PROBLEME DE LA CONCURSURI NATIONALE

Sunt rezolvãri ale unor probleme de chimie, date la titularizare şi bacalaureat şi se adreseazã celor interesaţi. Varianta de rezolvare este punctul meu de vedere şi nu anuleazã metodele dobândite de ei. Este doar dorinţa de a ajuta – dacã m-ar întreba cineva:”- De ce faci aceasta?”
Când cineva din familie trece prin aceste concursuri, înţelegi ce se întâmplã.

    Sper sã ajute.

https://chimieanorganica.wordpress.com/probleme-de-la-concursurile-nationale/

Anunțuri

REACTII CU FORMARE DE COMBINATII GREU SOLUBILE

CHIMIE ANORGANICA MEDITATII

REACṬII CU FORMARE DE COMBINAṬII GREU SOLUBILE

BIBLIOGRAFIE

1.Marius Andruch, Ion Baciu, Daniela Bogdan, Chimie, Manual pentru clasa a XII-a, filiera teoretică, profil real,C1,  Editura Mistral,Info Media, 2007

NOTẶ

Se prezintă câteva modele de probleme rezolvate pentru reacţii de precipitare ale unor ioni şi care se întâlnesc la teste de evaluare, examene, olimpiade şcolare. Reacţiile de precipitare ale cationilor şi ale anionilor stau la baza separării lor din amestecuri, şi sunt studiate în cadrul disciplinei Chimia Analitică, capitolul Analiza Calitativă.

http://ro.wikipedia.org/wiki/Chimie_analitic%C4%83

Doresc, ca aceste modele să vă ajute la construirea unei scheme logice de rezolvare. Ele reprezintă un punct personal de abordare şi  nu anulează ce învăţaţi la şcoală.

1/2. Pag.101. Care este volumul de soluţie 0,1 M de HCl necesar pentru precipitarea totală a unei soluţii de AgNO3 0,5 M al cărei volum este 5 mL?

Cunoaştem:

-reacţia de precipitare dintre cele două substanţe

-C M soluṭie HCl…

Vezi articol original 961 de cuvinte mai mult

VOLUMETRIA BAZATĂ PE REACȚII REDOX

DOZAREA AZOTITULUI DE SODIU PRIN TITRAREA DIRECTĂ CU PERMANGANAT DE POTASIU ÎN MEDIU ACID

Titrarea directă a nitriților (azotiților) cu KMnO4 în mediu acid nu este precisă, fiindcă acidul azotos rezultat prin acidularea probei, se degajă și se descompune în oxizi de azot, pe lângă faptul că poate reacționa cu oxigenul din aer, astfel se produc pierderi. Modul de lucru este prezentat în Chimia Analitică.
Baza metodei este reacția redox dintre KMnO4 (oxidant) și NaNO2 (reducător) în mediu de H2SO4 de concentrație (1:5):
5 N3+ O2+ 2Mn7+ O4  +6H+ = 5N5+O3 +2Mn2+ + 3H2O

 Se observă că:

N3+  – 2e = N5+   oxidare(cedează electroni)
Red             Ox-forma conjugată

Mn7+ + 5e = Mn2+  reducere
Ox                 Red-forma conjugată
 
Pentru a egala numărul de electroni vom înmulți prima reacție(oxidare) cu 5 și a doua reacție (reducere) cu 2. Deci 5 ioni de  N3+ vor ceda 10 e la 2 ioni de Mn7+, rezultând 5 ioni de azotat și 2 ioni de Mn2+.

Azotatul de natriu NaNO3 nu v-a reacționa cu permanganatul de potasiu, fiindcă și el se comportă ca un oxidant, are azotul la N.O. max +5; el va reacționa numai cu reducătorii pentru a da reacția:
N+5 + 2 e = N+3   reacție de reducere (cere electroni)
Ox               forma conjugată red.

Problema propusă de un colaborator

O probă de 5 g de azotat de sodiu tehnic, impurificat cu azotit de sodiu se dizolvă la balon cotat de 250 ml. Din acest balon se iau 10 mL și se  tratează cu soluție de acid sulfuric (după rețeta de lucru) și apoi se titrează cu 15 mL soluție de permanganat de potasiu 0,01 M. Calculați masele de azotat de sodiu și de azotit de sodiu din probă și puritatea probei.

 VARIANTA DE REZOLVARE PROPUSĂ

Este o variantă de calcule din “aproape în aproape”, nu am pus formula de calculare a rezultatului analizei. Aceasta se deduce, nu sunt adeptul memorării. Trebuie să înțelegi acești pași, care te vor ajuta la introducerea de formule matematice pentru rezultatul unei analize. Mergem de la simplu la complex.

