Es gilt beim Äquivalenzpunkt: n(Base) = n(Säure)
mit c=n/V erhält man:
c(Base)·V(Base) = c(Säure)·V(Säure)
c(Säure) = c(Base)·V(Base)/V(Säure)
c(Säure) = 0.1M · 30ml / 20 ml = 0.15 M = 0.15 mol/l

Die Titration einer Säure (20 ml, unbekannte Konzentration) mit einer Base (0.1 M) benötigt bis zum Äquivalenzpunkt 30 ml der Base. Berechne daraus die Konzentrationen der Säure.

Ausgehend vom pH-Wert kann nun für die starke Säure HCl sowie für die schwache Säure Essigsäure die Konzentration berechnet werden:

1. Starke Säure: HCl
   pH = -log(c(H₃O⁺)), c(H₃O⁺) = 10^-pH = 0.000015 mol/l
   c = n/V resp. n = c · V
   n = 0.000015 · 1.0 l = 0.000015 mol
2. Schwache Säure: Essigsäure
   pH = 1/2(pKs-log(HA)), c(HA) = …
   n = c·V =
3. Nun wird zu jeder Lösung 1 Liter reines Wasser zugegeben, mit c=n/V ergibt sich somit folgendes
4. HCl: pH = -log(c(H₃O⁺)) = -log(n/V)
   pH = log

… noch nicht fertig ! ….

Gegeben sei jeweils ein Liter zweier Lösungen A und B mit dem gleichen Start-pH von 4.8. A sei eine Salzsäurelösung, B eine Essigsäurelösung.
Nun wird zu jeder Lösung ein Liter Wasser zugegeben.

1. Berechne den neuen pH-Wert der Lösung A sowie B
2. Bei welcher Lösung hat man eine grössere Veränderung des pH-Wertes, begründe

Hinweis: HCl ist eine starke Säure (pKs < 0), Essigsäure eine schwache Säure (pKs > 0)

1. c=n/V → n=c·V
       · 80 ml 0.05 M HCl → n(HCl)=0.004 mol
       · 100 ml 0.01 NaOH → n(NaOH)=0.001 mol
       · übrig bleiben bei der Neutralisationsreaktion 0.003 mol HCl
       · Beachte: totales Volumen 80ml + 100 ml
       · pH=-log(0.003/0.18) = 1.78
2. · 60 ml 0.015 M KOH → n(KOH)=0.0009 mol
       · 30 ml 0.2 M HCl → n(HCl)=0.006mol
       · Beachte, dass KOH sich ähnlich verhält wie NaOH, also auch eine Base ist
       · übrig bleiben bei der Neutralisationsreaktion 0.0051 mol HCl
       · Beachte: totales Volumen 60ml + 30 ml
       · pH=-log(0.0051/0.09) = 1.25
3. · Start-pH: pH=-log(0.2) = 0.7
       · Zehnfache verdünnung heisst, dass zu den 10 ml noch zusätzliche 90 ml dest. Wasser gegeben wird
       · 10 ml 0.2 M HCl → n(HCl)=0.002 mol resp. 0.002 mol
       · n(HCl)=0.002 mol → 0.002 mol H⁺
       · Totales Volumen: 10ml+90ml=100 ml
       · pH=-log(0.002/0.1) = 1.7
       · Anstieg um eine pH-Einheit macht bei zehnfacher Verdünnung Sinn
      
   

   ---

       · 1 g Ca(OH)₂ → n(Ca(OH)₂)=1/74.1=0.0135 mol
       · n(Ca(OH)₂)=0.0135 mol → n(OH^–)=2·0.0135= 0.027 mol
       · Neutralisationsreaktion: 0.002 mol H sowie 0.027 mol OH^–
       · übrig bleiben 0.025 mol OH^–
       · totales Volumen: 100 ml
       · pOH=-log(0.025/0.1)=0.6 → pH=14-0.6=13.4

Berechne den pH-Wert folgender Mischungen.

1. Zu 80 ml einer 0.05 M Salzsäurelösung werden 100 ml einer 0.01 M Natronlaugenlösung gegeben.
2. Zu 60 ml einer 0.015 KOH-Lösung werden 30 ml 0.2 M Salzsäurelösung gegeben.
3. 10 ml 0.2 M Salzsäurelösung werden zuerst zehnfach verdünnt und dann mit 1.0 g Ca(OH)₂ versetzt.

Formuliere die Neutralisationsreaktionen in Ionenschreibweise und bilde die entsprechenden Salze, analog zur Aufgabe a).

1. Start-pH: pH=-log(0.03) = 1.5
       Eine hunderfache Verdünnung heisst, dass auf ein Teil Lösung 99 Teile Wasser kommen
       z.B. 1 ml der 0.03 M Lösung plus 99 ml Wasser
       · 1000 ml ≙ 0.03 mol H⁺
       · 1 ml → 0.00003 mol H⁺
       · pH=-log(0.00003/0.001)=1.52
       · Beachte, dass 99 ml Wasser zugegeben werden
       · pH=-log(0.00003/(0.001+0.099)) = 3.52
       Beachte, dass sich der Anstieg um zwei Zehnerpotenzen hinsichtlich der
       H⁺ Konzentration ändert, ob um 2 Einheiten beim pH-Wert
2. Start-pH: pH=-log(0.05) = 1.3
       · 20 ml 0.05 M HCl heissen:
       · 1000 ml ≙ 0.05 mol H⁺
       · 20 ml → 0.001 mol H⁺
       · Beachte, dass 100 ml Wasser zugegeben werden
       · neuer pH: pH=log(n/V)=-log(0.001/(0.02+0.1))= 2.079
3. Start-pH: pOH=-log(0.2)=0.7, pH=14-0.7= 13.3
       · 1000 ml ≙ 0.2 mol OH^–
       · 50 ml → 0.01 mol OH^–
       · Beachte, dass 100 ml Wasser zugegeben werden
       · pOH=-log(0.01/(0.05+0.1))=1.18
       · pH=14-1.18=12.82

Berechne die pH-Werte folgender Lösungen, das Lösungsmittel sei immer reines Wasser:

1. Eine 0.03 molare HCl-Lösung wird hundertfach verdünnt.
   Berechne den pH vor und nach der Verdünnung
2. 20 ml 0.05 M HCl wird mit 100 ml destilliertem Wasser verdünnt.
   Berechne den pH vor und nach der Verdünnung
3. Zu 50 ml einer 0.2 molaren NaOH-Lösung wird 100 ml destilliertes Wasser gegeben.
   Berechne den pH vor und nach der Verdünnung