Esercizi svolti sulle titolazioni

Sono proposti esercizi svolti sulle  titolazioni  che costituiscono un metodo per determinare la concentrazione di una soluzione a titolo approssimato.

Per eseguire una titolazione bisogna disporre di un titolante a titolo noto preventivamente standardizzato ed inoltre è necessario che abbia una concentrazione idonea per titolare la soluzione a concentrazione incognita.

Esercizi svolti sulle  titolazioni

1) Una soluzione acquosa di una base debole (Kb= 6.45 ∙ 10-5) ha pH = 11.12. Calcolare quanti cm3 di una soluzione di acido perclorico 1.10 ∙ 10-2 M sono necessari per titolare 250 cm3 di una soluzione di una base.

Detta MOH la base debole, essa si dissocia secondo l’equilibrio:

MOH ⇌ M+ + OH

Viene detto nel testo dell’esercizio che il pH ha un valore pari a 11.12 e conseguentemente poiché pH + pOH = 14 si ha:

pOH = 14 – pH = 14 – 11.12 = 2.88

Ricordando che

pOH = – log [OH]

ci si può ricavare la concentrazione degli ioni OH applicando la formula:

[OH] = 10-pOH

da cui:

[OH] = 10– 2.88 = 0.00132 M

Dall’espressione di Kb = [M+ ][ OH] / [MOH] sapendo che all’equilibrio [M+ ]=[ OH] ci possiamo calcolare [MOH]:

6.45 ∙10-5 = (0.00132)(0.00132) / [MOH]

Da cui:

[MOH] = 0.0270 M

Secondo la definizione di molarità:

M = moli di soluto / volume di solvente espresso in Litri (o dm3)

si ricava:

moli di soluto = Molarità ∙volume di solvente espresso in Litri (o dm3)

convertiamo il volume in dm3:

V = 0.0250 dm3

moli di MOH = 0.0270  mol/L ∙ 0.0250 dm3 = 6.75 ∙ 10-4

Per titolare 6.75 ∙ 10-4 moli di MOH occorreranno altrettante moli di acido perclorico HClO4 (acido forte)

Da cui, ricavando il volume nell’espressione della molarità si ha:

volume di solvente espresso in Litri o dm3) = moli di soluto / molarità

 Sostituendo i valori noti si ha:

Volume di HClO4 = 6.75 ∙ 10-4 moli / 1.10 ∙ 10-2 = 0.0614 dm3 = 61.4 cm3

2) 20.0 cm3 di una soluzione di CH3COOH sono titolati con 17.5 cm3 di una soluzione 0.315 M di NaOH. Calcolare il pH al punto equivalente (Ka = 1.80 ∙ 10-5)

Innanzi tutto calcoliamo le moli di NaOH dopo aver convertito i cm3 in dm3

Moli di NaOH = 0.0175 dm3 ∙ 0.315 mol/dm3 = 0.00551

Dal momento che al punto equivalente le moli di acido sono uguali alle moli di base si ha:

moli di CH3COOH = 0.00551

La reazione acido-base è la seguente:

CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O

Il volume totale della soluzione è 20.0 + 17.5 = 37.5 cm3 = 0.0375 dm3

La concentrazione dell’acetato di sodio vale quindi 0.00551 mol / 0.0375 dm3 =  0.147 M

L’acetato di sodio è un sale completamente dissociato secondo la reazione:

CH3COONa → CH3COO + Na+

Quindi la concentrazione dell’acetato è pari a 0.147 M

Lo ione acetato, base coniugata dell’acido debole CH3COOH, dà luogo a un equilibrio di idrolisi:

CH3COO + H2O ⇌ CH3COOH + OH

La costante di idrolisi detta anche Kb è pari a:

Kb = Kw/ Ka

essendo Kw il prodotto ionico dell’acqua che vale 1.00 ∙ 10-14

da cui:

Kb = 1.00 ∙ 10-14 / 1.80 ∙ 10-5 = 5.56 ∙ 10-10

Costruiamo una I.C.E. chart relativa all’equilibrio di idrolisi:

 

CH3COO H2O CH3COOH OH
Stato iniziale: 0.147
Variazione -x +x +x
Equilibrio 0.147-x x x

 

 

 

 

Sostituiamo i valori ricavati nella Kb:

5.56 ∙ 10-10 = (x)(x) / 0.147-x

Questa è un’equazione di secondo grado, tuttavia, tenendo conto del fatto che Kb è piccola si può trascurare la x sottrattiva al denominatore; si ha quindi:

5.56 ∙ 10-10 ≅ (x)(x) / 0.147

Da cui

x = [OH] = √5.56 ∙ 10-10 ∙ 0.147 =  9.04 x 10-6 M

pOH = – log 9.04 x 10-6  = 5.04

da cui pH = 14 – pOH = 14 – 5.04 =8.96

 

3) 25.0 cm3 di una soluzione di un acido debole monoprotico sono titolati con 17.8 cm3 di una soluzione di NaOH 0.0960 M. Il pH al punto equivalente è 8.33. Calcolare la Ka dell’acido.

Le moli di NaOH sono pari a:

moli di NaOH = 0.0178 dm3 x 0.0960 mol/dm3 =0.00171

le moli dell’acido debole HA sono pari quindi a 0.00171 e la concentrazione iniziale dell’acido vale

[HA] = 0.00171 mol/ 0.0250 dm3 = 0.0684 M

Al punto equivalente tutto l’acido debole monoprotico HA si è trasformato nella sua base coniugata A secondo la reazione:

HA + OH → A + H2O

Le moli di A formatesi sono pari a:

moli di A = 0.00171

il volume totale della soluzione è pari a 25.0 + 17.8 = 42.8 cm3

la concentrazione di A vale quindi:

[A] = 0.00171 / 0.0428 dm3 =0.0400 M

Lo ione A si idrolizza secondo la reazione di equilibrio:

A- + H2O ⇌ HA + OH

All’equilibrio si ha: [HA ]= [ OH]

Dato che il pH della soluzione in tali condizioni vale 8.33 si ha e quindi il pOH vale

pOH =14 – 8.33 =5.67

e quindi:

[OH] = 10– 5.67 = 2.14 ∙ 10-6 M

La costante di idrolisi Kb dove:

Kb = [HA ][ OH]/ [A] = (2.14 ∙ 10-6 )( 2.14 ∙ 10-6 ) / 0.0400 =1.14 ∙ 10-10

Ricordando che:

Kb = Kw/ Ka

Si ha:

Ka = Kw/Kb = 1.00 ∙10-14/ 1.14 x 10-10 = 8.75 ∙ 10-5

 

Se vuoi inviare un esercizio clicca QUI

ARGOMENTI

GLI ULTIMI ARGOMENTI

Beuta

Biocompositi, usi

TI POTREBBE INTERESSARE

Bilanciamento redox in ambiente basico: esercizi svolti

Il bilanciamento di una reazione redox in ambiente basico  può avvenire con  il metodo delle semireazioni. Nel bilanciamento vanno eliminati di eventuali ioni spettatori...

Resa percentuale in una reazione. Esercizi svolti e commentati

La resa percentuale di una reazione costituisce un modo per valutare l'economicità di una reazione industriale che può essere accantonata se è bassa. Si possono...

Curva di calibrazione: soluzioni e retta più probabile

La curva di calibrazione detta retta di lavoro o retta di taratura costituisce un metodo indispensabile nell’ambito della chimica analitica per la determinazione della...