Übungsaufgaben zum Selbsttest - Thema: Puffer

Hinweis:

Der Lerneffekt ist am größten, wenn man die Aufgaben zunächst schriftlich bearbeit, bevor man die Lösungen anklickt. 

Die Aufgaben, die mit einem Sternchen (*) versehen sind, sind als weiterführende Verständnisfragen anzusehen. (Im Einzelnen hängt das natürlich vom Ablauf des jeweiligen Chemie-Unterrichts ab.)

1

Wovon hängt die Säuremenge bzw. die Basenmenge ab, die ein bestimmtes Puffersystem abpuffern kann? Wovon hängt der pH-Wert ab, bei dem ein System puffert? Erläutern Sie vergleichend anhand der beiden folgenden Systeme:

System 1:

c(konj. Base) = 1,5 mol/l

c(Säure): = 1 mol/l

 

System 2:

c(konj. Base)= 0,15 mol/l

c(Säure)= 0,1 mol/l

2

Eine H2PO4-/HPO42- -Pufferlösung soll den pH-Wert 6,8 aufweisen. In welchem Konzentrationsverhältnis  müssen die beiden Ionensorten dann in der Pufferlösung vorliegen? 

[pKs von H2PO4-: 7,12] 

Welche HPO42--Konzentration liegt vor, wenn die Konzentration der H2PO4--Ionen 0,2 mol/l beträgt?

 

3

3.1  Ein Liter einer H2PO4-/HPO42- -Pufferlösung, die je 0,1 mol NaH2PO4 und Na2HPO4 enthält, soll durch Zugabe von Salzsäure auf den pH-Wert 7 eingestellt werden. Wie viel Milliliter Salzsäure (c(HCl) = 2 mol/l) sind dazu nötig? (Die Volumenänderung soll bei der Berechnung unberücksichtigt bleiben!)  [pKs-Wert H2PO4-: 7,12]

3.2  In diese Lösung (pH 7) gelangen   a) 0,01 mol H3O+-Ionen

                                                                       b) 0,05 mol OH- -Ionen 

Wie wirkt sich dies auf den pH-Wert der Lösung aus?

3.3  Welche pH-Wert-Veränderungen würden sich bei einem Vergleichsversuch mit 1 Liter Wasser ergeben? 

 

 

4

Berechnen Sie den pH-Wert einer Pufferlösung, die durch Vermischen von 100 ml Salzsäure (c(HCl) = 0,1 mol/l) , 600 ml Ammoniumchlorid-Lösung (c(NH4Cl) = 0,1 mol/l) und 300 ml Ammoniak-Lösung (c(NH3) = 0,2 mol/l) hergestellt wird.

 

5

Natriumbenzoeat C6H5COONa wird als Konvervierungsstoff für Ketchup, Mayonnaise u.a. verwendet. Wenn es in den Magen (pH = 1,4) gelangt, stellt sich ein Gleichgewicht zwischen Benzoesäure C6H5COOH und Benzoeationen ein, wobei das in den Magen gelangte Natriumbenzoeat den pH-Wert des Magensaftes nicht nennenswert verändert. Der pKS-Wert der Benzoesäure liegt bei pKS  = 4,2. Berechnen Sie das Verhältnis c(C6H5COOH) / c(C6H5COO-) im Magen nach dem Verzehr von Pommes frites mit Ketchup.

 

6

Die nachfolgende Abbildung zeigt die pH-Werte, die mit der Henderson-Hasselbalch-Gleichung für bestimmte Puffersysteme berechnet wurden. 

  1. Erklären Sie die unterschiedliche Lage der Kurven und ihren parallelen Verlauf mit der Henderson-Hasselbalch-Gleichung.

  2. Gelb unterlegt ist der Bereich, in dem Veränderungen in der Pufferzusammensetzung im Allgemeinen  toleriert werden. Welchen pH-Veränderungen entspricht dies?

  3. Wo müsste eine analoge Kurve für ein H2CO3/HCO3- -Puffersystem einzuzeichnen sein?

  4. In den Randbereichen des Diagramms liefert die Henderson-Hasselbalch-Gleichung keine sinnvollen Ergebnisse für pH-Wert-Berechnungen (z.B. eine HAc/Ac-Lösung mit c(HAc)=1 mol/l und c(NaAc)=10-5 mol/l. Berechnen Sie den pH-Wert mit der Henderson-Hasselbalch-Gleichung und vergleichen mit dem pH-Wert einer 1 molaren HAc-Lösung. Wo liegt der Fehler bei der Anwendung der Henderson-Hasselbalch-Gleichung?

  

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