Elemente und Moleküle, Maturatraining

51 1. c(HCl) = 10 –2,8 = 1,58 . 10 –3 mol/L HAc: pH = ½ (pK A – logC 0 ) log c 0 = pK A – 2pH = 4,75 – 2 . 2,8 = -0,85 c(HAc) = 10 –0,85 = 0,14 mol/L c(HCl) : c(HAc) = 1 : 89 2. e –S–67 bis 73; elmo–S–53 bis 59 3. Mit pH = 1,2 ist das Beispiel nicht sinnvoll, da Essigsäure einen so niedrigen pH–Wert nicht erreichen kann. Die Berechnung (in dem Fall auch nicht sinnvoll) ergibt eine theoretische Essigsäurekonzentration von 200 mol/L. Soviel Essigsäure hat in einem Liter nicht Platz. 4. e –S–67 bis 73; elmo–S–53 bis 59 Beispiele aus Alltag: Magensäure – pH ca. 1, Zitronen- saft – pH ca. 2, Erfrischungsgetränke – pH um 3, Trink- wasser – pH ca. 7, Seifenlösung –pH ca. 9 Biochemie: Zell–pH muss sehr nahe 7 sein, sonst funktionieren Enzyme nicht. Schon kleine pH–Schwan- kungen verändern die Bindungsstärke von Sauerstoff an Hämoglobin, worauf die Sauerstoffabgabe in den Zellen und die Sauerstoffaufnahme in der Lunge beruht. Bei der anaeroben Glycolyse beruht die Begrenzung der Milchsäurespeicherung auf der Erschöpfung des Puffer- systems in den Zellen. Lösungen der Fragen und Aufgaben: el: Elemente, mo: Moleküle, elmo: Aufgabe 26 Eine saure Schweinerei Fragestellung: Die Neutralisation ist ein probates Mittel zur Entsorgung verdünnter saurer und basischer Lösungen. Aber auch die Verdün- nung kann zu einem pH-Wert führen, der für Kläranlagen und Gewässer unbedenklich ist. Man soll rechnerisch bestimmen, wieviel Verdünnungswasser notwendig ist, um einen angestrebten pH-Wert zu erreichen. Fragen und Aufgaben: 1. In einem Betrieb wird ein 200 L Fass mit verunreinigter konzentrierter Salzsäure (c = 12 mol/L) illegal in das Ka- nalsystem entsorgt. Wie viel Verdünnungswasser ist nötig, um diese Menge Salzsäure auf einen für Kläranlagen unschädlichen pH-Wert von 5 zu verdünnen? 2. Erklären Sie anhand des Rechenbeispiels die angewandte Methode beim Rechnen mit pH-Werten. 3. Weshalb ist im Realfall die Menge des notwendigen Verdünnungswassers viel geringer? 4. Wir nehmen eine Wasserhärte von 2 mmol/L für das Verdünnungswasser an, die zu Gänze durch Ca(HCO 3 ) 2 verur- sacht wird. Wie groß ist die benötigte Wassermenge in diesem Fall? (Vereinfacht ist anzunehmen, dass bei einem vollständigen Umsatz zwischen HCl und HCO 3 – der pH-Wert von 5 durch die entstandene Kohlensäure erreicht ist). 5. Weshalb wird in der Praxis noch weniger Verdünnungswasser ausreichen? Nennen Sie einige Stoffe, die im Ab- wasser einer Stadt vorkommen und der Grund dafür sind, weshalb in der Praxis noch weniger Wasser benötigt wird. REP TRA REF PRO REF Bücher: „Elemente“ – Seiten 67–73 „ELMO“ – Seiten 53–59 Wichtige Begriffe: Säure, Base, Säure-Base-Theorie nach Brönstedt, pH-Wert, pK A -Wert, Berechnungsformeln für pH-Werte, Neutralisation 1. c(HCl verd. ) = 10 –5 mol/L (bei pH = 5) n verd. = n conz. c verd. . V verd. = c conz. . V conz. 10 –5 . V verd. = 12 . 200 V verd. = 12 . 200 . 10 5 = 2,4 . 10 8 Es sind also theoretisch 240 000 m 3 Verdünnungswasser nötig. 2. el–S–67 bis 73; elmo–S–53 bis 59 3. In der Praxis ist im harten Wasser Hydrogencarbonat enthalten, das die Salzsäure abpuffert. 4. HCl + HCO 3 – H 2 CO 3 + Cl – n(HCl) = c . V = 12 . 200 = 2400 mol n(HCO 3 – ) = n(HCl) = 2400 mol c(HCO 3 – ) = 4 . 10 –3 mol/L V = n/c = 2400/4 . 10 –3 = 600 . 10 3 L Bei der angegebenen Wasserhärte sind nur 600 m 3 Verdünnungswasser nötig. Lösungen der Fragen und Aufgaben: el: Elemente, mo: Moleküle, elmo: Info-Box l l Nur zu Prüfzwecken – Eig ntum des Verlags öbv