 Deci etapele de rezolvare sunt:

a)Scriem reacția redox dintre azotit și permanganat în mediu acid-forma redusă:

 5N+3O2 +2 Mn+7 O4 +6H+(acid sulfuric) = 5 N+5O3 + 2Mn+2 + 3H2O
Red             Ox

b)Înțelegem că 5 g de azotat de sodiu tehnic, impurificat cu azotit de sodiu( cu un procent necunoscut de azotat de sodiu-puritatea lui) se dizolvă la balon cotat de 250 mL; deci vom avea:

V1 soluție cu 5 g de azotat tehnic impur=250 mL
Din acest balon se iau 10 mL:
V2 soluție de azotat de sodiu impur=10 mL
Acest volum se  tratează cu soluție de acid sulfuric și apoi se titrează cu 15 mL soluție de permanganat de potasiu 0,01 M:
V3 sol. KMnO4=15 mL;
CM sol de permanganat=0,01 M (mol/L)
Alte notații sunt:
m probă=5 g;
m permanganat de potasiu din 15 mL=x(moli);
m azotit=y(moli) din 10 mL;
m azotit=z(moli) din balonul cotat de 250 mL;
m azotit=a(g) din balonul cotat și care se va găsi în 5 g de probă;
m azotat=b(g);
puritatea probei=% de azotat de sodiu
Masele atomice se iau din tabele .

c)Calcule:

c1) Calculam masa de permanganat de potasiu, din  15 mL soluție de permanganat de potasiu 0,01M, cu ajutorul definiției concentrației molare:

1000 mL (1L) sol………..are 0,01 moli de permanganat de potasiu
Atunci 15 ml au …………….x
x = 15.0,01/1000= 0,15.10-3 moli / 15 mL consumați la titrare

c2) Calculăm pe baza reacției numărul de moli de azotit din 10 mL, ce reacționează cu 0,15.10-3 moli de permanganat:

Deci 5 moli de azotit….reacționează cu…….2 moli de permanganat
Atunci y moli………reacționează ….cu   0,15/10-3 moli de permanganat
y = 5. 0,15.10-3/ 2 = 0,375 .10-3 moli de azotit/ 10 ml luați din balonul cotat

c3) Calculăm numărul de moli de azotit din balonul cotat de 250 mL:

Daca 10 mL sol…..au 0,375 .10-3 moli de azotit
Atunci 250 mL….au …..z
z = 9,375 .10-3 moli de azotit

c4) Calculăm masa de azotit de sodiu:

1 mol de azotit de sodiu = M = A (Na) + A(N) + 2 A(O)
M azotit de sodiu = 23+14+2.16=23+14+32=69
Daca 1 mol azotit…….are…….69 g/mol
Atunci 9,375.10-3 moli…..au…..a
a = 646,875/1000 = 0,647 g de azotit

c5) Calculăm masa de azotat de sodiu din 5 g de azotat impur:

m azotat de sodiu = 5g- m de azotit(impuritate) =5-0,647 = 4.353 g

c6) Calculăm puritatea probei :

 Dacă 5 g probă….. are……….4,353 g azotat de sodiu pur
Atunci 100 % proba au……. % (pur)
% puritate =  100%. 4,353 g/ 5 g = 87,06% de NaNO3

SE DEDUCE DIN CALCULELE DE LA PCT.“c”, CĂ MASA DE AZOTIT SE POATE CALCULA CU FORMULA:
m azotit de sodiu=V KMnO4 consumat la titrare . C M KMnO4 .2,5.25.69.10-3
unde notațiile sunt:
semnul . = înmulțire
2,5 =raportul 5 moli de permanganat de potasiu/2 moli de azotit (vezi reacția chimică)
25=raportul dintre 250 ml (volumul balonului cotat)/ 10 ml (volumul probei de azotit care s-a titrat)
10-3 =transformarea ml în litri, fiindcă concentrația molară este mol/L.

R: 87,07% azotat de sodiu

DOZAREA CALCIULUI – METODĂ INDIRECTĂ PRIN TITRAREA CU SOLUȚIA DE PERMANGANAT DE POTASIU 0,1 N ÎN MEDIU ACID

 Principiul metodei

Ionul de calciu dintr-o probă se precipită sub formă de oxalat de calciu; acesta se separă prin filtrare, apoi se dizolvă în acid sulfuric și cantitatea echivalentă de acid oxalic eliberat se va titra cu soluția de permanganat de potasiu 0,1 N.(Conf. Dr. Maria Mitrănescu, Curs de Chimie Analitică cantitativă).

Problema
O probă de 0,8010 g de calcar se dizolvă în acid (de regulă acid clorhidric), se precipită calciu ca oxalat, se filtrează, se spală și apoi se dizolvă oxalatul de calciu în acid sulfuric. Soluția se trece într-un balon cotat de 250 ml și se completează cu apă până la semn. Pentru titrarea a 25 ml din această soluție se consumă în medie 10,38 ml soluție 0,1230 n de permanganat de potasiu, factor de corecție 1,0000. Care este conținutul procentual de CaCO3 din proba analizată?

