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Das Folgende ist ein typisches Problem bei der Säure-Base-Titrationsanalyse einer realen Probe. Die detaillierte Lösung des Problems wird mit einer ausführlichen Erläuterung der wichtigsten beteiligten Schritte präsentiert und kann leicht auf die Lösung jedes anderen Säure-Base-Titrationsproblems sowie anderer Arten von Titrationen wie Präzipitometrien oder Titrationen extrapoliert werden .redox.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, diese Art von Problem zu lösen, aber wir werden die Verwendung von Normalität und der Anzahl von Titeln und Titeläquivalenten am Endpunkt der Titration hervorheben. Dadurch kann jedes derartige Problem gelöst werden, indem genau das gleiche Verfahren befolgt wird, aber die Anzahl der Äquivalente pro Mol des Titriermittels und des Titriermittels in Abhängigkeit von der Art der an der Titration beteiligten Reaktion geändert werden.
Das fragliche Problem besteht aus zwei Säure-Base-Titrationen: eine, um die Standardisierung des Titriermittels mit einem Primärstandard durchzuführen, und die zweite, um die Analyse einer echten Probe durchzuführen, also eine sehr gute Herangehensweise an diese Art von Problemen, die in einem echten Analyselabor gelöst werden müssen. Der Einfachheit halber werden weder experimentelle Fehler noch die statistische Analyse der Ergebnisse berücksichtigt.
Problemstellung: Analyse eines WC-Reinigers durch Säure-Base-Titration
Stellungnahme:
Es ist erwünscht, eine Probe eines handelsüblichen Kesselsteinentferners zu analysieren, der häufig zum Reinigen von Toiletten verwendet wird. Der Wirkstoff dieses Produkts ist Salzsäure (HCl) mit 6,75 % m/V und wird mittels Säure-Base-Titration mit Kaliumhydroxid analysiert.
Die Kalilauge wurde durch Titration einer Probe mit 0,4956 g Kaliumsäurephthalat, KHC 8 H 4 O 4 oder KHP (MM = 204,221 g/mol) standardisiert. Während der Titration wurden 25,15 ml KOH verbraucht, um den Endpunkt zu erreichen.
Zur Analyse der Probe wurden zunächst 10,00 ml des Reinigers entnommen und mit destilliertem Wasser auf 250 ml verdünnt. Dann wurde ein 25,00-ml-Aliquot dieser Lösung entnommen und mit der zuvor standardisierten Kaliumhydroxidlösung unter Verwendung von Phenolphthalein als Indikator titriert. Der Endpunkt ist nach Zugabe von 17,50 ml Titriermittel erreicht. Wie hoch ist die tatsächliche HCl-Konzentration im Toilettenreiniger?
Lösung:
Wie zu sehen ist, besteht das Hauptziel des Problems darin, die tatsächliche HCl-Konzentration im Toilettenschüsselreiniger zu bestimmen, die etwa 6,75 % m/V betragen sollte. Da die Probe zu konzentriert ist, um direkt analysiert zu werden, wird sie vor der Titration verdünnt. Das bedeutet, dass die Titration der Probe uns nicht direkt die Konzentration liefert, die wir suchen, sondern wir müssen zuerst die Konzentration der Verdünnung finden und dann mit dieser Konzentration die tatsächliche Anfangskonzentration des Reinigers berechnen.
Um die Konzentration der verdünnten Lösung anhand der Titration berechnen zu können, muss die Konzentration des Titriermittels, in diesem Fall Kaliumhydroxid, bekannt sein. Diese Konzentration ergibt sich jedoch nicht direkt aus der Übung, sondern liefert uns Informationen aus einer anderen Titration, die mit dem gleichen Titriermittel, aber an einer bekannten Probe von Kaliumhydrogenphthalat oder KHP durchgeführt wurde.
Nach dieser Analyse ist klar, dass wir zur Lösung des Problems zuerst die Konzentration von Kaliumhydroxid mit den Daten der ersten Titration (der Standardisierung) berechnen müssen, um dann die Konzentration der verdünnten Probe zu bestimmen und schließlich wird die Konzentration der ursprünglichen konzentrierten Lösung, dh der Probe, bestimmt.
