Problemlösning, titrering

Artikeln är under konstruktion.

Uppgift 1. Redoxtitrering.

Uppgift 2. De enklaste läkemedlen mot halsbränna består av basiska karbonatsalter som neutraliserar saltsyran i magsaften. Antag att vi har en tablett som består av kalciumkarbonat samt diverse ämnen som håller ihop tabletten och ger den smak. Man kan bestämma hur mycket kalciumkarbonat tabletten innehåller med hjälp av titrering. Eftersom kalciumkarbonat inte är lösligt i neutralt vatten går det dock inte att titrera den direkt. I stället kan man göra en återtitrering enligt nedan.

Uppgift 2LedningSvar

En tablett med massan 1.201 gram löstes upp i 25 ml 1.016 M saltsyra varvid all kalciumkarbonat reagerade fullständigt enligt reaktionsformeln

\[\mathrm{CaCO_3(s) + 2HCl(aq) \longrightarrow CaCl_2(aq) + CO_2(g) + 2H_2O(l)}\,.\]

Lösningen värmdes upp för att bli av med koldioxiden. Den kvarvarande saltsyran titrerades sedan med 0.749 M natriumhydroxid, varvid 13.65 ml natriumhydroxid åtgick. Bestäm hur många massprocent kalciumkarbonat tabletten innehöll.

När tabletten löses upp förbrukas en del HCl. Räkna ut hur stor substansmängd HCl som fanns innan tabletten löstes upp med \(n=c\cdot V\). Använd sedan titreringen för att räkna ut hur stor substansmängd HCl som återstår efter att tabletten lösts upp. Skillnaden är den mängd HCl som förbrukas vid upplösningsreaktionen

\[\mathrm{CaCO_3(s) + 2HCl(aq) \longrightarrow CaCl_2(aq) + CO_2(g) + 2H_2O(l)}\,.\]

. Använd molförhållandet för att räkna ut hur stor mängd kalciumkarbonat som fanns i tabletten.
Tabletten innehåller 63.3 massprocent kalciumkarbonat.

Uppgift 3. För metallkarbonaten (M2CO3) skulle metallen M bestämmas. Ett prov på 0.5512 gram av M2COvägdes därför upp, löstes i vatten och späddes till 100 ml. Av den utspädda lösningen tog man ut 10.0 ml med vollpipett. Den nya lösningen titrerades med 0.250 mol/dm3 saltsyra enligt  följande reaktion: 

\[\mathrm{M_2CO_3(aq) + 2HCl(aq)\longrightarrow 2MCl(aq) + H_2O(l) + CO_2(g)}\,.\]

 Det gick åt 4.16 ml HCl-lösning för att nå ekvivalenspunkten.

Uppgift 3aSvarLösning
a) Vilken molmassa har M2CO3?
Metallkarbonatens molmassa är 106 g/mol.

Vi börjar bakifrån och räknar ut substansmängden saltsyra. Med hjälp av den samt reaktionsformeln kan vi beräkna antalet mol M2CO3 i ursprungslösningen. När vi känner till substansmängden kan vi beräkna molmassan av M2CO3.

\(\mathrm{\mathit{n}(HCl)=\mathit{c}\cdot \mathit{V}=(0.250\, mol/dm^3)\cdot (4.16\cdot 10^{-3}\,dm^3)=0.00104\,mol}\)

Följande reaktionsformel var given:

\(\mathrm{M_2CO_3(aq) + 2HCl(aq)\longrightarrow 2MCl(aq) + H_2O(l) + CO_2(g)}\,.\)

Här ser vi att 1 metallkarbonat reagerar med 2 saltsyramolekyler.

\(\mathrm{1\, mol\ M_2CO_3\Leftrightarrow 2\,mol\ HCl}\)

\(\mathrm{0.5\, mol\ M_2CO_3\Leftrightarrow 1\,mol\ HCl}\)

\(\mathrm{0.000520\, mol\ M_2CO_3\Leftrightarrow 0.00104\,mol\ HCl}\)

Vi hade alltså 0.00052 mol M2CO3 i provet som titrerades. Men vid titreringen användes endast 10.0 ml av den urprungliga lösningen av M2CO3. Originallösningens volym var 100 ml. Vi titrerade endast 1/10 av orginallösningen. Substansmängden kommer fördela sig jämt i en lösning, så vi fick alltså bara med 1/10 av den totala substansmängden. Substansmängden i ursprungsprovet var alltså 10 gånger 0.000520 mol, dvs. 0.00520 mol.

Vi beräknar nu molmassan enligt

\(\mathrm{\mathit{M}(M_2CO_3)=m/n=(0.5512g\, g)/(0.00520\, mol)=106\,g/mol}\,.\)

Svar: Metallkarbonaten har en molmassa på 106 g/mol.

Uppgift 3bSvarLösningAlternativ lösning
b) Vilken metall är M i M2CO3?
Metallen M är natrium.

För att ta reda på metallen M utnyttjar vi molmassan som bestämdes i uppgift 3a. Genom att ta den totala molmassan minus molmassan för karbonatjonen blir det lättare att identifiera metallen M:s molmassa och därmed identitet.

Låt oss börja med att konstatera att

\(\mathrm{\mathit{M}(CO_3^{2-})=(12.011+15.999\cdot 3)\,g/mol=60.008\,g/mol}\,.\)

Vi har nu att

\(\mathrm{\mathit{M}(M_2CO_3)-\mathit{M}(CO_3^{2-})=\mathit{M}(M_2)=2\cdot\mathit{M}(M)}\,.\)

Skillnaden i molmassa blir (106 g/mol) − (60.008 g/mol)= 45.992 g/mol. Således är

\(\mathrm{\mathit{M}(M)=\frac{45.992\,g/mol}{2}=22.996\,g/mol}\,.\)

Om vi sedan kollar i ett periodiskt system ser vi att detta överenstämmer mycket väl med molmassan för natrium som är ungefär 23 g/mol. Natrium verkar sålunda vara det mest realistiska svaret!

Eftersom karbonatjonen har laddningen 2−, och metallkarbonaten ska vara oladdad som helhet måste metalljonen ha laddningen 1+. Vi vet att alkalimetallerna i grupp 1 i periodiska systemet gärna bildar joner med laddningen 1+. Vi provar oss därför fram genom att beräkna molmassan för först Li2CO3 (för liten) och sedan Na2CO3 vilket stämmer nästan precis med vad vi fick i a). Alla andra alkalimetaller är för tunga, och alla de övergångsmetaller (ex. silver) som kan bilda envärda joner är också för tunga.

Slutsats: Natrium är den sökta metallen.


Artikeln skriven av Oskar Henriksson. Lämna feedback / ställ en fråga.
Publicerad 23 juni 2015. Senast uppdaterad 18 november 2015.

Kommentarer är stängda