10. REAKCJE ZOBOJĘTNIANIA

• Schemat reakcji zobojętniania

• Kwasy i zasady wg teorii: Arrheniusa, Broensteda i Lewisa

• Wskaźniki alkacymetryczne (metylooranż, fenoloftaleina, zmiana barwy przy

odpowiednim pH)

• Miareczkowanie typu kwas-zasada, krzywe miareczkowania, obliczenia.

KWAS + ZASADA ⇒ SÓL + WODA

KWAS + TLENEK ZASADOWY ⇒ SÓL + WODA

TLENEK KWASOWY + ZASADA ⇒ SÓL + WODA

TLENEK ZASADOWY + TLENEK KWASOWY ⇒ SÓL

Arrhenius: mH_nA + nB(OH)_m ⇒ B_nA_m + n ^. m H₂O

H⁺ + OH^- ⇒ H₂O H₃O⁺ + OH^- ⇒ 2H₂O

Broensted: H:A + :B ⇒ H:B + :A

NH₄⁺ + H₂O ⇒ H₃O⁺ + NH₃

H₂O + CO₃^2- ⇒ HCO₃^- + OH^-

Lewis: A + :B ⇒ A:B AlCl₃ + Cl^- ⇒ [AlCl₄]^-

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Oranż metylowy: zmiana barwy pH = 3.4 - 4.6 barwa czerwona ⇔ barwa żółta

barwa przejściowa: pomarańczowa

Fenoloftaleina: zmiana barwy pH = 8.2 - 10.0 bezbarwna ⇔ wiśniowa

barwa przejściowa: różowa, malinowa

Miareczkowanie typu kwas - zasada

np. miareczkowanie silnego kwasu HCl silną zasadą NaOH oparte jest na reakcji zobojętniania:

HCl + NaOH ⇒ NaCl + H₂O

1 mol 1 mol

inne przykłady:

H₃PO₄ + 3NaOH ⇒ Na₃PO₄ + 3H₂O

1 mol 3 mole

CH₃COOH + NaOH ⇒ CH₃COONa + H₂O

1 mol 1 mol

Problem doboru odpowiedniego wskaźnika: najlepiej aby punkt równoważnikowy PR pokrywał się z punktem końcowym PK (zmiana barwy wskaźnika) miareczkowania

Zad.1.

Oblicz stężenie kwasu siarkowego w próbce tego kwasu o objętości 100 cm³, jeżeli na jego zmiareczkowanie zużyto 20 cm³ 0.1 molowego roztworu NaOH.

Dane: V_H2SO4 = 100 cm³, V_NaOH = 20 cm³, c_NaOH = 0.1 mol/dm³,

Szukane: c_H2SO4 = ?

H₂SO₄ + 2NaOH ⇒ Na₂SO₄ + 2H₂O

1 mol 2 mole

n_H2SO4/n_NaOH = 1/2, n_H2SO4 = c_H2SO4 ^.V_H2SO4, n_NaOH = c_NaOH ^.V_NaOH

(c_H2SO4 ^.V_H2SO4)/( c_NaOH ^.V_NaOH) = 1/2

c_H2SO4 = 1/2 ^. ( c_NaOH ^.V_NaOH)/ V_H2SO4

Zad.2.

Oblicz stężenie (c₁) i zawartość (m) kwasu ortofosforowego w roztworze tego kwasu o objętości V = 0.1 dm³, jeśli na zmiareczkowanie V₁ = 10 ml tego roztworu zużyto V₂ = 2.5 ml roztworu KOH o stężeniu c₂ = 0.03 mol/dm³.

c₁V₁/n₁ = c₂V₂/n₂

m = nM = c₁VM

Zad.3.

Oblicz stężenie i zawartość amoniaku w 500 ml roztworu, jeśli na zmiareczkowanie 60 ml takiego roztworu zuzyto 10 ml 0.1 molowego roztworu kwasu ortofosforowego.

3NH₃ + H₃PO₄ = (NH₄)₃PO₄

Zad.4.

W laboratorium rozbił się pojemnik zawierajacy 5 dm³ 20% roztworu kwasu siarkowego o gęstości 1.20 g/ml. Oblicz ile dm³ zawiesiny wapna gaszonego należy zużyć w celu neutralizacji rozlanego kwasu, jeśli wiadomo iż:

• 1 dm³ tej zawiesiny zawiera 100g wodorotlenku wapnia,

• należy zastosować 20% nadmiar czynnika zobojętniającego.

H₂SO₄ + Ca(OH)₂ = CaSO₄ + 2H₂O

Zad.5.

Absorber zawiera 2 kg absorbenta, składajacego się w 85% z wodorotlenku żelaza(III).

Oblicz, ile siarkowodoru (masa i objętość w warunkach normalnych) może pochłonąć w/w absorbent, jeśli założymy że absorpcja przebiega z 95% wydajnością.

2Fe(OH)₃ + 3H₂S = Fe₂S₃ + 6H₂O

Zad.6.

Oblicz zawartość jonu CO₃^2- w 0.5 dm³ roztworu, jeśli na zmiareczkowanie 50 cm³ tego roztworu wobec metylooranżu zużyto 10 cm³ 0.1 molowego roztworu HCl.

CO₃^2- + 2HCl = 2Cl^- + CO₂ + H₂O

c = 0.01 mol/dm³, m = 280 mg

Zad.7.

Oblicz stężenie wolnego CO₂ w wodzie, jeśli na zmiareczkowanie 100 ml takiej wody, podczas trzykrotnego miareczkowania 0.01 molowym roztworem NaOH wobec fenoloftaleiny zużyto następujące ilości roztworu miareczkującego: 10.3 ml, 9.9 ml, 9.8 ml.

CO₂ + NaOH = NaHCO₃

c = 44 mg CO₂/dm³.

---