4.30) Was versteht man nach der Theorie von Brönsted unter einer Säure und
was unter einer Base?
Lösung 4.30 Nach Brönsted sind Säuren Protonendonatoren, Basen Protonenakzeptoren.
4.31 Aus einem chemischen Betrieb fällt pro Stunde 1 Kumbikmeter eines NaOH-haltigen
Abwassersmit einem pH-Wert = 11 an. Dieses Abwassermuss vor dem Einleiten
in die Abwasserreinigungsanlage neutralisiert werden. Wie viel kg wässrige Salzsäure
(HCl, Massengehalt 10%) werden pro Stunde zur Neutralisation benötigt?
4.32 Viele Medikamente gegen das sogenannte Sodbrennen enthalten zur Neutralisation
der überschüssigen Magensäure (Salzsäure) eine Mischung der Basen
Magnesiumhydroxid Mg(OH)2 und Aluminiumhydroxid Al(OH)3. Formulieren
Sie die Gleichungen für die Neutralisationsreaktionen!
4.33 Was versteht man unter einem Ampholyt?
Lösung 4.33 Dies sind Stoffe, die sowohl als Säure wie auch als Base fungieren
können.
4.34 Beiwelchen der folgenden Reaktionen handelt es sich umeine Redoxreaktion,
bei welchen umSäure-Base-Reaktionen, bei welchen umeine Neutralisation?
Begründen Sie Ihre Antwort!
a) H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O
b) Cl2 + 2NaBr → 2NaCl + Br2
c) Fe2O3 + 3CO → 3CO2 + 2Fe
d) NH3 + H2O → NH+4 + OH−
e) Na2O + H2O → 2NaOH
f) HBr + KOH → KBr + H2O
5.1 Was versteht man unter dem „Massenwirkungsgesetz“?
Lösung 5.1 Im Gleichgewichtszustand einer chemischen Reaktion besitzt der
Quotient aus den „wirksamen Massen“ der End- und der Ausgangsstoffe bei gegebener
Temperatur einen bestimmten, konstanten, für die Reaktion charakteristischenWert
K.
5.2 Stellen Sie für folgende Reaktionen die Gleichung des Massenwirkungsgesetzes auf!
5.3 Was besagt das Prinzip von Le Chatelier (Prinzip vom kleinsten Zwang)?
Lösung 5.3 Übt man auf ein System, das sich im chemischen Gleichgewicht befindet,
durchÄnderung der äußeren Bedingungen einen Zwang aus, so verschiebt
sich das chemische Gleichgewicht derart, dass dieser äußere Zwang vermindert
wird.
5.4 Wie lautet das Ionenprodukt desWassers bei 25 °C (mit Zahlenwert!)?
5.5 Formulieren Sie die Säure-Base-Reaktionen der dreiprotonigen Phosphorsäure (H3PO4) mit Wasser!
5.6 Wie kann man hinsichtlich des Dissoziationsgrades α schwache und starke Säuren unterscheiden?
Lösung 5.6 Der Dissoziationsgrad α einer schwachen Säure beträgt etwa 0,01,
der einer starken Säure etwa 1.
5.7 Berechnen Sie jeweils den pH-Wert und die OH−-Konzentration!
5.8 4 g HCl werden in 600ml Wasser gelöst. Anschließend werden 200ml Natronlauge
der Konzentration 1mol/l zugegeben. Berechnen Sie den pH-Wert
a) vor und b) nach der Zugabe der Natronlauge (Annahme: für HCl vollständige
Dissoziation in H+- und Cl−-Ionen).
5.9 Man gibt 3 g Kaliumoxid in 200 mlWasser. Zu dieser Lösung gibt man 30ml
Salzsäure. Nach Zugabe der Säure wird der pH zu 0,8 bestimmt. Berechnen Sie
die molare Konzentration der zugegebenen Salzsäure.
5.11 Warum zeigen Regenwasser und destilliertes Wasser meist eine schwach
saure Reaktion?
5.12 Wozu dienen Pufferlösungen und welche Bestandteile enthalten sie?
Lösung 5.12 Pufferlösungen halten den pH-Wert konstant (auch bei Zugabe von
Säuren oder Basen). Sie enthalten zwei Bestandteile: einen H+-Ionenfänger und
einen OH−-Ionenfänger. Die entscheidende Rolle spielt dabei die Verwendung
von schwachen Elektrolyten.
