Soluzione Neutralizzata 2NaOH + 2KOH + 2H2SO4 ---> 4H2O + Na2SO4 + K2SO4

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marco_1004

2017-07-11 10:41

Ho provato a fare questo esercizio

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Ma non mi torna il risultato del libro  O_o

il procedimento che ho seguito è il seguente:

prima ho scritto la reazione di neutralizzazione

2NaOH + 2KOH + 2H2SO4 ---> 4H2O + Na2SO4 + K2SO4

da cui si evince che il numero di moli che si combinano di H2SO4 e di KOH e NaOH sono in proprozione 1:1

a questo punto avendo la Formalità dell'acido solforico e il volume mi sono calcolato le moli

n = F * V

quindi ho ottenuto il numero di moli che reagiscono di NaOH e di KOH e moltiplicando per il peso molare ho ottenuto i grammi che divisi per 1,15g mi danno la percentuale in peso, che vengono rispettivamente

41,1% e 58,9%

il risultato invece del libro è 44,35% e 55,65%

Dove sbaglio??  azz!

LuiCap

2017-07-11 11:42

Hai sbagliato perché hai supposto a priori che le moli di NaOH siano uguali alle moli di KOH.

La reazione che hai scritto, che è corretta, ci dice che le moli totali di NaOH + KOH sono il doppio delle moli di H2SO4.

NaOH+KOH+H2SO4.jpg
NaOH+KOH+H2SO4.jpg

Sinceramente non capisco le % date dal libro.

marco_1004

2017-07-11 12:33

LuiCap ha scritto:

Hai sbagliato perché hai supposto a priori che le moli di NaOH siano uguali alle moli di KOH.

Allora non mi è chiara una cosa, in una reazione del tipo:

a A + b B ---> c C + d D

i coefficienti stechiometrici ci dicono che se reagiscono na moli di A, le moli che reagiscono di B saranno date dalla seguente proporzione:

a : b = na : nb da cui si ricava che nb = na (a / b)

in una reazione del tipo:

a A + b B + c C ---> d D + e E

è ancora possibile farlo??

nel senso se sappiamo che reagiscono nc moli non possiamo dire che:

nb = b/c nc

na = a/c na

O_o

Ale985

2017-07-11 13:28

Ciao, Nel tuo caso specifico con NaOH e KOH, la quantità di acido solforico impiegata è stechiometrica RISPETTO ALLA SOMMA delle quantità delle due basi, non alla singolo base. Quindi non è detto che sia 50:50...poteva anche essere 30:70 o un altro numero P.S. ho modificato la risposta perchè non ero sicuro di quello che ho scritto riguardo le proporzioni per le reazioni con tre componenti

marco_1004

2017-07-11 13:38

Ale985 ha scritto:

Ciao,

la proprozione puoi sempre farla due a due.

se hai a disposizione le moli di C, la quantità stechiometrica richiesta di A e B saranno:

a : c = na : nc per trovare A

b : c = nb : nc per trovare B

Nel tuo caso specifico con NaOH e KOH, la quantità di acido solforico impiegata è stechiometrica RISPETTO ALLA SOMMA delle quantità delle due basi, non alla singolo base. Quindi non è detto che sia 50:50...poteva anche essere 30:70 o un altro numero

Perchè è simmetrica rispetto alla somma e non alle singole quantità??

Ale985

2017-07-11 13:46

Essendo una miscela...a meno chè non sia 50:50...nonpuoi conoscere quanto acido ha reagito per NaOH e quanto per KOH. Conosci il valore sulla miscela.

