Titratie: Zuren en Basen
Opgave 1
Bij een titratie wordt \(24,2 \ \mathrm{mL}\) \(0,142 \ \mathrm{M}\) natronloog toegevoegd aan \(26,2 \ \mathrm{mL}\) zwavelzuur.
Bereken de molariteit van de zwavelzuur-oplossing.
Uitwerking
Gegeven: \(24,2 \cdot 10^{-3} \ \mathrm{L}\) \(0,142 \ \mathrm{M}\) \(\mathrm{NaOH}\)-oplossing
Gevraagd: \(26,2 \cdot 10^{-3} \ \mathrm{L}\) \(??? \ \mathrm{M}\) \(\mathrm{H_2SO_4}\)-oplossing
Reactie- en oplosvergelijkingen:
Oplosvergelijking natronloog: \(\mathrm{NaOH \rightarrow Na^++OH^-}\) (reactie 1)
Reactie zwavelzuur in water: \(\mathrm{H_2SO_4+ 2 \ H_2O \rightarrow 2 \ H_3O^++SO_4^{2-}}\) (reactie 2)
Zuur-base reactie tijdens titratie: \(\mathrm{H_3O^+ + OH^- \rightarrow 2 \ H_2O}\) (reactie 3)
\(\mathrm{molariteit = \frac{mol}{L}}\)
\(0,142=\frac{\mathrm{mol}}{24,2 \cdot 10^{-3}}\)
\(24,2 \cdot 10^{-3} \cdot 0,142 =3,4364 \cdot 10^{-3} \ \mathrm{mol \ NaOH}\)
Uit reactie 1 volgt \(\mathrm{NaOH:OH^-}=1:1\), dus \(3,4364 \cdot 10^{-3} \ \mathrm{mol \ OH^-}\)
Uit reactie 3 volgt \(\mathrm{OH^-:H_3O^+=1:1}\), dus \(3,4364 \cdot 10^{-3} \ \mathrm{mol \ H_3O^+}\)
Uit reactie 2 volgt \(\mathrm{H_3O^+:H_2SO_4}=2:1\), dus \(\frac{3,4364 \cdot 10^{-3}}{2}=1,7182 \cdot 10^{-3} \ \mathrm{mol \ H_2SO_4}\)
\(\mathrm{molariteit = \frac{mol}{L}}\)
\(\mathrm{molariteit}=\frac{1,7182 \cdot 10^{-3}}{26,2 \cdot 10^{-3}}=0,0656 \ \mathrm{M \ H_2SO_4}\)-oplossing.
Opgave 2
Een scheikundedocent heeft een pot natronloog met een onbekende molariteit. Om de molariteit te bepalen, voert hij een titratie uit met \(0,0942 \ \mathrm{M}\) zoutzuur. Hij pipetteert \(2,00 \ \mathrm{mL}\) natronloog en voegt hier \(23,00 \ \mathrm{mL}\) water aan toe. Het equivalentiepunt wordt bereikt als er \(20,53 \ \mathrm{mL}\) zoutzuur is toegevoegd.
Bereken de molariteit van het natronloog in de pot.
Uitwerking
Gegeven: \(20,53 \cdot 10^{-3} \ \mathrm{L}\) \(0,0942 \ \mathrm{M}\) \(\mathrm{HCl (aq)}\)
Gevraagd: \(2,00 \cdot 10^{-3} \ \mathrm{L}\) \(??? \ \mathrm{M}\) \(\mathrm{NaOH}\)-oplossing
Reactie- en oplosvergelijkingen:
Oplosvergelijking natronloog: \(\mathrm{NaOH \rightarrow Na^++OH^-}\) (reactie 1)
Reactie waterstofchloride in water: \(\mathrm{HCl+H_2O \rightarrow H_3O^++Cl^-}\) (reactie 2)
Zuur-base reactie tijdens titratie: \(\mathrm{H_3O^+ + OH^- \rightarrow 2 \ H_2O}\) (reactie 3)
\(\mathrm{molariteit = \frac{mol}{L}}\)
\(0,0942=\frac{\mathrm{mol}}{20,53 \cdot 10^{-3}}\)
\(20,53 \cdot 10^{-3} \cdot 0,0942 =1,933926 \cdot 10^{-3} \ \mathrm{mol \ HCl}\)
Uit reactie 2 volgt \(\mathrm{HCl:H_3O^+}=1:1\), dus \(1,933926 \cdot 10^{-3} \ \mathrm{mol \ H_3O^+}\)
Uit reactie 3 volgt \(\mathrm{H_3O^+:OH^-=1:1}\), dus \(1,933926 \cdot 10^{-3} \ \mathrm{mol \ OH^-}\)
Uit reactie 1 volgt \(\mathrm{OH^-:NaOH}=1:1\), dus \(1,933926 \cdot 10^{-3} \ \mathrm{mol \ NaOH}\)
\(\mathrm{molariteit = \frac{mol}{L}}\)
\(\mathrm{molariteit}=\frac{1,933926 \cdot 10^{-3}}{2,00 \cdot 10^{-3}}=0,967 \ \mathrm{M \ NaOH}\)-oplossing.