Mögliche Kombinationen von Pufferlösungen:
a) schwache Säure und ein Salz dieser schwachen Säure mit einer starken Base,
b) schwache Base und ein Salz dieser schwachen Base mit einer starken Säure.
5.13 Was sind Farbindikatoren und was zeigen sie an?
Lösung 5.13 Farbindikatoren sind schwache Säuren oder Basen, deren Ionen eine
andere Farbe haben als die undissoziierten Moleküle. Sie zeigen durch ihre
Färbung (pH-abhängige Gleichgewichtslage zwischen der dissoziierten und der
undissoziierten Form) den pH-Wert an.
5.15 Bei der Titration von 100ml einer KOH-Lösung werden 30ml einer
0,1-molaren HCl-Lösung verbraucht. Berechnen Sie die Massenkonzentration
der KOH-Lösung.
5.16 Zur Bestimmung der Konzentration einer Haushaltsessigsäurelösung
(CH3COOH) werden 50ml der Essigsäurelösung mit einer 0,5-molaren NaOHLösung
titriert. Der Äquivalenzpunkt ist nach Zugabe von 76,2ml der Base erreicht.
Berechnen Sie den prozentualen Massengehalt der Essigsäurelösung.
5.23 Welche Auswirkungen hat eine Erhöhung des pH-Werts auf das Löslichkeitsprodukt
des Calciumcarbonats?
Lösung 5.23 Eine Erhöhung des pH-Werts (=Verminderung derWasserstoffionenkonzentration)
bewirkt einAnsteigen derCarbonationenkonzentration (siehe
Frage 5.22) und damit ein Ausfallen von Calciumcarbonat.
5.27 Was ist beim Verdünnen von konzentrierter Schwefelsäure zu beachten?
Lösung 5.27 Die konzentrierte Schwefelsäure in dünnem Strahl unter ständigem
Umrühren in ausreichende MengenWasser gießen (nie umgekehrtWasser in die
Säure): „Erst dasWasser, dann die Säure, sonst geschieht das Ungeheure“; Schutzbrille
tragen!
5.29 Methanol wird großtechnisch in der Gasphase durch folgenden Prozess
hergestellt:
2H2 + CO ⇄ CH3OH ΔH◦ = −92 kJ
b) Wie verschiebt sich das Gleichgewicht mit steigender Temperatur bzw. steigendem
Druck? Wie muss also die Reaktion geführt werden, damit die Ausbeute
an Methanol maximal wird?
5.31 Formulieren Sie eine Reaktionsgleichung für die Verbrennung (exothermer
Vorgang) von Kohlenmonoxid mit Sauerstoff!
Wie verändert sich der mengenmäßige Anteil von Kohlenmonoxid bei einer entsprechenden
Gleichgewichtsreaktion, wie sie die Reaktionsgleichung wiedergibt,
wenn man
a) die Sauerstoffkonzentration erhöht,
b) die Temperatur erniedrigt,
c) den Druck erhöht?
5.18 Wie sind die „Löslichkeitsprodukte“für die schwer löslichenVerbindungen
Sb(OH)3, Ca3(PO4)2 und Hg2Cl2 zu schreiben?
Das schwer lösliche Quecksilbersalz Kalomel dissoziiert in geringem Maße gemäß
folgender Gleichung:
5.19 Berechnen Sie die Löslichkeit in Wasser bei 25 °C
5.22 Warumerhöht sich beim Erhitzen trotz abnehmendem Kohlensäuregehaltes
die Carbonationenkonzentration, also die Anionenkonzentration der Kohlensäure?
Lösung 5.22 Sie erhöht sich, weil das Gleichgewicht HCO−3
⇄ H+ + CO2−
3 sich
mit abnehmenderWasserstoffionenkonzentration (=mit abnehmendemKohlensäuregehalt)
zugunsten der Carbonationen verschiebt.
5.24 Wie kann man Kesselsteinbildung verhindern?
Lösung 5.24
a) Vorheriges Ausfällen (eventuell Abtrennen) von Calciumcarbonat,
b) Zusätze, die Calciumionen komplex gebunden in der Lösung halten,
c) selektiver Ionenaustausch:Calciumionen werden durch Ionenaustauscher aus
der Lösung entfernt und durch z. B. Natriumionen ersetzt,
d) Verwendung von vollentsalztemWasser, das man mithilfe von Kationen- und
Anionenaustauschern gewinnt.
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