Aufgaben Berechnungen zum Ansetzen von Lösungen :
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- Klemens Heinrich
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1 Übungsblatt Seite 1 von 6 Aufgaben Berechnungen zum Ansetzen von Lösungen : Berechnen Sie die Einwaagen bzw. Mischvolumina zum Ansetzen folgender Stammlösungen. Es sollen jeweils 100 ml Lösung hergestellt werden. a) Ein 80 mg/l Phosphatstandard aus Natriumdihydrogenphosphat-Dihydrat. 13,14 mg NaH 2 PO 4 2H 2 O in 100 ml Wasser b) 13%-ige Salpetersäure aus 33%-iger Salpetersäure und Wasser. ρ (33 Gew.-% HNO 3 ) 1,207 g/ml (oder g/cm 3 ) ρ (13 Gew.-% HNO 3 ) 1,073 g/ml 35 ml HNO 3 (33 Gew.-%) mit 65 ml Wasser c) 60%-ige Ameisensäure aus 98%-iger und 10%-iger Ameisensäure (AS). ρ (98 Gew.-% AS) 1,22 g/ml ρ (60 Gew.-% AS) 1,13 g/ml ρ (10 Gew.-% AS) 1,03 g/ml 52,62 ml 98 Gew.-% CHOOH mit 47,38 ml 10 Gew.-% CHOOH d) 0,5 M Salzsäure aus rauchender Salzsäure (37%). ρ (37 Gew.-% HCl) 1,183 g/ml (oder g/cm 3 ) 4,17 ml HCl mit 95,83 ml Wasser e) Ein 60 mg/l Eisenstandard aus Eisen(III)nitrat-Nonahydrat. 43,4 mg Fe(NO 3 ) 3 9H 2 O in 100 ml Wasser f) Ein 50 mg/l Nitratstandard aus Eisen(III)nitrat-Nonahydrat. 10,86 mg Fe(NO 3 ) 3 9H 2 O in 100 ml Wasser
2 Übungsblatt Seite 2 von 6 g) Eine 0,1 M Chlorid-Lösung aus Magnesiumchlorid. 0,476 g MgCl 2 in 100 ml Wasser Aufgaben Säure-Base-Titration: SB-1: ph-wert einer NaOH-Lösung Welchen ph-wert hat eine Lösung von 0,0005 mol/l NaOH? ph = 10,7 SB-2: ph-wert einer Essigsäurelösung Berechnen Sie den ph-wert einer Essigsäurelösung (HAc) der Konzentration 0,1 mol l -1. Die Säurekonstante der Essigsäure (für die Dissoziation: HAc H + + Ac - ) beträgt K S = 1, mol l -1. ph = 2,87 SB-3: Titrationskurve einer schwachen Säure Skizzieren Sie die Titrationskurve einer schwachen Säure und erklären Sie die Bereiche. SB-4: ph-wert einer Pufferlösung (Henderson-Hasselbach-Gleichung) Berechnen Sie den ph-wert einer Pufferlösung, die durch Lösen von 2 g wasserfreiem Natriumacetat in 200 ml einer Essigsäurelösung der Konzentration 0,1 mol/l hergestellt wurde. (Die dadurch bedingte geringfügige Volumenvergrößerung soll bei der Berechnungen unberücksichtigt bleiben; K S (HAc) = 1, mol/l). Wie ändert sich der ph-wert bei einer Verdünnung um den Faktor 10? ph = 4,83 SB-5: Säure-Base-Titration 0,123 g verunreinigte Soda (=Natriumcarbonat) erfordern zur vollständigen Neutralisation unter Verdrängung des Kohlendioxids 18,4 ml Schwefelsäure unbekannter Konzentration. 10 ml dieser Schwefelsäure neutralisieren 12,0 ml Natronlauge der Konzentration c(naoh) 0,1 mol/l.
3 Übungsblatt Seite 3 von 6 Geben Sie alle Reaktionsgleichungen an und berechnen Sie den Massenanteil des Natriumcarbonats in der verunreinigten Soda. ω(natriumcarbonat) = 95,14 Gew.-% Aufgaben Redox-Titration: R-1: Redoxgleichungen Metallisches Zinn löst sich in konzentrierter Salpetersäure unter Bildung von Zinnstein (SnO 2 ) und Stickstoffdioxid auf. Bestimmen Sie für diese Redoxreaktion die Oxidationsstufen der Edukte und Produkte und stellen Sie für diese Reaktion alle Teilgleichungen sowie die Gesamtgleichung nach dem im Seminar vorgestellten Schema auf. R-2: Redoxgleichungen Eine saure Kaliumpermanganat-Maßlösung stand mehrere Tage an Licht. Was kann in dieser Zeit passiert sein (mit Reaktionsgleichung)? Wie können Sie die Kaliumpermanganat-Konzentration der Maßlösung ermitteln (Stichworte!)? R-3: Redoxtitration Ein technisches Produkt soll auf seinen Gehalt an Mangan(IV)oxid untersucht werden. Dazu werden 0,185 g des Produktes mit konzentrierter Salzsäure behandelt, wobei Chlor und Mangan(II)chlorid entsteht. Das freigesetzte Chlor wird zur iodometrischen Bestimmung in eine Kaliumiodid-Lösung eingeleitet. Bei der anschließenden Titration werden 40 ml Natriumthiosulfatlösung der Konzentration 0,1 mol/l verbraucht. Berechnen Sie den Massenanteil an Mangan(IV)oxid im untersuchten technischen Produkt. Die Redoxreaktionen aller ablaufenden Reaktionen sind anzugeben. [M(O) = 15,999 g/mol; M(Mn) = 54,938 g/mol] ω(mangan(iv)oxid) = 94 Gew.-%
