Un esercizio da risolvere…

Efrem ha scritto:

Chiedo la risoluzione di questo esercizio; ringrazio anticipatamente.

0,644 g di un campione contenente (NH₄)₂SO₄ vengono trattati con KOH. Si ottiene NH₃ che viene fatta gorgogliare in 100 mL di una soluzione 0,058 N di HCl. La quantità in eccesso di HCl richiede, per la titolazione, 15,2 mL di una soluzione di KOH 0,098 N. Calcolare la % di (NH₄)₂SO₄ nel campione.   [risp: 44%]

Ecco la risoluzione:

Quando gli ioni ammonio presenti nel solfato di ammonio reagiscono con gli ioni OH^- dell’idrossido di potassio avviene una reazione acido-base che porta alla formazione di NH₃ gassosa e di acqua:

NH₄⁺_(aq) + OH^-_(aq) → NH_3(g) + H₂O_(l)

L’ammoniaca gassosa che viene fatta gorgogliare nella soluzione di acido cloridrico reagisce con gli ioni H⁺ dell’acido secondo la seguente equazione:

NH_3(g) + H⁺_(aq) → NH₄⁺_(aq)

Poiché l’acido è in eccesso, si neutralizza ciò che non ha reagito con l’ammoniaca tramite la soluzione di KOH 0,098 N; la quantità in moli di KOH utilizzata nella titolazione corrisponde alla quantità in moli di HCl in eccesso (tieni presente che per le soluzioni di HCl e KOH non c’è differenza tra concentrazione normale e molare). Sottraendo tale quantità alla quantità di HCl contenuta nei 100 mL iniziali, si ottiene la quantità in moli di acido che ha reagito con l’ammoniaca gassosa; dato che il rapporto molare di reazione è 1 : 1 per entrambe le reazioni, il risultato corrisponde alla quantità in moli di NH₃ gassosa che ha gorgogliato nell’acido, che a sua volta corrisponde alla quantità in moli di ioni ammonio (NH₄⁺) presenti nel campione contenente (NH₄)₂SO₄.

Con tale valore si può determinare la quantità in moli e la massa del solfato di ammonio; rapportando quest’ultimo risultato alla massa del campione, si calcola, infine, la percentuale di (NH₄)₂SO₄.

I calcoli sono questi:

n_iniziale HCl = M×V = 0,058 mol/L×0,100 L = 0,0058 mol

n KOH_titolante = M×V = 0,098 mol/L×0,0152 L = 0,00149 mol = n_eccesso HCl

n_reagita HCl = n_iniziale HCl – n_eccesso HCl = (0,0058 – 0,00149) mol = 0,00431 mol = n NH₃ = n NH₄⁺

n (NH₄)₂SO₄ = n NH₄⁺/2 = 0,00431/2 mol = 0,00216 mol

m (NH₄)₂SO₄ = n×m_molare = 0,00216 mol×132,14 g/mol = 0,285 g

% (NH₄)₂SO₄ = [m (NH₄)₂SO₄ / m_campione]×100 = (0,285 g/0,644 g)×100 = 44,2%

Esprimendo il risultato con due cifre significative si ottiene proprio il valore atteso; la percentuale di solfato di ammonio contenuto nel campione è quindi del 44%.