Wie groß ist der Massenanteil an Kaliumcarbonat in der Pottasche?

Question

Aufgabe:

0,595g Pottasche werden in 100ml Schwefelsäure (Äquivalentstoffmengenkonzentration 0,1 mol/L) gelöst. Um den Säureüberschuss zu neutralisieren, werden 16,4 ml Natronlauge ( c=0,1 mol/L , Titer=0,992) verbraucht.

Wie groß ist der Massenanteil an Kaliumcarbonat in der Pottasche?

Problem/Ansatz:

Ich habe leider diesen Aufgabentyp noch nie gelöst. Inwiefern wirkt der Titer Gehalt auf meine Rechnung mit ein ?

Answer 1

Hi, hier chemweazle,

Wie groß ist der Massenanteil an Kaliumcarbonat in der Pottasche?

0,595g Pottasche werden in 100ml Schwefelsäure (Äquivalentstoffmengenkonzentration 0,1 mol/L) gelöst. Um den Säureüberschuss zu neutralisieren, werden 16,4 ml Natronlauge ( c=0,1 mol/L , Titer=0,992) verbraucht.

M(K₂CO₃) = (39,0983*2+12,011+15,9994*3) g / mol = 138,2058 g / mol

$$w(K_{2}CO_{3}) = \dfrac{m(K_{2}CO_{3})}{m(Pottasche)}, m(Pottasche) = 0,595 g$$

Maßlösung verd. Schwefelsäure: Equivalentkonzentration, c_eq = 0,1 mol / l, entsprechend einer Einwaagekonzentration von ^0,1⁄₂ mol / l = 0,05 mol / l = c(H₂SO₄)

Maßlösung verd. Natronlauge: ( c=0,1 mol/L , Titer=0,992 ), c(NaOH) = 0,0992 mol / l

0,595g Pottasche werden mit 100ml überschüssiger, verd. Schwefelsäure, c = 0,05 mmol / ml,n = 0,005 mol, gelöst.

Reaktionsgleichung

K₂CO_3(s) + H₂SO_4(aq) → K₂SO_4(aq) + H₂O + CO_2(g) ↑

Die 2wertige, 2basige Schefelsäure reagiert mit Kaliumcarbonat, eine 2wertige Base, im Stoffmengenverhältnis von 1:1 in einer Säure-Basereaktion zu Kaliumsulfat und zur instabilen Kohlensäure, die in Wasser und Kohlendioxid, das Anhydrid der Kohlensäure, zerfällt.

Die Stoffmenge an verbrauchter Schwefelsäure entspricht der Molzahl des verbrauchten Kaliumcarbonates.

n(H₂SO₄)_verbraucht = n(K₂CO₃)_verbraucht

Es wird die Schwefelsäure im Überschuß zugegeben.

Zur Schefelsäurebilanz

Die Stoffmenge der zugegebenen Schwefelsäure, n(H₂SO₄)_zugegeben, entspricht der Stoffmenge an verbrauchter Schwefelsäure, n(H₂SO₄)_verbraucht, plus die unverbrauchte, überschüssige Stoffmenge an Schwefelsäure, n(H₂SO₄)_übrig.

n(H₂SO₄)_zugegeben = n(H₂SO₄)_verbraucht + n(H₂SO₄)_übrig

Nun kann man, da die Stoffmenge der verbrauchten Schwefelsäure der vorliegenden Stoffmenge an Kaliumcarbonat entspricht, in die Schwefelsäurebilanz den Summand n(H₂SO₄)_verbraucht durch den Summand n(K₂CO₃)_verbraucht ersetzen.

n(H₂SO₄)_zugegeben = n(K₂CO₃)_verbraucht + n(H₂SO₄)_übrig

Nun gilt:

n(K₂CO₃)_verbraucht = n(H₂SO₄)_zugegeben - n(H₂SO₄)_übrig

Die überschüssige Stoffmenge an Schwefelsäure wir durch die Rücktitration(starke Säure-starke Base-Titration) ermittelt.

n(H₂SO₄)_zugegeben = 0,05 mol / l * 0,1 l = 0,005 mol = 5 mmol

Rücktitration der überschüssigen Schwefelsäure

Reaktionsgleichung

1 H₂SO_4(aq) + 2 NaOH_(aq) → Na₂SO_4(aq) + 2 H₂O

Die bei der Titration erfolgenden Säure-Base-Reaktion umgesetzte Stoffmenge an Schwefelsäure verhält sich zur Stoffmenge an verbrauchtem Natriumhydroxid wie die stöchiometrischen Koeffizienten, nämlich 1:2.

$$\frac{n(H_{2}SO_{4})}{n(NaOH)} = \frac{1}{2} = 0,5$$

n(H₂SO₄) = 0,5 * n(NaOH)

V(NaOH) = 16,4 ml, c(NaOH) = 0,0992 mol / l = 0,0992 mmol / ml

n(NaOH) = c(NaOH) * V(NaOH) = ( 0,0992 mmol / ml ) * 16,4 ml = 1,62688 mmol ≈ 1,627 mmol

n(H₂SO₄)_übrig = 0,5 * 1,627 mmol = 0,8135 mmol

n(K₂CO₃)_verbraucht = 5 mmol - 0,8135 mmol = 4,1865 mmol = 0,0041865 mol

Masse an Kaliumcarbonat: m(K₂CO₃) = n(K₂CO₃) * M(K₂CO₃)

m(K₂CO₃) = 0,0041865 mol * ( 138,2058 g / mol ) = 0,5785985817 g ≈ 0,579 g

$$w(K_{2}CO_{3}) = \dfrac{m(K_{2}CO_{3})}{m(Pottasche)}$$
m(Pottasche) = 0,595 g
$$w(K_{2}CO_{3}) = \frac{0,579\cdot g}{m(0,595\cdot g} \approx 0,9731$$
Der Massenanteil an Kaliumcarbonat in der Pottaschenprobe beträgt 0,9731, entsprechend 97,31 %.