Løselighetsprodukt for kalsiumhydroksid bestemt ved titrering

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

Verdien av løselighetsproduktet, $K_{sp}$ , til kalsiumhydroksid, $C a {(O H)}_{2}$ , ble bestemt eksperimentelt av en kjemielev.

Kjemieleven gjorde følgende:

Fast $C a {(O H)}_{2}$ ble løst i vann. Ikke alt løste seg opp.
$50 m L$ av blandingen ble målt ut med et begerglass og overført til en titrerkolbe.
Noen dråper av indikatoren metyloransje ble tilsatt til løsningen i titrerkolben.
En byrette på $50,0 m L$ ble skylt med vann før den ble fylt med $0,100 m o l / L$ saltsyre, $H C l (a q)$ .
Det ble utført tre titreringer. Volumet av HCl, som ble tilsatt for å nå fargeendring, ble notert i tabell 1 under:

Tabell 1: Resultat av titreringer

Titreringsparallell	1	2	3
Forbruk $0,100 m o l / L$ HCl	$13 m L$	$14 m L$	$11,7 m L$

For hånd

Skriv den balanserte reaksjonsligningen for reaksjonen i titrerkolben.

Kalkulator

Bruk kjemielevens data til å finne den eksperimentelle verdien av $K_{sp}$ . Sammenlign denne med tabellverdien.

For hånd

Pek på minst tre svakheter i det eleven gjorde for å bestemme $K_{sp}$ -verdien. Foreslå tre forbedringer i metoden for å redusere usikkerhet og feilkilder.

Fasit

$C a {(O H)}_{2} (a q) + 2 H C l (a q) \to C a C l_{2} (a q) + 2 H_{2} O (l)$ , eller på ioneform $O H^{-} (a q) + H_{3} O^{+} (a q) \to 2 H_{2} O (l)$

$K_{sp} \approx 8,6 \cdot 10^{- 6}$ , omtrent 1,7 ganger tabellverdien $5,02 \cdot 10^{- 6}$

Svakheter: ufiltrert løsning, volum målt med begerglass, byretten skylt med vann (og indikator med omslag langt fra ekvivalenspunktet). Forbedringer: filtrere, bruke fullpipette, skylle byretten med saltsyren (og bruke bromtymolblått).

LøsningsforslagKI-generert

Hydroksidionene fra kalsiumhydroksid nøytraliseres av saltsyren:

C a {(O H)}_{2} (a q) + 2 H C l (a q) \to C a C l_{2} (a q) + 2 H_{2} O (l)

På ioneform:

O H^{-} (a q) + H_{3} O^{+} (a q) \to 2 H_{2} O (l)

Gjennomsnittlig forbruk av saltsyre:

V = \frac{13 m L + 14 m L + 11,7 m L}{3} = 12,9 m L

Stoffmengde HCl er lik stoffmengde $O H^{-}$ i prøven:

n (O H^{-}) = n (HCl) = 0,100 m o l / L \cdot 0,0129 L = 1,29 \cdot 10^{- 3} m o l

Konsentrasjonene i $50 m L$ løsning:

\begin{matrix} [O H^{-}] & = \frac{1,29 \cdot 10^{- 3} m o l}{0,050 L} = 0,0258 m o l / L \\ [C a^{2 +}] & = \frac{1}{2} \cdot 0,0258 m o l / L = 0,0129 m o l / L \end{matrix}

Løselighetslikevekten er $C a {(O H)}_{2} (s) ⇌ C a^{2 +} (a q) + 2 O H^{-} (a q)$ . Det gir

K_{sp} = [C a^{2 +}] {[O H^{-}]}^{2} = 0,0129 \cdot {0,0258}^{2} = 8,6 \cdot 10^{- 6}

Tabellverdien i vedlegget er $K_{sp} = 5,02 \cdot 10^{- 6}$ . Den eksperimentelle verdien er

\frac{8,6 \cdot 10^{- 6}}{5,02 \cdot 10^{- 6}} = 1,7

altså omtrent 70 % for høy. Det passer med feilkildene i c, som alle gir for stort forbruk av saltsyre. De to første parallellene ( $13 m L$ og $14 m L$ ) kan være grovtitreringer, og bare parallell 3 ( $11,7 m L$ ) gir en $K_{sp}$ nær tabellverdien.

Svakheter

Blandingen ble ikke filtrert. Fast $C a {(O H)}_{2}$ i prøven reagerer også med saltsyren. Da blir forbruket for stort.
Volumet på $50 m L$ ble målt med begerglass. Begerglass har stor usikkerhet i volum.
Byretten ble skylt med vann. Vannrester fortynner saltsyren, så det går med mer syre enn beregnet.
Metyloransje skifter farge ved pH 3,2–4,4. Ekvivalenspunktet for sterk syre og sterk base er ved pH 7. Eleven titrerer derfor litt forbi ekvivalenspunktet.
Volumene er lest av med få desimaler, og parallellene sprer mye (11,7–14 mL).

Forbedringer

Filtrer den mettede løsningen før prøven tas ut, slik at bare løst $C a {(O H)}_{2}$ titreres.
Mål ut prøven med fullpipette, for eksempel $25,00 m L$ .
Skyll byretten med litt av saltsyren før den fylles.
Bruk en indikator med omslag nær pH 7, for eksempel bromtymolblått (6,0–7,6).
Les av byretten med to desimaler og titrer til parallellene stemmer innenfor ca. $0,1 m L$ .

$K_{sp}$ i tabellen gjelder ved $25 ° C$ . Temperaturen bør derfor også måles og holdes nær denne.

Vedlegg

Vedleggene i oppgavesettet til Kjemi 2 V2023. De kunne brukes på hele eksamen, også del 1 (om hjelpemidlene).

Åpne på egen side: Tabeller og formler i kjemi

Oppgavedata

Hentet fra: Kjemi 2 V2023, del 2, oppgave 8
Del: Del 2, alle hjelpemidler — les om hjelpemidler
Hjelpemidler: Kalkulator
CAS
Graftegner og regneark
Lærebok, formelsamling og egne notater
Ikke åpent internett, kommunikasjon med andre eller kunstig intelligens.
Kategori: 2
Vanskegrad: 2
Temaer: Løselighetsprodukt, Titrering, Usikkerhet og feilkilder

Løselighetsprodukt for kalsiumhydroksid bestemt ved titrering

Innstillinger

Utseende

Oppgaver og visning

Utskrift

Synkronisering

Sync på tvers av enheter

Løselighetsprodukt for kalsiumhydroksid bestemt ved titrering

Lov på eksamen

Kan den løses uten PC?

Forstå oppgaven med en KI

Tastatursnarveier

Navigasjon

I oppgave

Løselighetsprodukt for kalsiumhydroksid bestemt ved titrering

Løselighetsprodukt for kalsiumhydroksid bestemt ved titrering

Lov på eksamen

Kan den løses uten PC?

Temaer