Titolazioni acido-base. Livello difficile

Le titolazioni acido-base costituiscono un metodo per la determinazione quantitativa di un acido o di una base mediante una reazione di neutralizzazione.
Nelle titolazioni acido-base a seconda che l’acido sia debole o forte e che la base sia debole o forte si devono usare opportuni indicatori.

Gli indicatori utilizzati nelle titolazioni acido-base devono avere un valore di pK_ind  che si avvicini al pH del punto equivalente

Esercizi sulle titolazioni acido-base 

• Un acido organico contenente monobasico avente massa 0.279 g è stato titolato con 20.5 mL di NaOH 0.100 M. Calcolare il peso molecolare dell’acido

Le moli di NaOH sono pari a 0.100 M ∙ 0.0205 L = 0.00205

Essendo l’acido monobasico il rapporto stechiometrico tra l’acido e NaOH è di 1:1

Moli di acido = 0.00205

Peso molecolare = 0.279 g/ 0.00205 mol=136 g/mol

Determinazione del grado di purezza

• Un campione impuro di acido benzoico avente massa 0.236 g è stato titolato con 19.15 mL di NaOH 0.100 M. Determinare il grado di purezza del campione

Moli di NaOH = 0.100 M ∙ 0.01915 L = 0.00192

C₆H₅COOH + NaOH = C₆H₅COONa + H₂O

Il rapporto stechiometrico tra l’acido benzoico e NaOH è di 1:1

Moli di acido benzoico = 0.00192 ∙122.12 g/mol= 0.234 g

Grado di purezza = 0.234 ∙ 100/0.236 = 99.2

• Per determinare il grado di purezza di un campione contenente idrogeno carbonato di sodio si è proceduto a solubilizzarne 0.400 g ottenendo una soluzione con volume di 100 mL. Questa soluzione è stata titolata con 23.75 mL di HCl 0.200 M. Calcolare il grado di purezza del campione. Se una aliquota di 0.400 g di un campione puro di idrogeno carbonato di un elemento del Gruppo 1 è titolata da 20.00 mL di HCl identificare l’elemento. 

HCO₃^– + H⁺ → H₂O + CO₂

Le moli di HCl impiegate per titolare l’idrogeno carbonato sono pari a 0.200 ∙ 0.02375 L = 0.00475

Essendo il rapporto stechiometrico tra l’idrogeno carbonato e l’acido cloridrico pari a 1:1

Moli di HCO₃^– = 0.00475

Massa di NaHCO₃ = 0.00475 ∙ 84.007 g/mol = 0.399 g

Grado di purezza del campione = 0.399 ∙ 100/ 0.400=99.8

– moli di HCl = 0.02000 L ∙ 0.200 M = 0.00400 = moli di MHCO3

Peso molecolare di MHCO3 = 0.400 g/0.00400 mol = 100 g/mol

Il peso atomico di M vale 100 – [1 + 12 + 3(16)] = 39 g/mol

M è quindi il potassio

Standardizzazione

• Per standardizzare una soluzione di HCl è stato usato, quale standard primario, il carbonato di sodio di cui sono stati pesati 13.25 g che sono stati solubilizzati in acqua e portati a volume di 250 mL.

25.0 mL di questa soluzione sono stati necessari per neutralizzare 24.65 mL di HCl. Determinare la concentrazione di HCl.

Moli di Na₂CO₃ presenti in 250 mL = 13.25 g/105.9888 g/mol = 0.1250

Moli di Na₂CO₃ presenti in 25.0 mL = 25.0 ∙ 0.1250/250 = 0.0125

La reazione tra il carbonato di sodio e l’acido cloridrico è:

Na₂CO₃ + 2 HCl = H₂O + CO₂ + 2 NaCl

Il rapporto stechiometrico tra Na₂CO₃ e HCl è di 1:2

Moli di HCl = 0.0125 ∙ 2 = 0.0250

Concentrazione di HCl = 0.0250/ 0.02465 L = 1.01 M

Determinazione della solubilità

• Per determinare la solubilità dell’idrossido di calcio un campione è stato dibattuto in acqua e, dopo la filtrazione, si è proceduti alla titolazione con HCl. Un volume pari a 50.0 mL di questa soluzione hanno richiesto 15.22 mL di HCl 0.1005 M. Calcolare la solubilità dell’idrossido di calcio in g/L

Moli di HCl = 0.01522 L ∙ 0.1005 M = 0.001530

La reazione tra idrossido di calcio e acido cloridrico è:

Ca(OH)₂ + 2 HCl → CaCl₂ + 2 H₂O

Il rapporto stechiometrico tra Ca(OH)₂ e HCl è di 1:2

Moli di Ca(OH)₂ = 0.001530/2=0.000765

Poiché la solubilità deve essere espressa in g/L:

moli di Ca(OH)₂ in 1 L ( = 1000 mL) = 0.000765 ∙ 1000/50.0 =0.0153

massa di Ca(OH)₂ = 0.0153 mol ∙ 74.093 g/mol = 1.13 g/L