Esercizi svolti sulle titolazioni in CHIMICA

1)       Calcolare la molarità di una soluzione di HNO₃ se 35.72 mL della soluzione neutralizzano 0.4040 g di Na₂CO₃
Innanzi tutto si deve considerare la reazione al fine di conoscere i coefficienti stechiometrici:
2 HNO₃ + Na₂CO₃ = 2 NaNO₃ + CO₂ + H₂O
Da cui si evince che il rapporto stechiometrico tra l’acido nitrico e il carbonato di sodio è di 2 : 1. Inoltre i pesi molecolari dei composti vanno calcolati con tutte le cifre significative possibili in quanto i dati forniti ci impongono una risposta con quattro cifre significative.
Le moli di Na₂CO₃  sono pari a 0.4040 g/ 105.99 g/mol= 0.003812
Dai rapporti stechiometrici si ha che le moli di acido nitrico sono pari a 0.003812 x 2 =0.007624 e, poiché esse sono contenute in 35.72 mL la concentrazione molare dell’acido è pari a M = 0.007624 mol/ 0.03572 L= 0.2134
2)     Una soluzione di idrossido di sodio è standardizzata con idrogenoftalato di potassio. Dai seguenti dati calcolare la molarità della soluzione di NaOH.
Massa  di KHP usata: 0.4536 g
Lettura della buretta prima della titolazione: 0.23 mL
Lettura della buretta dopo la titolazione: 31.26 mL

L’idrogenoftalato di potassio, spesso indicato con KHP, è la sostanza madre con cui si determina il titolo di una base. Esso ha formula C₈H₅KO₄ e quindi peso molecolare pari a 204.23 g/mol. Le moli di KHP sono quindi pari a 0.4536 g/ 204.23 g/mol = 0.002221.
Essendo il rapporto stechiometrico tra KHP e NaOH di 1:1 le moli di NaOH titolate saranno pari a 0.002221. Il volume di NaOH occorso è pari a 31.26 – 0.23 =31.03 mL
La concentrazione incognita di NaOH è pertanto: 0.002221 mol/ 0.03103 L= 0.07158 M
3)     Compresse di carbonato di calcio possono essere usate come antiacido e come fonte di calcio nella dieta. Una confezione di compresse antiacido generiche dichiara che ogni compressa contiene 600 mg di carbonato di calcio. Che volume di HNO₃ 0.6 M può essere neutralizzato dal carbonato di calcio contenuto in una compressa?
La reazione che avviene è la seguente:
2 HNO₃ + CaCO₃ =  Ca(NO₃)₂ + CO₂ + H₂O
e ci indica che il rapporto tra l’acido nitrico e il carbonato di calcio è di 2:1.
Le moli di carbonato di calcio sono pari a 0.600 g/100.086 g/mol= 0.00599
Le moli di acido nitrico che possono essere neutralizzate da 600 mg di carbonato di calcio sono pari a 0.00599 x 2 = 0.0120
Il volume di acido nitrico che può essere neutralizzato è pari a
V = moli/molarità = 0.0120 mol/ 0.6 M=0.0200 L => 20.0 mL
4)     Un campione impuro di (COOH)₂ 2 H₂O di massa pari a 1.00 g viene disciolto in acqua e titolato con una soluzione standard di NaOH. La titolazione richiede 19.16 mL di NaOH 0.198 M. Calcolare la percentuale di (COOH)₂ 2 H₂O nel campione assumendo che il campione non contenga impurezze di acidi.
Le moli di NaOH necessarie alla titolazione sono pari a 0.01916 L x 0.198 M= 0.00379
(COOH)₂ 2 H₂O è l’acido ossalico biidrato ( acido etandioico biidrato) è un acido bicarbossilico e la reazione che avviene è:
(COOH)₂ + 2 NaOH = (COONa)₂ +2 H₂O
Il rapporto tra (COOH)₂ e NaOH è 1:2
Le moli di (COOH)₂ sono pari a 0.00379 / 2 =0.00190

