Esercizi di chimica analitica titolazioni (I)


Le titolazioni costituiscono un mezzo efficace dell’analisi chimica quantitativa di tipo volumetrico per la determinazione della concentrazione di una specie presente in soluzione. Gli esercizi che vengono proposti in genere non sono puramente accademici ma si incontrano quotidianamente nella pratica di laboratorio.

Esercizi

  • Un campione di ematite contenente Fe2O3 avente massa 2.83 g viene solubilizzato in acido cloridrico concentrato e il volume della soluzione portato a 250.0 mL. Un volume di 25.0 mL di questa soluzione viene trattato con cloruro di stagno (II) che riduce il ferro (III) a ferro (II).

La soluzione ottenuta viene titolata con 26.4 mL di bicromato di potassio 0.0200 M.

Indicare le reazioni coinvolte e calcolare la percentuale di Fe2O3 presente nell’ematite.

Unendo la soluzione di cloruro di stagno (II) e ione Fe3+ avviene la reazione:

Sn2+(aq)+ 2 Fe3+(aq) → Sn4+(aq)+ 2 Fe2+(aq)

Lo ione Fe2+ ottenuto viene ossidato a Fe3+ dal bicromato che si riduce a cromo (III) secondo la reazione:

Cr2O72-(aq) + 14 H+(aq) + 6 Fe2+(aq) → 2 Cr3+(aq) + 6 Fe3+(aq) + 7 H2O(l)

Moli di bicromato = 0.0200 ∙ 0.0264 L = 0.000528

Il rapporto stechiometrico tra bicromato e ferro (II) è di 1:6

Moli di Fe2+ = 0.000528 ∙ 6 =0.00317

Poiché 1 mole di Fe2O3 contiene 2 moli di ferro (II):

Moli di Fe2O3 = 0.00317/2 =0.00158

Massa di Fe2O3 = 0.00158 mol ∙ 159.69 g/mol = 0.253 g

Essendo 159.69 la massa molare di Fe2O3

In 25.0 mL della soluzione sono quindi contenuti 0.253 g di Fe2O3. Nella soluzione originaria avente volume 250.0 mL sono quindi contenuti:

0.253 ∙ 250.0/25.0 = 2.53 g di Fe2O3

La percentuale di Fe2O3 nel campione di ematite vale:

2.53 ∙ 100/2.83 = 89.4%

 

  • Per determinare la concentrazione di Fe2+ e di Fe3+ contenuti in una soluzione si sono dapprima titolati 25.0 mL con 22.5 mL di una soluzione 0.0200 M di permanganato di potassio e un’altra aliquota di 25.0 mL della soluzione è stata trattata dapprima un riducente in grado di ridurre il ferro (III) a ferro (II) e successivamente titolata con 37.6 mL di permanganato di potassio 0.0200 M. calcolare la concentrazione molare di Fe2+ e di Fe3+ contenuti nella soluzione.

Il permanganato ossida il ferro (II)  a ferro (III) riducendosi a Mn2+ secondo la reazione:

MnO4(aq) + 8 H+(aq) + 5 Fe2+(aq) → Mn2+(aq) + 5 Fe3+(aq) + 4 H2O(l)

Moli di permanganato utilizzati nella prima titolazione = 0.0200 ∙ 0.0225 L = 0.000450

Il rapporto stechiometrico tra permanganato e ferro (II) è di 1:5 quindi:

Moli di Fe2+ = 0.000450 ∙ 5 = 0.00225

[Fe2+] = 0.00225/0.0250 L=0.0900 M

Nella seconda titolazione viene titolato sia il ferro (II) inizialmente presente che il ferro (III) che è stato ridotto a ferro (II)

Moli di permanganato = 0.0200 ∙ 0.0376 L = 0.000752

Moli di Fe2+ = 0.000752 ∙ 5 = 0.00376

Le moli di ferro (III) si ottengono per differenza tra quelle determinate nella seconda titolazione e quelle determinate nella prima titolazione:

Moli di Fe3+ = 0.00376 – 0.00225 = 0.00151

[Fe3+] = 0.00151/0.0250 L = 0.0604 M

  • Un campione impuro di bicromato di potassio avente massa 1.01 g viene sciolto in acido solforico diluito e la soluzione viene portata a un volume di 250.0 mL. Un’aliquota di questa soluzione del volume di 25.0 mL viene trattata con un eccesso di ioduro di potassio che si ossida a iodio riducendo il bicromato a cromo (III). Lo iodio liberato viene titolato da 20.0 mL di una soluzione di tiosolfato di sodio 0.100 M che si ossida a tetrationato riducendo lo iodio a ioduro

Calcolare la percentuale di bicromato di potassio contenuto nella soluzione iniziale

La reazione tra bicromato e ioduro è la seguente:

Cr2O72-(aq) + 6 I(aq) + 14 H+(aq) → 2 Cr3+(aq) + 3 I2(aq) + 7 H2O(l)

Mentre la reazione tra iodio e tiosolfato è:

2 S2O32-(aq) + I2(aq) → S4O62-(aq) + 2 I(aq)

Moli di tiosolfato = 0.100 ∙ 0.0200 L = 0.00200

Il rapporto stechiometrico tra tiosolfato e iodio è di 2:1

Moli di iodio titolate = 0.00200/2 = 0.00100

Ciò implica che dalla prima reazione si sono ottenute 0.00100 moli di iodio

Il rapporto stechiometrico tra bicromato e iodio è di 1:3 quindi:

Moli di bicromato = 0.00100/3=0.000333

Queste moli di bicromato di potassio sono contenute in 25.0 mL di soluzione

Moli di bicromato contenute in 250.0 mL di soluzione = 0.000333 ∙ 250.0/25.0= 0.00333

Massa di bicromato di potassio = 0.00333 mol ∙ 294.185 g/mol = 0.981 g

% di bicromato presente in 1.01 g di campione impuro = 0.981 ∙ 100/1.01 = 97.1 %

Autore: Chimicamo

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