Berechnung des pH-Werts einer Na2SO3-Lösung mit 10-3 mol/L und pKS für HSO3– ist 7.2.

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Berechnung des pH-Werts einer Na2SO3-Lösung mit 10-3 mol/L und pKS für HSO3– ist 7.2.

Antwort

Verwandte Fragen

Berechne das Redoxpotential des Systems MnO4–/Mn2+ bei pH 7.

pH-Wert von Flüssigkeiten: Grundlagen und Verfahren (Indikatoren, Glaselektrode, ISFET)?

Chemische Verfahren zur pH-Messung?

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Um den pH-Wert einer Na₂SO₃-Lösung (Natriumsoffit) mit einer Konzentration von 10⁻³ mol/L zu berechnen, müssen wir die Dissoziation des Sulfit-Ions (SO₃²⁻) und die Bildung von HSO₃⁻ berücksichtigen. 1. **Dissoziation von Na₂SO₃**: Na₂SO₃ dissoziiert vollständig in Wasser: \[ \text{Na}_2\text{SO}_3 \rightarrow 2 \text{Na}^+ + \text{SO}_3^{2-} \] Die Konzentration von SO₃²⁻ ist also 10⁻³ mol/L. 2. **Reaktion von SO₃²⁻ mit Wasser**: Das Sulfit-Ion kann mit Wasser reagieren und HSO₃⁻ und OH⁻ bilden: \[ \text{SO}_3^{2-} + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{HSO}_3^{-} + \text{OH}^- \] 3. **Berechnung des pKₐ**: Der pKₐ-Wert für die Reaktion ist gegeben durch: \[ pK_a = pK_s - 14 = 7.2 - 14 = -6.8 \] (Hier ist pK_s der pK_w, der für die Autoprotolyse von Wasser gilt, und pK_a ist der negative Logarithmus der Säurekonstante.) 4. **Berechnung der Hydroxidionen-Konzentration**: Da die Dissoziation von SO₃²⁻ eine schwache Base ist, können wir die Gleichgewichtskonstante K_b verwenden: \[ K_b = \frac{K_w}{K_a} \] wobei \( K_w = 1.0 \times 10^{-14} \) und \( K_a = 10^{-7.2} \). Berechne \( K_a \): \[ K_a = 10^{-7.2} \approx 6.31 \times 10^{-8} \] Berechne \( K_b \): \[ K_b = \frac{1.0 \times 10^{-14}}{6.31 \times 10^{-8}} \approx 1.58 \times 10^{-7} \] 5. **Gleichgewichtsgleichung aufstellen**: Setze \( x \) als die Konzentration von OH⁻, die bei der Reaktion gebildet wird: \[ K_b = \frac{[HSO_3^-][OH^-]}{[SO_3^{2-}]} = \frac{x^2}{10^{-3} - x} \approx \frac{x^2}{10^{-3}} \] Setze \( K_b \) ein: \[ 1.58 \times 10^{-7} = \frac{x^2}{10^{-3}} \] \[ x^2 = 1.58 \times 10^{-10} \] \[ x \approx 1.26 \times 10^{-5} \text{ mol/L} \] 6. **Berechnung des pOH**: \[ pOH = -\log(1.26 \times 10^{-5}) \approx 4.80 \] 7. **Berechnung des pH**: \[ pH = 14 - pOH = 14 - 4.80 = 9.20 \] Der pH-Wert der Na₂SO₃-Lösung mit einer Konzentration von 10⁻³ mol/L beträgt also ungefähr 9.20.

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Um das Redoxpotential des Systems MnO4⁻/Mn²⁺ bei pH 7 zu berechnen, kannst du die Nernst-Gleichung verwenden. Die Nernst-Gleichung lautet: \[ E = E^0 - \frac{RT}{nF} \ln Q \] Dabei ist: - \( E... [mehr]

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Um das Redoxpotential des Systems MnO4⁻/Mn²⁺ bei pH 7 zu berechnen, kannst du die Nernst-Gleichung verwenden. Die Nernst-Gleichung lautet: \[ E = E^0 - \frac{RT}{nF} \ln Q \] Dabei ist: - \( E \) das Redoxpotential, - \( E^0 \) das Standardpotential (1,51 V), - \( R \) die universelle Gaskonstante (8,314 J/(mol·K)), - \( T \) die Temperatur in Kelvin (298 K), - \( n \) die Anzahl der Elektronen, die in der Reaktion übertragen werden (in diesem Fall 5 für die Reaktion von MnO4⁻ zu Mn²⁺), - \( F \) die Faraday-Konstante (96485 C/mol), - \( Q \) das Reaktionsquotient. Die Reaktion für das Redoxsystem ist: \[ \text{MnO}_4^- + 8 \text{H}^+ + 5 \text{e}^- \rightarrow \text{Mn}^{2+} + 4 \text{H}_2\text{O} \] Der Reaktionsquotient \( Q \) wird wie folgt berechnet: \[ Q = \frac{[\text{Mn}^{2+}]}{[\text{MnO}_4^-] \cdot [\text{H}^+]^8} \] Bei pH 7 ist die Konzentration von \( \text{H}^+ \) gleich \( 10^{-7} \) mol/l. Setzen wir die Werte ein: - \( [\text{Mn}^{2+}] = 0,1 \) mol/l - \( [\text{MnO}_4^-] = 0,1 \) mol/l - \( [\text{H}^+] = 10^{-7} \) mol/l Somit ergibt sich: \[ Q = \frac{0,1}{0,1 \cdot (10^{-7})^8} = \frac{0,1}{0,1 \cdot 10^{-56}} = 10^{56} \] Jetzt setzen wir die Werte in die Nernst-Gleichung ein: 1. Berechne den Term \( \frac{RT}{nF} \): \[ \frac{RT}{nF} = \frac{(8,314 \, \text{J/(mol·K)})(298 \, \text{K})}{5 \cdot 96485 \, \text{C/mol}} \approx 0,0057 \, \text{V} \] 2. Setze alles in die Nernst-Gleichung ein: \[ E = 1,51 \, \text{V} - 0,0057 \, \text{V} \cdot \ln(10^{56}) \] Da \( \ln(10^{56}) = 56 \cdot \ln(10) \approx 56 \cdot 2,303 = 128,88 \): \[ E = 1,51 \, \text{V} - 0,0057 \, \text{V} \cdot 128,88 \] \[ E \approx 1,51 \, \text{V} - 0,733 \, \text{V} \] \[ E \approx 0,777 \, \text{V} \] Das Redoxpotential des Systems MnO4⁻/Mn²⁺ bei pH 7 beträgt also ungefähr 0,777 V.

