Aufgabe: man löst 0,3 L gasförmigen Chlorwasserstoff in Wasser; wieviel L einer Kalilauge (KOH) mit 0,1 mol/L benötigt man zur Neutralisation?

Wie man an die Aufgabe herangeht

0.   Konzentrieren, Sachen weglegen, die ablenken!

  1. Welche Formeln werden benötigt?
  2. Wie stelle ich die Gleichung auf?
  3. a) Wie berechne ich das Ergebnis?

b) Wie gebe ich das Ergebnis an?

zu 1.: Ich muss 3 Formeln auswendig können und wissen, wann/wofür ich sie brauche

Die Massenformel   m = n × M;   die Volumenformel    Vgas = n × Vm    und die Konzentrationsformel n = c × V

die Volumenformel gilt für Gase mit Vm = 22,4 L/mol, die Konzentrationsformel für gelöste Stoffe

da von gasf. HCl(g) und von Kalilauge, also einer wässrigen Lösung von Kaliumhydroxid die Rede ist, benötigt man

die Formel für das Gasvolumen und die Konzentrationsformel

zu 2.: Alle Berechnungen in der Stöchiometrie beruhen auf äquivalenten (dt.: gleichwertigen) Stoffmengen; Genaueres sagt

einem die Reaktionsgleichung: (hier)

                         1 HCl + 1 KOH ® KCl + H2O

Þ                     n(HCl) = n(KOH)

zu 3.: a) entweder Zahlen einsetzen und auf das richtige Ergebnis hoffen, oder besser Formeln verwenden und nach der

gesuchten Größe auflösen, dann erst die Zahlen einsetzen.

                         n(HCl) = V(HCl)/Vm(Gas)

                        n(KOH) = V(KOH) × c(KOH)    Wieviel L Kalilauge Þ V(KOH) ist zu berechnen Gleichung umstellen

und wegen den äquivalenten Stoffmengen von Säure und Base gilt:

                       V(KOH) × c(KOH) = V(HCl)/Vm(Gas)

                       V(KOH) = V(HCl)/[Vm(Gas) × c(KOH)]        / steht für den Bruchstrich oder für :

Zahlen am besten erst am Schluss einsetzen

                       V(KOH) = 0,3 L/[22,4 L/mol × 0,1 mol/L]

                       V(KOH) = 0,1339 L

b) Ergebnissatz schreiben: das gesuchte Volumen der 0,1 molaren Kalilauge beträgt 0,1339 Liter bzw. 133,9 mL

 

Was ist eine Titration und wie führt man Titrationen rechnerisch durch

Der volle Name sagt bereits viel aus.

Titration: = Volumetrische Maßanalyse mit titrimetrischer Endpunkt-(=Äquivalenzpunkt)bestimmung

                    Volumina werden gemessen      durch Zutropfen    bis zur vollständigen Neutralisation

Versuchsaufbau, Aufgabenstellung: Bestimme die Konzentration der Analyse c(Anal.)
                               

Versuchsdurchführung: Man lässt aus der Bürette solange die Lösung 1 zufließen bis der Indikator durch seinen

Farbumschlag den Endpunkt anzeigt, dann ist die Lösung neutral und enthält äquivalente Molmengen Säure und Base.

Auswertung, Rechung (Beispiel: HCl + NaOH ® H2O + NaCl)

Lösung 1 = Natronlauge = Analysenlösung: V1 = 25 mL; c1 = gesucht

Lösung 2 = Salzsäure = Maßlösung: V2 = 10 ml; c2 = 0,1 mol/L (auf dem Vorratsgefäß angegeben)

Am Äquivalenzpunkt gilt n1 = n2  Þ   c1 × V1 = c2 × V2

Þ                    c1 =

c1 = 0,1 mol/L × 10 mL : 25 mL

    = 0,04 mol/L

Ergebnis:                 Die Natronlauge (Analyse) hat eine Konzentration von 0,04 mol/L

 

Ergänzung: Konduktometrische Titration

Bei dieser Variante wird der Endpunkt durch Leitfähigkeitsmessungen bestimmt, die Neutralisationsreaktion verändert die Leitfähigkeit so, dass diese immer geringer wird und am Äquivalenzpunkt minimal ist. Titriert man über den Endpunkt hinaus, steigt die Leitfähigkeit wieder

Zu Beginn (z.B) saure Lösung: Überschuss an H3O+

dann wird Lauge zugetropft: H3O+ + OH– ® H2O   die zugegebenen OH– werden neutralisiert, H3O+ wird verbraucht

Am Äquivalenzpunkt: Leitfähigkeit sehr gering, nur noch Autoprotolyse H2O    H3O+ + OH– (minimale Mengen)

Jenseits des Äquivalenzpunkts: die zugegebenen OH– werden nicht mehr neutralisiert, sondern erhöhen die Leitfähigkeit