La massa di (COOH)₂ 2 H₂O  titolato è pari a 0.00190 mol x 126.03 g/mol = 0.239 g
La percentuale di (COOH)₂ 2 H₂O nel campione è pari a 0.239 x 100/ 1.00= 23.9 %
5)     Una compressa antiacido contenente carbonato di calcio come principio attivo richiede 22.3 mL di HCl 0.0932 M per la completa neutralizzazione. Calcolare la massa di carbonato di calcio contenuta nella compressa.
Le moli di HCl occorse per la neutralizzazione sono pari a 0.0223 L x 0.0932 M= 0.00208
La reazione bilanciata è la seguente:
CaCO₃ + 2 HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂
Il rapporto stechiometrico tra il carbonato di calcio e l’acido cloridrico è di 1:2 pertanto le moli di carbonato di calcio sono pari a 0.00208/2 = 0.00104
La massa di carbonato di calcio è pari a 0.00104 mol x 100.086 g/mol= 0.104 g
6)     L’idrossido di magnesio, Mg(OH)₂ è comunemente usato come principio attivo in compresse antiacido. Uno studente analizza una compressa antiacido per conoscere la percentuale in massa di Mg(OH)₂ sciogliendo una compressa del peso di 1.462 g in 25.00 mL di HCl 0.953 M e neutralizzando l’HCl che non ha reagito. Questa neutralizzazione richiede 12.29 mL di NaOH 0.0620 M. Calcolare la percentuale in massa di Mg(OH)₂ in una compressa antiacido.
Tale tipo di problema è relativo a una retrotitolazione in quanto l’idrossido di magnesio viene messo in un eccesso di HCl per cui avviene la reazione:
2 HCl + Mg(OH)₂ = MgCl₂ + 2 H₂O
L’acido cloridrico in eccesso ( ovvero quello che non ha reagito con Mg(OH)₂) viene titolato con NaOH secondo la reazione:
HCl + NaOH = NaCl + H₂O
Calcoliamo le moli di NaOH occorse per la titolazione:
moli di NaOH = 0.01229 L x 0.0620 M= 0.000800
le moli di HCl titolate da NaOH, essendo il rapporto di 1:1 sono pari anch’esse a 0.000800
le moli di HCl iniziali sono pari a 0.025000L x 0.953 M = 0.0238. Quindi le moli di HCl che hanno effettivamente reagito con l’idrossido di magnesio sono:
0.0238 – 0.000800=0.0230
Poiché il rapporto stechiometrico tra Mg(OH)₂ e HCl è di 1:2 le moli di Mg(OH)₂ sono pari a 0.0230/2 = 0.0115. La massa di Mg(OH)₂ è pari a 0.0115 mol x 58.319 g/mol= 0.671 g
La percentuale di Mg(OH)₂ nella compressa è pari a 0.671 x 100/ 1.462 = 45.9 %
7)      Calcolare il volume di HCl a STP sciolto in 1.00 L di acqua distillata, sapendo che 50.0 mL di tale soluzione vengono titolate con 40.5 mL di NaOH 0.102 M.
Le moli di NaOH sono pari a 0.0405 L x 0.102 M= 0.00413
Poiché nella reazione tra HCl e NaOH il rapporto stechiometrico è di 1:1 stante la reazione bilanciata HCl + NaOH = NaCl + H₂O le moli di HCl contenute in 50.0 mL sono pari a 0.00413. le moli di HCl in 1.00 L ( = 1000 mL) sono pari a 0.00413 x 1000/ 50.0=0.0826. A STP una mole di qualsiasi gas occupa un volume di 22.4 L. Il volume occupato da 0.0826 moli sarà pari a 0.0826 mol x 22.4 L/mol= 1.85 L
8)     Una soluzione contenete 1.000 g di NaH₂PO₄ ( PM = 119.98 g/mol) e Na₂HPO₄ ( PM = 141.96 g/mol) viene titolata con 34.50 mL di NaOH 0.155 M. Calcolare la composizione della miscela.
Le moli di NaOH occorse sono pari a 0.03450 L x 0.155 M= 0.00535
Detto y = massa di NaH₂PO₄ e detto x = massa Na₂HPO₄ si ha:
x + y = 1.000
le reazioni che avvengono sono:
HPO₄^2- + OH^- = PO₄^3- +  H₂O   e   H₂PO₄^- + 2 OH^- = PO₄^3- + 2 H₂O
Da cui
x/ 2 x 119.98 + y / 141.96 = 0.00535 facendo sistema con la prima relazione si ha:
y = 1.00 – x
risolvendo la massa di NaH₂PO₄ è pari a 0.590 g e quella di Na₂HPO₄ è pari a 0.410 g