Daten:
- 1. Titration (KOH-Standardisierung)
| Titriermittel: KOH (W KOH = 1 eq/mol) | Titriert = KHP (W KHP = 1 eq/mol) |
| VKOH = 25,15 ml | m KHP = 0,4956 g |
| N KOH = ? | MM KHP = 204,221 g/mol |
Die Anzahl der Äquivalente pro Mol (W) KOH ist 1, da es sich um eine Base handelt, die nur ein Hydroxidion hat, während Kaliumsäurephthalat ein amphoteres Salz ist, das in diesem Fall als Säure wirkt (weil es mit einer Base reagiert). monoprotisch (weil es nur ein Proton hat), also hat es auch 1 Äquivalent pro Mol.
Die Titrationsreaktion ist:
- 2. Grades (Stichprobenanalyse)
| Titriermittel: KOH (W KOH = 1 eq/mol) | Titriert = HCl (W HCl = 1 eq/mol) |
| VKOH = 17,50 ml | V -Aliquot = 25,00 ml |
| N KOH = ? | N Aliquot = ? |
Wie Phthalat ist auch Salzsäure eine einprotonige Säure, daher beträgt die Anzahl der Äquivalente pro Mol dieser Säure ebenfalls 1.
In diesem Fall lautet die Titrationsreaktion:
- Verdünnung
| V- Konzentrat = 10,00 ml | Verdünntes V = 250,0 ml |
| N konzentriert = ? | N verdünnt = ? |
Berechnungen
Der Zweck der Verwendung der Normalität anstelle einer anderen Konzentrationseinheit bei der Lösung von Titrationsproblemen besteht darin, dass am Endpunkt der Titration, von dem angenommen wird, dass er gleich dem Äquivalenzpunkt ist, die Äquivalente des Titriermittels gleich sind Grad Äquivalente. Das ist:
wobei die Anzahl der Äquivalente entweder aus der Masse des Stoffes und seinem Molekulargewicht oder aus seiner normalen Konzentration wie folgt erhalten werden kann:
Dabei ist m die Masse, W die Anzahl der Äquivalente pro Mol, MM die Molmasse, N die normale Konzentration und V sol das Volumen der Lösung.
Diese drei Gleichungen reichen normalerweise aus, um jedes Titrationsproblem zu lösen.
KOH-Lösungsstandardisierung
Die obigen drei Gleichungen können zu einer kombiniert werden, um die normale Konzentration der Kaliumhydroxidlösung, dh des Titriermittels, zu finden. Am Endpunkt der Standardisierung gilt das
Titration des verdünnten Probenaliquots
Da wir nun die Konzentration des Titriermittels haben, können wir damit die Konzentration von HCl im Aliquot bestimmen. Wenn wir die Beziehung der Äquivalente am Endpunkt wieder mit der Normalitätsformel kombinieren, können wir schreiben:
Verdünnung
Wir haben bereits die Konzentration des titrierten Aliquots gefunden, die der Konzentration der verdünnten Lösung der Originalprobe entspricht. Jetzt müssen wir nur noch die Verdünnungsgleichung verwenden, um die Konzentration der ursprünglichen Stammlösung zu bestimmen.
Das ist die Vereinbarung, nach der wir gesucht haben. Es bleibt nur noch, ihn in Prozent m/V umzurechnen, um ihn mit dem auf dem Etikett angegebenen Wert zu vergleichen. Dazu gehen wir davon aus, dass die Lösung 1.689 Äquivalente HCl in 1 L = 1000 ml Lösung enthält. Zusammen mit der Molmasse des HCl und der Anzahl der Äquivalente pro Mol lässt sich daraus der Prozentsatz m/V berechnen:
Die tatsächliche HCl-Konzentration im getesteten Scaler beträgt 6,158 % m/V und unterscheidet sich nur geringfügig von unserer.Wenn wir diesen Wert mit den Werten vergleichen, ist dies wahrscheinlich vollständig
Verweise
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