Esercizi sulle titolazioni e retrotitolazioni

Si propongono esercizi sulle titolazioni e le retrotitolazioni dei quali è fornito il risultato e l’approccio metodologico. Gli esercizi in genere non hanno un approccio univoco ed è necessario analizzare bene il testo. Contrariamente agli esercizi di altre discipline per quelli di chimica non si può procedere secondo un approccio meccanico.

Esercizi svolti sulle titolazioni e retrotitolazioni

1) Un campione di fertilizzante di massa 0.608 g contenente azoto sotto forma di solfato di ammonio (NH₄) SO₄ è trattato con idrossido di sodio secondo la reazione:
(NH₄)₂SO₄ + 3 NaOH → Na₂SO₄ + 2 NH₃ + 2 H₂O
L’ammoniaca prodotta è fatta gorgogliare in 46.3 mL di HCl 0.213 M e l’eccesso di HCl è titolato da 44.3 mL di NaOH 0.128 M. Calcolare la percentuale di azoto nel fertilizzante
Le moli di HCl sono pari a 0.213 M ∙ 0.0463 L = 0.00986
Queste hanno neutralizzato tutta l’ammoniaca prodotta dalla reazione tra il solfato di potassio e l’idrossido di sodio e sono in eccesso.
Le moli di NaOH utilizzate per neutralizzare l’acido cloridrico in eccesso sono pari a 0.128 M ∙ 0.0443 L = 0.00567

Le moli di HCl che hanno neutralizzato l’ammoniaca sono pari a 0.00986-0.00567=0.00419

La massa di azoto presente in 0.00419 moli di ammoniaca è: 0.00419 mol ∙ 14.0067 g/mol=0.0587 g

La percentuale di azoto nel campione è quindi pari a 0.0587 ∙ 100/0.608 = 9.65 %

2) Un campione di Na₂CO₃ impuro avente massa 1.00 g è disciolto in acqua ottenendosi 250 mL di soluzione. A un’aliquota pari a 50,0 mL di soluzione sono aggiunti 50.0 mL di HCl 0.100 M. L’eccesso di HCl è titolato da 10.0 mL di NaOH 0.160 M. Calcolare la percentuale di purezza del campione di carbonato di sodio.
Le moli di HCl sono pari a 0.100 M ∙ 0.0500 L = 0.00500
Queste hanno neutralizzato il carbonato di sodio risultando in eccesso.
Le moli di NaOH sono pari a 0.160 M ∙ 0.0100 L = 0.00160
Le moli di HCl che hanno neutralizzato il campione sono quindi pari a 0.00500 – 0.00160= 0.00340
La reazione tra il carbonato di sodio e l’acido cloridrico è:
Na₂CO₃ + 2 HCl → 2 NaCl + H₂O + CO₂
Il rapporto stechiometrico tra Na₂CO₃ e HCl è di 1:2 pertanto le moli di Na₂CO₃ sono pari a 0.00340 ∙ 1 / 2= 0.00170
La massa di Na₂CO₃ contenuta in 50.0 mL è quindi pari a: 0.00170 mol ∙ 105.9888 g/mol = 0.180 g
La massa di Na₂CO₃ contenuta in 250 mL di soluzione è pari a: 0.180 ∙ 250/50.0 = 0.900 g
Il grado di purezza del campione è pari a 0.900 ∙ 100/1.00= 90.0 %

3) La neutralizzazione di 0.500 g di una miscela di Na₂CO₃ e di K₂CO₃ richiede 39.5 mL di HCl 0.200 M. Calcolare la percentuale di carbonato di sodio nel campione
Detta x la massa di Na₂CO3 (peso molecolare = 105.9888) e detta y la massa di K₂CO₃ (peso molecolare = 138.205) si ha:
x + y = 0.500
Le moli di HCl utilizzate per la titolazione sono pari a 0.200 M ∙ 0.0395 L = 0.00790
Le reazioni di neutralizzazione sono:
Na₂CO₃ + 2 HCl → 2 NaCl + H₂O + CO₂
K₂CO₃ + 2 HCl → 2 KCl + H₂O + CO₂
In cui il rapporto tra il sale e l’acido, in entrambi i casi è di 1:2
Si ha quindi:
2x/105.9888 + 2y/138.205 = 0.00790
Ovvero moltiplicando per entrambi i denominatori:
276.41 x + 211.9776 y = 115.72
Poiché x = 0.500-y si ha:
276.41 (0.500-y) + 211.9776 y = 115.72
138.205 – 276.41 y + 211.9776 y = 115.72
22.485 = 64.43 y
Ovvero y = massa di K₂CO₃ = 0.349 g
La massa di Na₂CO₃ è quindi pari a 0.500 – 0.349 = 0.151 g
La percentuale di Na₂CO₃ vale 0.151 ∙ 100/0.500 = 30.2 %