Zitat

Jag 02.02.2014 20:36

AW: Ein pH Wert von 7 erreichen

1. der pH von 14 wird durch NaOH erreicht. Dann hat man eine Konzentration von 1mol/l vorliegen (pOH = -log 1, pH + pOH = 14). Dann hat man in 1000L insgesamt n = c*V = 1mol/L * 1000L = 1000mol NaOH.

Bitte über den Zusammenhang zwischen pH-Wert und Konzentration informieren.

2. Sind das 500g Natriumcarbonat in den 1000L? n = m/M = 4,7mol in 1000L. Hier kann man sicher annehmen, dass das Carbonat keinen Einfluß auf den pH hat. Annahme 1 ist also korrekt.

3. Die Dichte der 30%igen HNO3 beträgt 1,18g/mL. Dann wiegen 1L 1180g, davon sind 30% reine HNO3 = 354g oder mit n =m/M = 5,62mol/L.

4. Reaktionsgleichugen aufstellen:

HNO3 + NaOH -> NaNO3 + H2O (Neutralisation = pH 7)
Man erkennt, dass Säure und Base im Verhältnis 1:1 reagieren. Man benötigt also (siehe 1) 1000mol Salpetersäure. Das sind bei einer 5,62mol/L Säure dann V = c/n = 5,62mol/L/1000mol = 177,97L.

Soweit , so gut . Aber dann ...

Zitat

Jag 02.02.2014 20:36

AW: Ein pH Wert von 7 erreichen

2 HNO3 + Na2CO3 -> 2 NaNO3 + H2O + CO2

Hier ist das Verhältnis 2:1. Man muss also 2*4,7mol = 9,6mol Carbonat neutralisieren. Das sind dann (s.o.) 1,67L Säure.

Bitte über diese Art von Reaktionsgleichungen (Säure-Base-Reaktionen) informieren.

Gesamt 177,98L + 1,67L = 179,65L.

Bitte einmal in einem grundlegenden Buch/Skript/Internetseite (z.B. Chemgapedia.de) diese Zusammenhänge erarbeiten. Ansonsten scheitert man bei der kleinsten Änderung in der Aufgabenstellung. Ich habe den Eindruck, dass es mit dem Durcharbeiten von Altklausuren in diesem Feld nicht getan ist.

Statt andere zum Lernen zu animieren, sollte man lieber erst einmal die eigene Darstellung reflektieren. Spätestens nach diesem Hinweis....

Zitat

magician4 02.02.2014 21:01

AW: Ein pH Wert von 7 erreichen

anmerkung zum drueber meditieren ( weil ja auch bei der tutorin das stichwort "puffer" fiel : ) der pKs1 der kohlensaeure betraegt 6,35
> bei pH = 7 betraegt HCO3- : "H2CO3" ca. 4,46 : 1
von einer vollstaendigen umsetzung des carbonats zu (voll verfluechtigter) kohlensaeure ist eher nicht auszugehen, und der entsprechende beitrag fuer die 2. neutralisationsstufe des carbonats steht daher eher auf toenernen fuesen...

... hätte eigentlich klar sein müssen, dass ein Anteil von (4,46/5,46) = 0,817 = 81,7 % des Na2CO3 gemäß \[ CO_3 ^{2-} \ + \ H^+ \ -> \ HCO_3^- \] und nur 18.3 % gemäß \[ CO_3^{2-} \ + \ 2 \ H^+ \ -> \ CO_2 \ + \ H_2O \] reagieren und somit nur \[\frac {81,7 \ + \ 2 \ \cdot \ 18,3 }{200} \ = \ 0,\ 5915 \ = \ 59,15 \ Prozent \] der vermeintlich richtigen HNO3 - Menge benötigt werden, um die nach Neutralisation des NaOH die Lösung mit dem verbleibende Natriumcarbonat auf pH7 zu bringen. Und der Korrektheit Genüge zu tun durch Korrigieren der eigenen Berechnung und der Leserschaft das folgende Geschwurbel zu ersparen ...

Zitat

Jag 02.02.2014 21:08

AW: Ein pH Wert von 7 erreichen

Ich bin mir nicht sicher, um was für einen Studiengang es sich hier handelt. Zumindest Teile der anderen hier gestellten Fragen lassen aber Zweifel aufkommen, ob es hier tatsächlich um solche differenzierte Betrachtungen ankommen könnte. Einzelne der chemischen Fragestellungen beurteile ich als nicht von diesem Stern.

Die Tutorin schreibt zwar "Puffer", setzt dann aber doch alles Carbonat mit der Säure zu CO2 um.

Mhm. In 1000L sprudelt das aber nicht so einfach raus, sondern löst sich und - violá - schon haben wir eine schöne Hydrogencarbonatlösung mit einem pH um die 7.

wäre es mMn geboten gewesen, den eigenen Fehler einzuräumen und zu korrigieren.

Im Übrigen meine ich, dass es sich hier um eine Aufgabe handelt, die einer 10. bis maximal 11. Klasse eines Gymnasiums durchaus angemessen wäre. Und auch eine andere Einschätzung des Niveaus es nach meinem Verständnis nicht rechtfertigen könnte, die korrekte Lösung schuldig zu bleiben. Zumal der Lösungsweg spätestens nach magician4' s Hinweis ebenso offenkundig wie erkennbar kurz war.

Gruß FKS

Nachschlag :

Zitat

magician406.02.2014 21:10
AW: Ein pH Wert von 7 erreichen
auch angehende rettungsingenieure, also bzgl. chemie nebenfaechler, haben ein anrecht auf eine inhaltlich korrekte ausbildung.
derart kruse aufgaben machen in einem solchen kontext keinen guten eindruck, zumal es unmengen von einwandfreien, inhaltlich gleichwertigen alternativ-aufgaben gibt.

warum man euch dann dort etwas derartig nachlaessig "selbstgestricktes" vorsetzt erschliesst sich mir nicht

Zitat

jag06.02.2014 21:35

AW: Ein pH Wert von 7 erreichen
Stimme voll zu. Und das geht auch mit praxisnahen Aufgaben (bin selber ab und zu im sicherheitsingenieurlichen lehrenden Bereichen tätig).

Gruß

jag