4 Übungsblatt Seite 4 von 6 R-4: Redoxtitration Der Gehalt an Arsenwasserstoff in einem Gasgemisch wurde folgendermaßen bestimmt: 3,0 l der Gasmischung im Normalzustand (1 mol = 22,4 l) wurden durch ein erhitztes Glasrohr geleitet. Das elementar abgeschiedene Arsen wurde dann in Arsenitionen AsO 3-3 umgewandelt und mit Iodlösung der Konzentration 0,05 mol/l titriert. Der Verbrauch bis zum Äquivalenzpunkt betrug 30,0 ml Iodlösung. Stellen Sie die Redoxteilgleichungen sowie die Gesamtgleichung auf und berechnen Sie den Volumenanteil des Arsenwasserstoff im Gasgemisch in %. ν(arsenwasserstoff) = 1,12 Vol.-% Aufgaben Komplexometrie: K-1: (a) Erläutern Sie in Stichworten wie ein Komplex allgemein aufgebaut ist. (b) Nennen Sie 2 Beispiele für anorganische Liganden! (c) Was versteht man unter einem Chelatliganden? K-2: Nomenklatur (a) Benennen Sie folgende Komplexe: [CoCl(NH 3 ) 5 ]Cl 2 K 3 [Co(NO 2 ) 6 ] [PtCl 4 (NH 3 ) 2 ] [Cr 2 (NH 3 ) 9 (OH) 2 ]Cl 4 (b) Geben Sie die Formeln folgender Verbindungen: Natrium-pentacyanonitrosylferrat(III) Natrium-tertahydroxodiaquaaluminat(III) Trinitrotriammincobalt(III) Diclorotetraamminplatin(IV)-sulfat
5 Übungsblatt Seite 5 von 6 K-3: Chelatkomlexe Geben Sie die Valenzstrichformeln folgender Verbindungen einschließlich (Partial-) Ladungen und freier Elektronenpaare an: (a) Ni(II)-Dimethylglyoxim-Komplex (b) Zn(II)-EDTA-Komplex K-4: Komplexometrische Bestimmung von Aluminium Der Aluminiumgehalt einer Lösung soll komplexometrisch bestimmt werden. Dazu werden 25 ml der Probe mit 50 ml einer 0,1 molaren EDTA-Lösung versetzt und mit Salzsäure angesäuert. Die Lösung wird gekocht und nach dem Abkühlen auf einen ph von 5-6 eingestellt. Als Indikator wird Xylenolorange verwendet. Bis zum Umschlagpunkt werden 17,25 ml einer 0,1 molaren Zinksulfatlösung verbraucht. (a) Wie nennt man diese Titrationsart? Weshalb wird keine direkte Titration des Aluminiums mit EDTA durchgeführt? Weshalb wird die Lösung gekocht? (b) Berechnen Sie die Konzentration des Aluminiums in g/l der unbekannten Probe. c(al) = 3,534 g/l Aufgaben Löslichkeit: L-1: Wieviel g folgender Substanzen können maximal in 100 ml H 2 O gelöst werden? (a) Ag 2 S (K L = 5, mol 3 /l 3 ) (b) PbSO 4 (K L = 1, mol 2 /l 2 ) a) m(ag 2 S) = 2, g b) m(pbso 4 ) = 3,46 mg
6 Übungsblatt Seite 6 von 6 L-2: Löslichkeit von Bleisulfid Sie fällen 0,1 mol/l Pb 2+ mit Sulfidionen. Berechnen Sie die Löslichkeit der Verbindung, wenn Sie (a) (b) eine äquivalente Menge S 2 zugeben. die doppelte Menge S 2 einsetzen. (K L (PbS) = mol 2 /l 2 ) a) L = 3, mol/l b) L c = mol/l L-3: Löslichkeit von Zinkhydroxid Zinkionen sollen aus einer Salzlösung durch Ausfällen als Hydroxid entfernt werden. Welcher ph-wert muss eingestellt werden um eine quantitative Fällung (Restkonzentration der Zinkionen in Lösung: mol/l) von Zinkhydroxid zu erreichen? Geben Sie hier auch die Reaktionsgleichung für die Fällung des Zink als Zinkhydroxid an. (K L = 3, mol 3 /L 3 ) ph= 8,74 L-4: Löslichkeit von Calciumoxalat Mit wie viel ml Wasser darf ein Calciumoxalatniederschlag gewaschen werden, wenn höchstens 0,2 mg Calciumoxalat in Lösung gehen dürfen? [M(C) = 12,01 g/mol; M(O) = 16,00 g/mol; M(Ca) = 40,08 g/mol] (K L (Calciumoxalat) = 1, mol 2 /L 2 ) V = 36,8mL L-5: Löslichkeit von Silbersalzen Eine Lösung enthält 0,10 mol/l Cl und 0,01 mol/l CrO 4 2. Berechnen Sie ob bei der allmählichen Zugabe von festem AgNO 3 zuerst AgCl oder Ag 2 CrO 4 ausfällt! (Annahme: Das Volumen bleibt durch die Feststoffzugabe unverändert!; (K L (AgCl) = 1, mol 2 /l 2 ; K L (Ag 2 CrO 4 ) = 1, mol 3 /l 3 ) c AgCl (Ag + ) = 1, mol/l c Ag2CrO4 (Ag + ) = 1, mol/l Es fällt zuerst AgCl aus.
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