Titrationskurve einer starken Säure (HCl) mit einer starken Base (NaOH)

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1 Titrationskurve einer starken Säure (HCl) mit einer starken Base (NaOH) Material 250 mlbecherglas 100 ml Messzylinder 50 mlbürette, Magnetrührer, Magnetfisch, Stativmaterial phmeter Chemikalien Natronlauge 0.1 mol/l Salzsäure 0.01 mol/l Durchführung: 100 ml Salzsäure mit [HCl] o = 0.01 mol. l 1 werden mit einem Messzylinder abgemessen und in ein Becherglas gegeben. Aus einer Bürette wird portionenweise (je 1 ml) Natronlauge der Konzentration 0.1 mol. l 1 zugegeben. Zugabe insgesamt 20 ml. Nach jedem Schritt wird der phwert gemessen. Aufgaben: a) Berechnen Sie für jeden Titrationsschritt den phwert. Die Volumenänderungen durch die NaOHZugabe sind zu vernachlässigen. V tot 100 ml b) Zeichnen Sie die berechnete und die experimentelle Titrationskurve: xachse: V(NaOH), yachse: phwert Berechnung der phwerte: Vor Laugenzugabe HCl ist eine starke Säure. Für die phberechnung vor Laugenzugabe gilt: [H3O ] = [HCl] o ph = log [H3O ] Nach Laugenzugabe, vor Äquivalenzpunkt V(NaOH) = 2 ml, [OH ] o V(NaOH) 0.1mol 0.002l [OH ] z = = = mol/l Vtot 0.1l Näherung: V tot 100 ml

2 H 3 O OH 2 H 2 O c o 0.01 Probe vor Laugenzugabe c z zugegebene [OH ] in Probe, vor Reaktion c Konz. nach Reaktion 3 3 [H O ] = 0.008mol/l ph = log [H O ] = 2.1 Beim Äquivalenzpunkt V(NaOH) = 10 ml, [OH ] z = 0.01 mol/l Alle H 3 O haben mit OH reagiert. Es liegt eine neutrale Lösung vor. Wegen der Autoprotolyse des Wassers ist der ph 7.0. Nach Äquivalenzpunkt V(NaOH) = 12 ml H 3 O OH 2 H 2 O c o 0.01 c z c [OH ] = 0.002mol/l poh = log [OH ] = 2.7 ph = = 11.3

3 Titrationskurve einer schwachen Säure (Essigsäure) mit einer starken Base (NaOH) Material 250 mlbecherglas 100 ml Messzylinder 50 mlbürette, Magnetrührer, Magnetfisch, Stativmaterial phmeter Chemikalien Natronlauge 0.1 mol/l Essigsäure, HAc 0.01 mol/l Durchführung: 100 ml Essigsäure mit [HAc] o = 0.01 mol. l 1 werden mit einem Messzylinder abgemessen und in ein Becherglas gegeben. Aus einer Bürette wird portionenweise (je 1 ml) Natronlauge der Konzentration 0.1 mol. l 1 zugegeben. Zugabe insgesamt 20 ml. Nach jedem Schritt wird der phwert gemessen. Aufgaben: a) Berechnen Sie für jeden Titrationsschritt den phwert. Die Volumenänderungen durch die NaOHZugabe sind zu vernachlässigen. V tot 100 ml b) Zeichnen Sie die berechnete und die experimentelle Titrationskurve: xachse: V(NaOH), yachse: phwert Berechnung der phwerte: Vor Laugenzugabe: Essigsäure ist eine schwache Säure. Für die phberechnung vor Laugenzugabe gilt: [H3O ]= K s [HAc] ph = log [H3O ] Nach Laugenzugabe, vor Äquivalenzpunkt: V(NaOH) = 2 ml HAc OH Ac H2O c o c z c

