Näytteen puhtauden määritys titrauksen avulla

Tehtävä:
4,000 g näytettä, joka sisälsi kaliumkloridia KCl ja kaliumperkloraattia KClO4 liuotettiin veteen ja liuos laimennettiin mittapullossa 250,0 cm³:ksi. Liuoksesta pipetoitiin 50,00 cm³:ä erlenmeyerkolviin ja näyte titrattiin 0,0750 M hopeanitraattiliuoksella AgNO3. Ekvivalenttikohdalla AgNO3 liuosta oli kulunut 41,00 cm³:ä

Ag+(aq) + Cl-(aq) -> AgCl(s)

Alkuperäisestä näyteliuoksesta näyteliuoksesta pipetoitiin toiseen erlenmeyerkolviin 25,00 cm³:n suuruinen näyte. Liuokseen lisättiin vanadiinisulfaattia V2(SO4)3, jolloin tapahtui reaktio (2)

V3⁺(aq) + ClO4^-(aq) + H2O(l) -> Cl^-(aq) + VO2⁺(aq) + H⁺(aq)

Reaktio (2) tapahduttua liuos titrattiin 0,0750 M hopeanitraattiliuoksella AgNO3, jolloin tapahtui reaktio (1). Ekvivalenttikohdalla AgNO3 liuosta oli kulunut 38,12 cm3:ä.

a) Tasapainota reaktio (2) osareaktioiden avulla.
b) Laske tutkitun näytteen koostumus massaprosentteina

Ratkaisu:

a)
Hapetus V3⁺ (+III) => VO2⁺(+VI) 
V           ✓                   ✓
O          +H2O      =>   VO2⁺ + 2H⁺
H           ✓                   ✓
e^-                                  =>    1 e^-
Tot      V3⁺  +H2O => VO2⁺+ 2H⁺

Pelkistys  ClO4^-(+VII) => Cl^-(-I)
Cl           ✓                   ✓
O          + 8H⁺      =>   Cl^- + 4 H2O
H           ✓                   ✓
e^-                      10 e^-    =>    
Tot       ClO4^-+ 8H⁺ => Cl^- + 4 H2O

Jolloin

V3⁺  +H2O => VO2⁺+ 2H^{+    | *8 <- elektronien määrä}
8V3⁺  +8H2O => 8VO2⁺+ 16H⁺ 

ClO4^-+ 8H⁺ => Cl^- + 4 H2O   | *1 <- -"-

Yhteenlaskettu:
8V3⁺  + ClO4^- + 4 H2O => 8 VO2⁺+ Cl^- +  8H<sup>+

b) Demonstraatio siitä, miten en osaa muuttaa excel taulukkoa htlm -muotoon. Siniset edustavat reaktioastian sisällä olevia aineita ja punaiset reagenssejä ja totaalitilavuuksia</sup>

n(KCl) = ?		H2O	K+	Cl-	I osanäy.	V=50cm3	c(AgNO3) = 0,0750M
n(KClO4) = ?		→	KClO4-		→	→	V(AgNO3)=41,00cm3
mtot = 4g			V = 250cm3				Cl-
			↓
			↓
			↓	II osanäyte V=25cm3			c(AgNO3) = 0,0750M
			↓	→	→	→	V(AgNO3)=38,12cm3
				lisätään V2(SO4)3

I osanäytteen titrauksesta saadaan selville KCl:stä peräisin olevien Cl-ionien konsentraatio 

Reaktio: Ag+ + Cl- <-=-> AgCl (s)

n(Cl-) = n(Ag+) = c(AgNO3)  + V(AgNO3)

n(Cl-) = 3,075 * 10-3 mol
n(Cl-) = n(KCl)
m(KCl) = n * M = -- * 74,6 g/mol = 0,229 g
Koska kyseessä oli osa näyte, määrä alkuperäisessä näytteessä on

m-%(KCl) = [[(250,0cm3/50,0cm3) * 0,229 g] / 4g] * 100%
         = 28,674 m-%

II osanäytteessä reagoivat kaikki Cl-ionit jolloin
n(Cl-)II = n(Ag+) = c * V = 2,859 * 10-3 mol
n(Cl-)II = n(ClO4-) + (Cl-)I
n(ClO4-) =  2,859 * 10-3 mol - (25,0cm3/50,0cm3)` * 3,075 * 10-3 mol

`(25,0cm3/50,0cm3) koska näyte tilavuus muuttuu

n(ClO4-) = 1,3215 * 10-3 mol
m(KClO4) = Osanäyte * n * M = (250,0cm3/25,0cm3) * 1,3215 * 10-3 mol * 138,6 g/mol = 1,8315...g
m-%(KClO4) = (1,8315...g / 4g) * 100% = 45,79

V:
m-%(KCl) = 28,674 m-%

m-%(KClO4) = 45,79 m-%

Massansäilymislain soveltaminen kemiassa

Tehtävä:
Koe, jossa pasutettiin 10 g sulfidimalmia X2S3. Pasutukseksi kutsutaan reaktiota, jossa malmi reagoi hapen kanssa oksidiksi ja rikkioksidiksi (Esimerkiksi Zn(Fe)S eli sinkkivälkkeen jalostuksessa käytettävä toimenpide). Tuotteeksi saatiin 7,410 g oksidia X2O3. Mikä aine oli kyseessä?

Ratkaisu:
n1 = 10g / X2S3 g/mol       | n = m/M
n2 = 7,410g / X2O3 g/mol    

Yhdistetään lausekkeet, koska molemmissa yhdisteissä on yhtä monta moolia atomeita, koska stoikiometriset kertoimet ovat samat.


n1 = n2 

10 g            =      7,410g            | kerrotaan ristiin
X2S3 g/mol      X2O3 g/mol

10 g       =  X2S3 g/mol               | lisätään tunnetut atomimassat
7,410g       X2O3 g/mol

1,34952 g  =  2X +96,21 g/mol               | kirjoitetaan oikeanpuoleinen yhtälö laskimeen ja                                   2X+48 g/mol                      |  haetaan kohta jossa se y = 1,34952

X = 44,96 g/mol

Kyseessä on skandium

Moolimassan laskeminen (Centria syksy 2012 pääsykoe)

Kysymys: Magnetiitin kemiallinen kaava on F3O4. Paljonko yhdisteessä on massaprosentteina rautaa ja happea? M(Fe) = 55,85g/mol   M(O) = 16,00 (Lyhenetty alkuperäisestä)

Vastaus: Tehdään oletus, että magnetiittiä on 100 grammaa jolloin,

        m                     100 g                                       100 g          
n =  M   = 3 * 55,85g/mol + 4 * 16,00 g/mol =             231.55 g/mol    = 0,431872...

Ja 0,431872... mol magnetiittiä koostuu

m(Fe) = n * M = 0,431872... mol * 3 * 55,85 g/mol = 72,36015... g       |  n = m/M  -> m = n * M

m(O) = n * M = 0,431872... mol * 4 * 16,00 g/mol = 27,639808... g

Massaprosentit saadaan vaihtamalla grammaprosentiksi ja pyöristämällä arvot (Tässä tapauksessa alussa ilmoitettujen moolimassojen arvot 55,85 ja 16,00).

V: Rautaa m-% 72,36 ja happea 27,64