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Un esercizio da risolvere...

Efrem mi chiede di determinare la % di (NH4)2SO4 presente in 0,644 g di un campione che, trattato con KOH, libera NH3 che viene fatta gorgogliare in 100 mL di HCl 0,058 N; l'eccesso di HCl richiede, per la titolazione, 15,2 mL di KOH 0,098 N.
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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) → NH3(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:

NH3(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:

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

n KOHtitolante = M×V = 0,098 mol/L×0,0152 L = 0,00149 mol = neccesso HCl

nreagita HCl = niniziale HCl – neccesso 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×mmolare = 0,00216 mol×132,14 g/mol = 0,285 g

% (NH4)2SO4 = [m (NH4)2SO4 / mcampione]×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%.

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