Решен пример: Определяне на концентрацията на разтворено вещество чрез титруване с киселина и основа

Нека да решим още една задача от титруване, като отново търсим концентрацията на разтвор на киселина. Имаме 20,0 милилитра HCl, но този път вместо натриев хидроксид ще използваме бариев хидроксид. Необходими са 27,4 милилитра от 0,0154 мол/литър разтвор на бариев хидроксид за пълната неутрализация на наличната киселина. Добре, да започнем с това, което ни е известно. Знаем концентрацията на бариев хидроксид, която е 0,0154 мол/л, знаем, че е дадена в молове за литър. Значи имаме 0,0154, което е равно на... Нека да означим моловете с Х, върху литри. 27,4 милилитра е 0,0274 литра, нали? Значи това е 0,0274 литра. Търсим Х, с което означихме моловете бариев хидроксид. Нека да взема калкулатора и да го сметна. Нека да си направя малко място. Имам 0,0154 по 0,0274, което ни дава 4,22 по 10^(–4). Значи това е равно на 0,000422 мола бариев хидроксид. Добре, сега да напишем реакцията на неутрализация. Бариев хидроксид реагира с HCl. Значи бариев хидроксид плюс HCl ни дава... имаме Н+ плюс ОН–, така че това е Н2О. И после другите ни продукти, това е барий 2+. Това е ВА2+, и тук имаме Cl–. Значи имаме ВА2+ и Cl11–, които трябва да съединим. Получаваме BACl2, нали така? BACl2, бариев двухлорид, е единият от продуктите. Сега трябва да изравним реакцията. Трябва да изравним химичното уравнение. Нека първо да погледнем хлора. Отляво имаме един хлор. Отдясно имаме два хлора. Тук трябва да поставим две, и сега имаме по два хлора от двете страни. Сега да видим водорода. Отляво имаме веднъж два водорода, и тук имаме два. Значи отляво имаме общо четири водорода. Отдясно имаме общо два водорода. Тук трябва да поставим коефициент две, за да получим отдясно четири водорода. Сега имаме четири и всичко е изравнено. Всичко друго е изравнено. Нека да видим съотношението молове бариев хидроксид и HCl. За всеки един тук, имаме един тук... За всеки един мол бариев хидроксид ни трябват два мола НCl. Вече изчислихме колко мола бариев хидроксид сме използвали в титруването, нали? Използвахме 0,000422. Значи имаме два пъти повече от НCl. Можем да умножим това число по две и можем да намерим колко мола от НCl. Или можем да направим пропорция. Значи ако говорим за съотношението на бариев хидроксид към НCl, молното съотношение е едно към две. Значи моловете бариев хидроксид... ще използвам друг цвят. Значи тук имаме 0,000422 мола бариев хидроксид. Целта ни е да намерим моловете НCl. Очевидно трябва просто да умножим 0,000422 по 2. И получаваме Х = 0,000844. Това са моловете НCl, които имаме в еквивалентния пункт. Добре, накрая просто трябва да изчислим концентрацията на разтвора на киселината. Да се върнем тук и да видим с какво започнахме. В началото имахме 20 милилитра НCl. 20 милилитра трябва да бъдат... Премествам десетичната запетая, това са 0,0200 литра. И знаем моловете, нали? Имаме моловете, имаме и литрите. Значи можем да изчислим концентрацията. Добре, концентрацията на НCl в изходния разтвор е 0,0008444 мола. И това ще го разделим на литрите разтвор. Те бяха 0,0200 литра, нали така? 20 милилитра е равно на 0,0200 литра. И тук можем да направим нашето изчисление. Имаме 0,000844 делено на 0,0200, и получавам 0,0422 мол/литър. Значи концентрацията на НCl е 0,0422 мол/литър, и сме готови. Това е концентрацията на разтвора на киселината. Да видим какво се получава, ако използваме MV = MV, краткият метод от предходното видео. Значи имаме MV = MV, моларната концентрация на основата по обема на основата е равно на моларната концентрация на киселината по обема ѝ. За основата, концентрацията е 0,0154 мол/л, а обемът на основата, която използвахме в титруването, е 27,4 милилитра. За киселината не знаем концентрацията. Това се търси в задачата, и имаме обем от 20,0 милилитра. Хайде да го сметнем. Значи по краткия метод, 0,0154 по 27,4 дава това число, което ще разделим на 20. И получаваме 0,0211. Значи нашият отговор, Х, е 0,0211 мола/литър. И виждаме, че това не е правилният отговор, нали? Получихме два пъти по-ниска концентрация от тази, която получихме по дългия път на решаване. Ако искаш да използваш краткия метод за задачи от този вид, трябва да умножиш по две. Ако умножим отговора по две, тогава получаваме правилния отговор, 0,0422 мол/литър. И много често учениците се затрудняват да разберат защо това е така. Къде да умножим по две? Защо, как го правиш? Разбира се, това можеш да го разбереш, като погледнеш химичното уравнение. Но много ученици се затрудняват. Ето защо краткият метод невинаги е най-подходящ. Все пак можеш да го използваш, ако разбираш как работи. Но той е по-подходящ за задачи, в които молното съотношение е едно към едно. Но и тогава може да се използва подробният метод, използвай краткия само ако е напълно сигурно, че го разбираш правилно.