Um den pH-Wert der Lösung zu berechnen, müssen wir zuerst die Stoffmenge (Mol) an Chlorwasserstoff (HCl) berechnen, die in 25 ml Gas enthalten ist. Dann bestimmen wir die Konzentration der HCl-Lösung, wenn diese in 2 Litern Wasser gelöst wird, und schließlich den pH-Wert der Lösung.
Um den pH-Wert der Lösung zu berechnen, müssen wir zuerst die Stoffmenge (Mol) an Chlorwasserstoff (HCl) berechnen, die in 25 ml Gas enthalten ist. Dann bestimmen wir die Konzentration der HCl-Lösung, wenn diese in 2 Litern Wasser gelöst wird, und schließlich den pH-Wert der Lösung.
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Um die Anzahl Mol von Chlorwasserstoff zu berechnen, benutzen wir das allgemeine Gasvolumen. Dieses ist für alle Gase gleich: 22,4 L/mol (22400ml/mol)
Somit gilt die Formel: Vm = V/n
Vm = Gaskonstante in L/mol
V = Volumen in Litern
n = Anzahl Mol
stellen wir die Formel nach gesuchtem n um und setzten wir gegebene Werte in die Formel ein:
n = V/Vm
$22400ml/mol / 25ml ≈ 0,001mol = 1*10^-3 mol$
Diese Menge wird nun auf 2 L verteilt. Dadurch haben wir die Konzentration von $1*10^-3 mol / 2L$. (C = n/V)
Um diese Menge auf einen Liter zu bekommen, damit wir den PH Wert berechnen können, brauchen wir nur durch die Anzahl Liter (also 2) zu Teilen:
$1*10^-3 / 2 = 0,5 *10^-3$
Berechnung des PH Werts:
Damit haben wir die Konzentration von $0,5 *10^-3 mol/l$.
Da HCl eine starke Säure ist, dissoziiert es vollständig in Wasser:
$HCl → H+ + Cl−$
Die Konzentration der H+-Ionen ist also gleich der Konzentration der HCl-Lösung:
$[H+] = 0,5 *10^-3 mol/l$
Der pH-Wert berechnet sich durch:
$pH = −log[H+]$
Einsetzen der Konzentration:
$pH = −log(0,5 *10^-3)$
Um dies zu berechnen verwenden wir das Logarithmusgesetz der Multiplikation:
$a × 10^−b = log(a) + log(10^−b)$
setzen wir unsere Zahlen ein:
$log (0,5×10^-3) = log(0,5) + log(10^-3)$
$= log(1/2) + (-3) = log(1)−log(2) +(-3)$
$= 0 − log(2) +(-3)$
Der Wert von log (2) ist ca. 0,3. damit ist
$-log (0,5×10^-3) ≈ 3,3 ≈ 3$
Damit ist der PH Wert ungefähr 3.
Den Logarithmus von Zahlen, wie 0,5 * 10^-3 zu berechnen ist selten aber nicht ausgeschlossen. Daher solltest du auch auf solche Fälle vorbereitet sein. Merke dir daher ungefähr:
Bis log (3) kannst du abrunden, ab log (4) kannst du aufrunden
log (1) = 0
log (2) ≈ 0,3
log (3) ≈ 0,48
log (4) ≈ 0,6
Dies liegt daran, dass es keine lineare, sondern eine logarithmische Skala ist.