Frage von JainaJaina, 65

Frage an Chemiker/Chemiestudenten Kann mir bitte jemand helfen?

Es soll eine 3 M Pufferlösung aus Cyansäure (HOCN) und Kaliumcyanat(KOCN) mit einem ph=2,7 hergestellt werden.Welche Mengen in g müssen für 1,5 Liter Pufferlösung eingewogen werden? M(HOCN)=43 g/mol M(KOCN)=81 g/mol pks(HOCN)= 3,59

keiner konnte mir da so richtig weiter helfen..brauche dringend Hilfe :( ich weiß nur, dass die Henderson-Haselbalch Gleichung angewendet werden muss.

Expertenantwort
von indiachinacook, Community-Experte für Chemie, 21

eine 3 M Pufferlösung aus Cyansäure (HOCN) und Kaliumcyanat(KOCN) mit einem ph=2,7

Wenn ich die Aufgabe richtig verstehe, dann meinst Du: Die Summe der Kon­zentra­tionen von KOCN und HOCH soll 3 mol/l betragen, und der pH-Wert soll 2.70 sein. Da der pKₐ von HOCN 3.59 beträgt, muß der Puffer ziemlich un­sym­metrisch sein.

Du brauchst dazu eine Lösung, die  2.659626 mol/l HOCN und 0.340374 mol/l KOCN enthält. Nach der Henderson–Hasselbalch-Gleichung hat diese Suppe einen pH von 2.6971, aber für eine so starke Säure ist das nicht soo genau; mit numerischer Lösung des MWG kommt der pH für dieses Verhältnis genau auf 2.7000 heraus. Wegen der sehr hohen Kon­zentra­tionen kriegst Du aber eh auch zusätz­liche Fehler über die Aktivitäts­koeffizienten rein. Die genaue Rechnung ist also eine Fleiß­aufgabe aus rein didaktischen Gründen.

Für die Einwaagen brauchst Du also 174.07 g HOCN und 108.64 g KOCN. Ich glaube nicht, daß Du diese Lösung praktisch her­stellen sollst, falls aber doch weise ich darauf hin, daß HOCN bzw. eigentlich eher HCNO ein ziemliches Miststück ist (und daß man sie auch nicht vernünftig einwiegen kann).

Expertenantwort
von TomRichter, Community-Experte für Chemie, 18

> ich weiß nur, dass die Henderson-Haselbalch Gleichung angewendet werden muss.

Und was hindert Dich daran, sie anzuwenden? Ich verstehe Dein Problem nicht. Die Gleichung kennst Du anscheinend - falls Du nur den Namen kennst, kannst Du sie leicht nachschlagen, Google ignoriert Deinen Tippfehler.

Du bekommst das Verhältnis der Konzentrationen an HOCN und OCN-, außerdem weißt Du, dass die Summe 3 Mol/l ist, und dass ein Teil der OCN- aus der Säure stammt (gleiche Konzentration wie die H+) und der Rest aus dem Salz.

Antwort
von FreundGottes, 18

Du weißt [OCN-]=3 und log([H+])=-2,7 . Gesucht ist [HOCN]. Und du weißt

([OCN-] * [H+]) / [HOCN] = 10^-3,59

du logarithmierst beide Seiten der Gleichung erhältst

log(3) + (-2,7) - log([HOCN]) = -3,59

- log([HOCN]) = -3,59 -0,47712 +2,7 = -1,36712

[HOCN] = 23,29

Das heißt für einen Liter brauchst du 3 Mol KOCN und 23,29 Mol HOCN und erhältst dann einen pH-Wert von 2,7. 

Den Rest kannst du alleine.

Kommentar von indiachinacook ,

Richtig gerechnet, aber abei so absurd aberwitzig hohen Kon­zentra­tio­nen ent­steht der Ver­dacht, daß irgend­etwas an der Auf­gaben­stellung nicht stimmt.

Antwort
von FreundGottes, 15

Ich habe mich vertan in den Voraussetzungen. Es gilt einfach

2,7 = 3,59 + log ([HOCN]/[OCN-])

log ([HOCN]/[OCN-]) = -0,89

[HOCN]/[OCN-] = 0,128825, mit [OCN-]=3 ergibt sich

[HOCN] = 0,3865

bezogen auf 1L. Auf 1,5L und Massen kannst du selbst umrechnen.

Kommentar von indiachinacook ,

Da hast Du Dich zum Schlechteren verbessert. Der pH Deiner Lösung aus 0.3865 mol/l HOCN und 3 mol/l KOCN ist 4.48.

Der gewünschte pH ist kleiner als der pKₐ, also sollte man auf jeden Fall mehr Säure als Salz nehmen.

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