Calcoli quantitativi in chimica analitica: esercizi

La chimica analitica si occupa, oltre che della determinazione qualitativa di un campione, anche di quella quantitativa di un campione utilizzando le tecniche più svariate dall’analisi gravimetrica a quella volumetrica, dall’analisi strumentale che sfrutta metodi elettrochimici a quella che si avvale dell’interazione radiazione materia fino alle tecniche cromatografiche.

Nell’ambito dell’analisi volumetrica si usano le titolazioni che possono essere di vari tipi tra cui acido-base, ossidimetriche, complessometriche, per precipitazione.

Vengono proposti alcuni problemi relativi alla determinazione quantitativa di un analita utilizzando una tecnica volumetrica.

Esercizi

  • Un campione di massa 0.4891 g contenente ferro viene solubilizzato con HCl e tutto il ferro in esso presente viene portato a ferro (II) che viene titolato con bicromato di potassio. Calcolare la percentuale di ferro nel campione espressa come % m/m in Fe2O3 se sono stati impiegati 36.92 mL di bicromato di potassio 0.02153 M per raggiungere il punto finale

Occorre innanzi tutto scrivere la reazione tra il ferro (II) e il bicromato di potassio:

Cr2O72- + 6 Fe2+ + 14 H+ → 2 Cr3+ + 6 Fe3+ + 7 H2O

Le moli di bicromato utilizzate per raggiungere il punto finale sono pari a:

moli di bicromato = 0.03692 L ∙ 0.02153 mol/L = 0.0007949

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

Moli di Fe2+ = 0.0007949 ∙ 6 = 0.004769

Moli di Fe2O3 = 0.004769/2 = 0.002385

Massa di  Fe2O3 = 0.002385 mol ∙ 159.69 g/mol = 0.3808 g

% m/m di Fe2O3 nel campione = 0.3808 ∙ 100/0.4891 = 77.86

  • Un campione di candeggina avente volume pari a 25.00 mL viene diluito a 1000 mL. Vengono prelevati 25.0 mL della e posti in una beuta un eccesso di ioduro di potassio il quale riduce lo ione ClO a Cl trasformandosi in I3. Lo ione triioduro ottenuto viene titolato con 8.96 mL di una soluzione di tiosolfato di sodio 0.09892 M. Determinare la quantità di ipoclorito di sodio presente nel campione espressa in % m/V

Occorre scrivere:

  1. a) la reazione tra ipoclorito e ioduro:

OCl +3 I + 2 H+ → Cl + I3 + H2O

  1. b) la reazione del triioduro con il tiosolfato

I3 + 2 S2O32- → 3 I + S4O62-

Le moli di tiosolfato utilizzate nella titolazione del triioduro sono:

moli di tiosolfato = 0.00896 M ∙ 0.09892 mol/L = 8.86 ∙ 10-4

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

Moli di triioduro = 8.86 ∙ 10-4/2 = 4.43 ∙ 10-4

Il rapporto stechiometrico tra triioduro e ipoclorito è di 1:1 pertanto le moli di ipoclorito presenti in 25.0 mL della soluzione diluita sono 4.43 ∙ 10-4

Le moli di ipoclorito contenute in 1000 mL sono pari a 1000 ∙  4.43 ∙ 10-4/25.0 = 0.0177

La massa di ipoclorito di sodio è quindi pari a 0.0177 mol ∙ 74.44 g/mol = 1.32 g che corrisponde alla massa di ipoclorito contenuta nella soluzione iniziale di 25.00 mL

% m/V = 1.32 x 100/25.00= 5.28

  • La concentrazione del biossido di azoto presente nell’aria viene determinata ossidando NO2 a HNO3 con una soluzione di perossido di idrogeno e titolando l’acido nitrico con NaOH. Calcolare la concentrazione di NO2 in mg/L se 5.00 L di aria richiedono 9.14 mL di NaOH 0.01012 M per raggiungere il punto finale

La reazione di ossidazione del biossido di azoto con perossido di idrogeno è:

2 NO2 + H2O2 → 2 HNO3

In cui il rapporto tra NO2 e HNO3 è di 2:2 ovvero di 1:1

La reazione che avviene nel corso della titolazione è:

HNO3 + NaOH = NaNO3 + H2O

In cui il rapporto tra acido nitrico e idrossido di sodio è di 1:1

Moli di NaOH = 0.00914 ∙ 0.01012 mol/L = 9.25 ∙ 10-5

Moli di NaOH = moli di HNO3 = moli di NO2 = 9.25 ∙ 10-5

Massa di NO2 = 9.25 ∙ 10-5 ∙ 46.0047 g/mol = 0.00426 g = 4.26 mg

Concentrazione di NO2 = 4.26 mg/5.00 L = 0.852 mg/L

Author: Chimicamo

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