Stoffmengenanteil x herausfinden?

Hallo!

Aufgabe: Nimm an, SO2 ist das einzige Gas, welches den pH-Wert des Regens, welcher 4,5 beträgt, beeinflusst. Berechne den Stoffmengenanteil x an Schwefeldioxid in der Luft in ppb. Gegebene Daten: Henry-Löslichkeitskonstante vom Schwefeldioxid H= 1,3 * 10^-6 mol/(L*Pa); p= 1013 hPa, pKs(H2SO3)= 1,9.

Hinweis: Nur die erste Dissoziationsstufe soll berücksichtigt werden.

Ich habe hier diese Aufgabe, die ich lösen muss. Ich vermute, es gibt zur Berechnung dieser Aufgabe 2 möglichen Lösungswege. Der erste ist über das Henry Gesetz und der andere ist über die Ermittlung der Konzentration eines Stoffes mithilfe des pH- und pKs-Werts. Ich habe aber bei beiden Lösungswegen keine Ahnung, wie ich die Aufgabe lösen kann. Ich habe über das Henry Gesetz viel recherchiert, aber ich scheiter daran, den zum Lösen der Aufgabe notwendigen Partialdruck p des Schwefeldioxids herauszufinden.

Kann mir jemand bitte helfen?

Answer 1

[Picus48]

Die Aufgabe umfasst doch offensichtlich 2 Teilrechnungen. Der erste Teil ist die Bestimmung derjenigen H₂SO₃-Konzentration, bei der sich im Regenwasser ein pH-Wert von 4,5 einstellt. Beim zweiten Teil gilt es herauszufinden, bei welchem Gehalt an SO₂-Gas in der Luft sich ein Gleichgewicht einstellt, welches zu der errechneten Sulfitkonzentration im Regenwasser führt.

Den ersten Teil kann ich aus der Lamäng erledigen. Ich habe das parallel einmal über das Massenwirkungsgesetz gerechnet weil die schweflige Säure mit einem pKs von 1,9 nicht unbedingt als sehr starke Säure daherkommt und einmal über die Näherung für starke Säuren. In beiden Fällen erzielt man ein fast identisches Ergebnis. Der Einfachheit halber hier nur die Rechnung für starke Säuren. Die Protolysegleichung für die erste Protolysestufe ist:

H₂SO₃ + H₂O ↔ HSO₃⁻ + H₃O⁺ (1)

Für starke Säuren nimmt man näherungsweise an, dass sie vollständig dissoziiert sind und somit das Gleichgewicht der Protolysereaktion vollständig auf der rechten Seite der Reaktion liegt. Das heißt, in diesem Fall ist alles an H₂SO₃ zu HSO₃⁻ und H₃O⁺ geworden. Es gilt daher:

c_H₂SO₃ = c_H₃O⁺ (2)

Der pH-Wert ist nun definiert als der negative dekadische log der H₃O⁺-Ionenkonzentration.

pH = -log(c_H₃O⁺) (3)

Mit Gleichung (2) kann man also schreiben:

pH = -log(c_H₂SO₃) (4)

oder

10^-pH = c_H₂SO₃

10^-4,5 = 3,16 * 10⁻⁵

c_H₂SO₃ = 3,16 * 10⁻⁵ mol/L

Die Rechnung über das Massenwirkungsgesetz lieferte einen Wert von 3,17 * 10⁻⁵.

Soweit so gut... hoffe ich. Mit dem Henry bin ich nicht mehr sehr vertraut und muss nachlesen. Also dann kommt vielleicht morgen des Dramas zweiter Teil oder ein freundlicher Kollege erledigt es vorher.

Comments

[Picus48]

Für die Löslichkeitskonstante H^cp gilt:

H^cp = c_l/p

c_l = 3,16 * 10⁻⁵ mol/L

H^cp = 1,3 * 10^-6 mol/(L*Pa)

Damit ergibt sich für den Partialdruck der Schwefligen Säure:

p = 24,3 Pa

Für den Zusammenhang zwischen Teilchenzahlen und Drücken gilt folgender Zusammenhang:

n_i/n_gesamt = p_i/p_gesamt

n_i/n_gesamt = 24,3 Pa/101300 Pa =240 ppm

[biggie193]

Ich bedanke mich ganz herzlich bei Ihnen. Ihre Lösung ist mir sehr hilfreich und sinnvoll.

LG Biggie