4 c[ac ] ph = pk s log = 4.75 log = 4.15 c[hac] Beim Äquivalenzpunkt: V(NaOH) = 10 ml, c z (OH) = 0.01 mol/l Alle HAc haben zu Ac reagiert. ph Berechnung wie bei einer Lösung, die eine schwache Base Ac enthält: 10 6 B o = [OH ] = K [Ac ] = mol/l ph = 14pOH=8.31 Nach Äquivalenzpunkt: (phberechnung wie bei der Titration der starken Säure) V(NaOH) = 12 ml HAc OH Ac H2O c o 0.01 c z c [OH ] = 0.002mol/l poh = log [OH ] = 2.7 ph = = 11.3 Phosphorsäuregehalt von ColaGetränken Prinzip: ColaGetränke enthalten als Säuerungsmittel Phosphorsäure, deren Gehalt durch Titration mit Natronlauge bekannter Konzentration bestimmt werden kann. Dabei stört die in dem Getränk ebenfalls vorhandene Kohlensäure. Sie muss vor der Titration durch Kochen entfernt werden. Da Indikatoren wegen der Eigenfarbe der ColaGetränke nicht verwendet werden können, werden die phwerte im Verlauf der Titration mit einem phmeter gemessen. Material: 50 mlbürette Magnetrührer 250 mlerlenmeyerkolben Thermometer 100 mlvollpipette phmeter 250 mlbecherglas

5 Chemikalien: 0.1 M Natronlauge (NaOH) ColaGetränk Arbeitsanleitung: Ca. 150 ml des kohlensäurehaltigen Getränks werden 2 Minuten gekocht um das Kohlenstoffdioxid zu entfernen. Nach dem Abkühlen in Eiswasser werden ml davon in ein 250mlBecherglas pipettiert. Die Lösung wird mit 0.1 M Natronlauge in ml Schritten bis ph 11 titriert. Nach jeder NaOHZugabe wird der phwert mit dem phmeter gemessen. Aufgaben: 1. Erstelllen Sie eine Wertetabelle (ml 0.1 M NaOH /ph). 2. Zeichnen Sie eine Titrationskurve. 3. Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen für die erste und die zweite Stufe der Neutralisation der Phosphorsäure. 4. Tragen Sie in die Titrationskurve die beiden ersten Äquivalenzpunkte ein. Welche Teilchen aus dem ProtolyseSystem der Phosphorsäure liegen an diesen Stellen während der Titration vor? 5. Berechnen Sie die Konzentration der Phosphorsäure in einem ColaGetränk. Verwenden Sie dazu den Verbrauch an Natronlauge bis zum ersten Äquivalenzpunkt.

6 Phosphorsäuregehalt einer Lösung Prinzip: Der Gehalt an Phosphorsäure einer Lösung kann durch Titration mit Natronlauge bestimmt werden. Dabei wird der phwert laufend mit Hilfe eines phmeters gemessen. Chemikalien: 1 M Natronlauge (NaOH) Methylorange 0.1 M Kaliumdihydrogenphosphat (KH 2 PO 4 ) Material: 50 mlbürette 250 mlmesskolben 100 mlvollpipette mlbechergläser Magnetrührer Thermometer phmeter Arbeitsvorschrift: Die zu bestimmende Phosphorsäurelösung wird in einem 250 ml Messkolben bezogen. Den Messkolben füllt man mit dest. Wasser bis zur Marke auf und durchmischt den Inhalt gut ml der Probelösung werden in ein Becherglas pipettiert und mit 1 M NaOH bis ph 10 titriert. Zur Kontrolle kann die Lösung mit 3 Tropfen Methylorange versetzt werden. Der erste Äquivalenzpunkt ist erreicht, wenn die Farbe der Probelösung mit derjenigen der Vergleichslösung übereinstimmt. Vergleichslösung: 100 ml 0.1 M KH 2 PO 4 3 Tropfen Methylorange

7 Aufgaben: 1. Erstelllen Sie eine Wertetabelle (ml 1 M NaOH / ph). 2. Zeichnen Sie eine Titrationskurve. 3. Berechnen Sie die Konzentration der Phosphorsäure in der Probelösung. Verwenden Sie dazu den Verbrauch an Natronlauge bis zum ersten Äquivalenzpunkt. Titrationskurve von Phosphorsäure ph V(NaOH) (ml) c 0 (H 3 PO 4 ) = 0.01 mol. l 1, c(naoh) = 0.1 mol. l 1 Stieger, Gymnasium Solothurn