Esercizio difficile sulla titolazione
Esercizio sulla titolazione. Difficoltà elevata
60 g di una miscela costituita da H2SO4 e HNO3 vengono portati al volume di un litro.
Trattando 10 ml di questa soluzione con un eccesso di BaCl2, si ottengono 0,809 g di un precipitato bianco.
Nella neutralizzazione di 25 ml della stessa soluzione sono richiesti invece 20,8 ml di una soluzione 0,979 M di NaOH .
Calcolare le percentuali di H2SO4 e di HNO3 nella miscela originaria.
Svolgimento dell'esercizio
Trattando 10 ml di soluzione con BaCl2, si ha la seguente reazione di doppio scambio con formazione di un precipitato:
H2SO4 + BaCl2 → BaSO4(s) + 2HCl
Determiniamo le moli di BaSO4
n (BaSO4) = (0,809 g) /(233,39 g/mol) = 3,47 · 10-3 mol (in 10 ml)
BaSO4 e H2SO4 sono nel rapporto di 1:1, pertanto:
moli di BaSO4 = moli di H2SO4 (in 10 ml)
Determiniamo i grammi di H2SO4:
g di H2SO4 = 3,47 · 10-3 mol · 98,078 g/mol = 0,340 g (in 10 ml di soluzione)
Impostando una proporzione è possibile determinare i grammi di H2SO4 contenuti 1 litro di soluzione:
0,340 : 10 = x : 1000
da cui:
X = (0,340 · 1000) / 10 = 34 g
che sono anche i grammi di H2SO4 contenuti in 60 g della miscela iniziale. È possibile pertanto, mediante una proporzione, determinare la percentuale di H2SO4 nella miscela iniziale:
34 : 60 = X : 100
da cui:
X = (34 · 100) / 60 = 56,7 % (H2SO4)
Per determinare invece la % di HNO3, bisogna considerare le seguenti reazioni di neutralizzazione
H2SO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + 2H2O
HNO3 + NaOH → NaNO3 + H2O
Le moli totali di NaOH utilizzate nella reazione di neutralizzazione sono:
mol NaOH = 0,0208 l · 0,979 mol/l = 0,0204 mol
È possibile determinare le moli di H2SO4 contenute in 25 ml di soluzione:
3,47 · 10-3 : 10 = X : 25
da cui:
x = 8,68 · 10-3 mol di H2SO4 contenute in 25 ml di soluzione
Dai rapporti stechiometrici della seguente reazione:
H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O
si deduce che le moli di NaOH utilizzate per neutralizzare H2SO4 sono:
moli NaOH = 2 · moli H2SO4 = 2 · 8,68 · 10-3 = 0,0174 mol
Per differenza tra le moli di NaOH utilizzate per neutralizzare l'intera miscela e le moli di NaOH utilizzate per neutralizzare il solo H2SO4, è possibile determinare le moli di NaOH utilizzate per neutralizzare l'HNO3:
moli NaOH utilizzate per neutralizzare HNO3 = 0,0204 - 0,0174 = 0,003 mol (in 25 ml)
Dai rapporti stechiometrici della seguente reazione:
HNO3 + NaOH → NaNO3 + H2O
si deduce che moli di NaOH sono uguali alle moli di HNO3.
Mediante una proporzione è possibile determinare le moli di HNO3 contenute in 1 litro di soluzione:
0,003 : 25 = X : 1000
da cui:
X = 0,12 mol di HNO3 in 1 litro di soluzione
Determiniamo i grammi di HNO3 presenti in 1 litro di soluzione e quindi nei 60 g della miscela iniziale:
g di HNO3 = 0,12 mol · 63,0128 g/mol = 7,56 g
Mediante un ulteriore proporzione è possibile determinare la % di HNO3 nella miscela iniziale:
7,56 : 60 = X : 100
da cui:
X = (7,56 · 100) / 60 = 12,6 % (di HNO3)
Le percentuali di H2SO4 e di HNO3 nella miscela originaria sono dunque del 56,7% (H2SO4) e del 12,6% (HNO3).
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