Varianta de rezolvare propusă

Se cunosc:
-masa de calcar=0,8010 g; calcarul conține CaCO3
-volumul soluției ce conține tot calciul din probă=volumul balonului cotat=250 ml
-volumul soluției care s-a luat din balonul cotat, pentru titrare=25 ml
-volumul de soluție KMnO4 care se consumă la titrare a 25 ml=10,38 ml
-concentrația normală a soluției de KMnO4=0,1230 n (nEg KMnO/ 1 litru soluție)
-factorul de corecție a concentrației normale de KMnO4= 1,0000
-masele atomice ale atomilor: Ca, C,O -se iau din tabele
-masa moleculară a CaCO3=100 (se calculează)
-reacția chimică de precipitare dintre: CaCO3 și  H2C2O4.2 H2O, când rezultă: CaC2O4 (oxalat de calciu)
-reacția chimică dintre oxalat de calciu și acid sulfuric, care este o reacție de deplasare a acidului oxalic, și se formează precipitatul de sulfat de calciu.
-reacția chimică redox dintre acidul oxalic cu permanganatul de potasiu, în mediu acid.
 
Nu se cunosc
-masa de CaCO3 din 25 ml soluție de analizat, care se titrează=x(nEg)=?
-masa de CaCO3 din balonul cotat de 250 ml=y(nEg)=y“ (g)?
-procentul de CaCO3 din proba de 0,8010 g=z=?

Schema modului de lucru este dată în figura de mai jos:

Propun pentru calcularea conținutului procentual de CaCO3 să plecăm de la observația că numărul de echivalenți gram de KMnO4 din 10,38 ml de concentrație 0,1230 N și factor de corecție 1,0000 este egal cu numărul de echivalenți gram de H2C2O4.2 H2O și cu numărul de echivalenți gram de CaCO3 din 25 ml soluție (legea echivalenților chimici). Astfel vom calcula masa de CaCO3 din 25 ml, respectiv din 250 ml soluție și apoi procentul de CaCO3.

 

Reacții chimice
1.Reacția chimică dintre CaCO3 și HCl de la dizolvarea calcarului:
2HCl + CaCO3= H2O + CO2 ↑ + CaCl2  -reacție de efervescență

2. Reacția de precipitare a calciului cu acidul oxalic:
CaCl2 + H2C2O4 = 2HCl + Ca2C2O4

3. Reacția oxalatului de calciu cu H2SO, prin care se eliberează acidul oxalic și se formează precipitatul sulfat de calciu, mai puțin solubil:
Ca2C2O4 + H2SO4 = H2C2O4 + CaSO4

4. Reacția redox dintre soluția de KMnO4 și acidul oxalic, în mediu acid (are loc în timpul titrării):
5C2O42- +2MnO4+16H+→10CO2+2Mn2++ 8H2O

Mn7++ 5e→ Mn2+ reducere
Ag.ox             forma redusă
C3+ -1 e→C4+    oxidare
Ag. red.       Forma redusă

Calcule:

Semnul . este pentru înmulțire.

Numărul de Eg de CaCO3 din 25 ml soluție care se titrează cu 10,38 ml de soluție de KMnO4 0,1230 n este:
x=nEg CaCO3= nEg H2C2O4=nEg KMnO4
nEg KMnO4=Cn.Vconsumat la titrare.10-3.F corecție
unde:
10-3=transformarea ml în litri
Deci:
x=Cn KMnO4.V sol.KMnO4.10-3.1

Numărul de Eg de CaCO3 din 250 ml soluție este:
dacă în 25 ml soluție ………….avem…………x nEg de CaCO3
atunci în 250 ml soluție………avem………..y
y = x.10 (nEg CaCO3)= 10. Cn.V consumat la titrare.10-3

Se calculează masa de CaCO3, care corespunde la “x.10 nEg” și care se va găsi în 250 ml soluție din balonul cotat, care cuprinde proba de calcar prelucrată:
y=m= 10.(Eg la CaCO3.nEg de CaCO3)
y“ =10.50.x
unde:
Eg la  CaCO3=M/nr. de moli de ioni de Ca.valența Ca (este o sare)
Eg CaCO3 = 100/1.2 =50

Se calculează procentul de CaCO3 (z) din 0,8010 g de calcar:
CaCO3 (%)=y.100/0,8010

Înlocuim în expresia de mai sus literele cu valorile numerice și obținem:
 CaCO3(%)= 50. 10,38.0,1230.10-3.10.100/0,8010 =79,69 %

R: 79,69%