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Die Messung des pH-Wertes von Flüssigkeiten ist ein wichtiger Prozess in vielen wissenschaftlichen und industriellen Anwendungen. Hier sind die Grundlagen und verschiedene Verfahren zur pH-Messun... [mehr]

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Die Messung des pH-Wertes von Flüssigkeiten ist ein wichtiger Prozess in vielen wissenschaftlichen und industriellen Anwendungen. Hier sind die Grundlagen und verschiedene Verfahren zur pH-Messung: ### Grundlagen des pH-Wertes - Der pH-Wert ist ein Maß für die Wasserstoffionenkonzentration in einer Lösung und gibt an, ob eine Lösung sauer (pH < 7), neutral (pH = 7) oder basisch (pH > 7) ist. - Der pH-Wert wird logarithmisch auf einer Skala von 0 bis 14 angegeben. ### Verfahren zur pH-Messung 1. **Indikatoren** - **pH-Indikatoren** sind Farbstoffe, die ihre Farbe in Abhängigkeit vom pH-Wert der Lösung ändern. - Beispiele sind Phenolphthalein (farblos in sauren Lösungen, pink in basischen) und Bromthymolblau (gelb in sauren, blau in basischen Lösungen). - Indikatoren sind einfach zu verwenden, jedoch weniger genau als andere Methoden. 2. **Glaselektrode** - Die Glaselektrode ist das am häufigsten verwendete Instrument zur pH-Messung. - Sie besteht aus einer speziellen Glasmembran, die empfindlich auf Wasserstoffionen reagiert. - Bei Kontakt mit der Lösung entsteht eine Spannung, die proportional zum pH-Wert ist. Diese Spannung wird mit einem pH-Meter gemessen. - Glaselektroden bieten eine hohe Genauigkeit und sind für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet. 3. **ISFET (Ionensensitiver Feldeffekttransistor)** - ISFETs sind eine neuere Technologie zur pH-Messung, die auf Halbleitertechnologie basiert. - Sie messen die Änderung der elektrischen Eigenschaften eines Transistors in Abhängigkeit von der Ionenkonzentration in der Lösung. - ISFETs sind kompakt, können in verschiedenen Umgebungen eingesetzt werden und bieten schnelle Reaktionszeiten, sind jedoch oft teurer und weniger verbreitet als Glaselektroden. ### Fazit Die Wahl des Verfahrens zur pH-Messung hängt von der erforderlichen Genauigkeit, den spezifischen Anforderungen der Anwendung und den Eigenschaften der zu messenden Flüssigkeit ab. Glaselektroden sind in den meisten Laboren Standard, während Indikatoren für schnelle, qualitative Messungen nützlich sind und ISFETs in speziellen Anwendungen eingesetzt werden.

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Die pH-Messung ist ein wichtiger Prozess in der Chemie, um den Säure- oder Basengehalt einer Lösung zu bestimmen. Es gibt verschiedene chemische Verfahren zur pH-Messung: 1. **pH-Indikatore... [mehr]

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Die pH-Messung ist ein wichtiger Prozess in der Chemie, um den Säure- oder Basengehalt einer Lösung zu bestimmen. Es gibt verschiedene chemische Verfahren zur pH-Messung: 1. **pH-Indikatoren**: Diese sind Farbstoffe, die ihre Farbe in Abhängigkeit vom pH-Wert der Lösung ändern. Beispiele sind Phenolphthalein, Bromthymolblau und Methylorange. Sie werden häufig in titrimetrischen Verfahren verwendet. 2. **pH-Meter**: Ein pH-Meter ist ein elektronisches Gerät, das mit einer pH-Elektrode ausgestattet ist. Diese Elektrode misst die elektrische Spannung, die proportional zum pH-Wert der Lösung ist. pH-Meter sind präziser und schneller als Indikatoren. 3. **Titration**: Bei der Säure-Base-Titration wird eine Lösung mit bekannter Konzentration (Titrator) zu einer Lösung mit unbekannter Konzentration (Titrand) hinzugefügt, bis der Endpunkt erreicht ist. Der pH-Wert kann während der Titration mit einem pH-Meter oder Indikator verfolgt werden. 4. **Spektroskopische Methoden**: In einigen Fällen können spektroskopische Techniken verwendet werden, um den pH-Wert zu bestimmen, indem die Absorption von Licht durch die Lösung in Abhängigkeit vom pH-Wert analysiert wird. Jedes dieser Verfahren hat seine Vor- und Nachteile, und die Wahl des Verfahrens hängt von der spezifischen Anwendung und den erforderlichen Genauigkeitsanforderungen ab.