Opgave 3
Duuk wil met behulp van terugtitratie het massapercentage calciumcarbonaat in een krijtje bepalen. Hij voegt bij \(20,0 \ \mathrm{mL}\) \(0,347 \ \mathrm{M}\) zoutzuur een stukje krijt van \(0,30 \ \mathrm{g}\). Het reactiemengsel wordt verwarmd, zodat het ontstane gas uit de oplossing verdwijnt. Nadat de oplossing is afgekoeld, titreert hij de oplossing met \(0,143 \ \mathrm{M}\) kaliloog. Er is \(14,7 \ \mathrm{mL}\) kaliloog nodig om het eindpunt te bereiken.
Bereken het massapercentage calciumcarbonaat in krijt.
Uitwerking
Gegeven:
\(20,0 \ \mathrm{mL}\) \(0,347 \ \mathrm{M}\) \(\mathrm{HCl}\)-oplossing
\(14,7 \ \mathrm{mL}\) \(0,143 \ \mathrm{M}\) \(\mathrm{KOH}\)-oplossing
\(0,30 \ \mathrm{g}\) krijt
Gevraagd: Massapercentage calciumcarbonaat (\(\mathrm{CaCO_3}\)) in krijt.
Reactie- en oplosvergelijkingen:
Waterstofchloride in water: \(\mathrm{HCl + H_2O \rightarrow H_3O^+ + Cl^-}\)
Oplosvergelijking kaliumhydroxide: \(\mathrm{KOH \rightarrow K^+ + OH^-}\)
Reactie 1: \(\mathrm{2 \ H_3O^+ +CaCO_3 \rightarrow Ca^{2+} + CO_2 + 3 \ H_2O}\)
Reactie 2: \(\mathrm{H_3O^+ + OH^- \rightarrow 2 \ H_2O}\)
\(\mathrm{molariteit =\frac{mol}{L}}\)
\(0,347=\frac{\mathrm{mol}}{0,020}\)
\(0,347 \cdot 0,020 = 6,94 \cdot 10^{-3} \ \mathrm{mol \ HCl}\)
Molverhouding \(\mathrm{HCl : H_3O^+ = 1:1}\),
dus \(6,94 \cdot 10^{-3} \ \mathrm{mol \ H_3O^+}\)
\(\mathrm{molariteit =\frac{mol}{L}}\)
\(0,143=\frac{\mathrm{mol}}{0,0147}\)
\(0,143 \cdot 0,0147 = 2,1021 \cdot 10^{-3} \ \mathrm{mol \ KOH}\)
Molverhouding \(\mathrm{KOH : OH^- = 1:1}\),
dus \(2,1021 \cdot 10^{-3} \ \mathrm{mol \ KOH}\)
Molverhouding \(\mathrm{OH^- : H_3O^+ = 1:1}\),
dus er heeft \(2,1021 \cdot 10^{-3} \ \mathrm{mol \ H_3O^+}\) gereageerd in de tweede reactie.
Er heeft \(6,94 \cdot 10^{-3} – 2,1021 \cdot 10^{-3} = 4,8379 \cdot 10^{-3} \ \mathrm{mol \ H_3O^+}\) gereageerd in de eerste reactie.
Molverhouding \(\mathrm{H_3O^+ : CaCO_3 = 2 : 1}\),
dus \(2,41895 \cdot 10^{-3} \ \mathrm{mol \ CaCO_3}\)
\(\mathrm{molaire \ massa = \frac{gram}{mol}}\)
Molaire massa \(\mathrm{CaCO_3}=100,09 \ \mathrm{g \ mol^{-1}}\)
\(100,09 = \frac{\mathrm{gram}}{2,41895 \cdot 10^{-3}}\)
\(100,09 \ \cdot 2,41895 \cdot 10^{-3}= 0,24211 \ \mathrm{g \ CaCO_3}\)
\(\mathrm{massapercentage = \frac{massa \ deel}{massa \ geheel}} \cdot 100 \%\)
\(\mathrm{massapercentage} = \frac{0,24211}{0,30} = 81 \%\)