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Berechnen des Massenanteils der Phosphorsäure
Um den Massenanteil der Phosphorsäure (\(H_3PO_4\)) in der Ausgangslösung zu bestimmen, folgen wir diesen Schritten:
1.
Bestimmung der Stoffmenge von \(NaOH\)
2.
Berechnung der Stoffmenge von \(H_3PO_4\)
3.
Berechnung der Masse von \(H_3PO_4\)
4.
Berechnung des Massenanteils
Schritt 1: Bestimmung der Stoffmenge von \(NaOH\)
Die Konzentration von Natronlauge (\(NaOH\)) beträgt 0,2 mol/L. Es wurden 11 mL (\(= 0,011 L\)) \(NaOH\) für die Neutralisation verwendet.
Die Stoffmenge von \(NaOH\) berechnet sich mit der Formel \(n = c \cdot V\), wobei \(c\) die Konzentration und \(V\) das Volumen ist.
\(
n_{NaOH} = 0,2 \, \text{mol/L} \cdot 0,011 \, \text{L} = 0,0022 \, \text{mol}
\)
Schritt 2: Berechnung der Stoffmenge von \(H_3PO_4\)
Laut Reaktionsgleichung reagiert \(H_3PO_4\) im Verhältnis 1:2 mit \(NaOH\), was bedeutet, dass 1 mol \(H_3PO_4\) mit 2 mol \(NaOH\) reagiert. Daher beträgt die Stoffmenge von \(H_3PO_4\) die Hälfte der von \(NaOH\).
\(
n_{H_3PO_4} = \frac{0,0022 \, \text{mol}}{2} = 0,0011 \, \text{mol}
\)
Schritt 3: Berechnung der Masse von \(H_3PO_4\)
Die Masse von \(H_3PO_4\) berechnet sich durch \(m = n \cdot M\), wobei \(M\) die molare Masse ist.
\(
m_{H_3PO_4} = 0,0011 \, \text{mol} \cdot 98 \, \text{g/mol} = 0,1078 \, \text{g}
\)
Dies ist die Masse von \(H_3PO_4\), die in den zur Titration verwendeten 100 mL der Lösung enthalten ist.
Berechnung des Massenanteils
Es wurden insgesamt 4,8739 g \(H_3PO_4\) in 500 mL Lösung gelöst, und wir haben die Masse von \(H_3PO_4\) in 100 mL der Lösung als 0,1078 g berechnet.
Der Massenanteil \(w\) wird mit der Formel \(w = \frac{m_{\text{substanz}}}{m_{\text{gesamt}}} \cdot 100\%\) berechnet.
Da der Massenanteil für die gesamte Lösung und nicht nur für die analysierten 100 mL bestimmt werden soll, verwenden wir direkt die Gesamtmasse der gelösten \(H_3PO_4\):
\(
w_{H_3PO_4} = \frac{4,8739 \, \text{g}}{500 \, \text{mL}} \cdot 100\% = \frac{4,8739 \, \text{g}}{5} \cdot 100\% = 0,97478 \, \text{g/100mL}
\)
Da es um die Angabe des Massenanteils der Phosphorsäure geht, ist das Endergebnis der Massenanteil in der Ausgangslösung (\(500 \, \text{mL}\)), der bereits direkt durch das Einwiegen gegeben ist.
Der Massenanteil \(w_{H_3PO_4}\) ist damit effektiv:
\(
w_{H_3PO_4} = \frac{4,8739 \, \text{g}}{500 \, \text{mL} \cdot \text{Dichte der Lösung}} \cdot 100\%
\)
Ohne die Dichte der Lösung zu kennen, können wir den Massenanteil nicht präzise in Prozent der Gesamtlösung angeben. Die oben angegebene Berechnung zeigt jedoch den Ansatz zur Berechnung der Massenkonzentration. Bei der Berechnung des Massenanteils in Prozent bezogen auf die Lösung bräuchten wir die Gesamtmasse der Lösung, die hier nicht direkt gegeben ist.