L'esercizio ti dice che sono serviti 48.3 cc di acido solforico per neutralizzare 1,15g di soluzione.

qualsiasi siano le proprozioni NaOH e KOH in moli, le moli di acido richieste per NaOH sono la metà di quelle presenti e lo stesso discorso vale per KOH.

complessivamente, sappiamo solo che le moli di acido sono la metà rispetto a quelle complessive di base presente nella miscela

marco_1004

2017-07-11 13:50

Ale985 ha scritto:

L'esercizio ti dice che sono serviti 48.3 cc di acido solforico per neutralizzare 1,15g di soluzione.

qualsiasi siano le proprozioni NaOH e KOH in moli, le moli di acido richieste per NaOH sono la metà di quelle presenti e lo stesso discorso vale per KOH.

complessivamente, sappiamo solo che le moli di acido sono la metà rispetto a quelle complessive di base presente nella miscela

questo non mi dovrebbe implicare, visti i coefficienti stechiometrici, che le moli di acido richieste per NaOH e per KOH sono uguali??

Non riesco a capire come mai in questo caso il rapporto stechiometrico si deve applicare alla somma (il che implica che la stechiometria riferita a due termini non si può applicare no? Altrimenti si dovrebbe avere lo stesso numero di moli... o sbaglio?  azz!  )

Ale985

2017-07-11 14:00

Se la miscela contiene NaOH e KOH in propozioni (in moli) diverse, la quantità di acido necessaria per esaurie NaOH sarà per forza diversa da quella di KOH....come fa ad essere uguale? Quello che rimane "fisso" è il rapporto di reazione con le due specie singole

LuiCap

2017-07-11 14:13

Forse se si scrive la reazione in forma ionica ti risulta tutto più semplice:

2Na+ + 2K+ + 4OH- + 4H+ + 2 SO4(2-) --> 2Na+ + 2K+ + 2 SO4(2-) + 4H2O

OH- + H+ --> H2O

n H+ = n H2SO4 · 2 = 0,0121 · 2 = 0,0242 mol

Le moli totali di OH- sono le stesse.

In soluzione acquosa non esiste "questi OH- sono legati all'Na+ e gli altri sono legati al K+"; possiamo solo conoscere le moli totali di OH-.

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Ale985

2017-07-11 14:16

Il problema presenta chiaramente due incognite, ovvero la massa di NaOH e la massa di KOH....

puoi impostare il seguente sistema di equazioni: la prima equazione esprime che la somma delle due masse deve dare 1.15g

la seconda equazione la somma delle moli delle due basi deve richiedere il doppio delle moli impiegate di acido solforico (poichè essendo 1:2 sia per NaOH e per KOH, 0.0121 mol di acido dovranno aver reagito con 0.0242 mol di base in totale) non sappiamo però ancora delle 0.0242 mol totali quante siano per NaOh e quante per KOH

In termini più matematici (ponendo x la massa di NaOH e y la massa KOH)

x + y = 1.15

molix + moliy = 0.0242

per far concordare le incognite tra le due equazioni, ricordiamo che moli =massa/Pm

molix = x/40 e moliy = y/56.1

quindi:

x + y =1.15

(x/40) + (y/56.1) = 0.0242

risolvendo il sistema troverai i dati che ha già trovato Luisa


LuiCap ha scritto:

Forse se si scrive la reazione in forma ionica ti risulta tutto più semplice:

2Na+ + 2K+ + 4OH- + 4H+ + 2 SO4(2-) --> 2Na+ + 2K+ + 2 SO4(2-) + 4H2O

OH- + H+ --> H2O

n H+ = n H2SO4 · 2 = 0,0121 · 2 = 0,0242 mol

Le moli totali di OH- sono le stesse.

In soluzione acquosa non esiste "questi OH- sono legati all'Na+ e gli altri sono legati al K+"; possiamo solo conoscere le moli totali di OH-.

Infatti non si parlava di etichettare gli ioni...quello che sappiamo è la loro somma. Però da questa e dalle altre informazioni bisogna ricavare le percentuali di NaOH e KOH

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LuiCap

2017-07-11 14:31

Dopo aver trovato le masse di NaOH e di KOH si possono calcolare i volumi di H2SO4 necessari per neutralizzare l'una e l'altra.

n NaOH = 0,509 g / 40 g/mol = 0,0127 mol

n H2SO4 = 0,0127 mol/2 = 0,00636 mol

V H2SO4 = 0,00636 mol/0,25 mol/L = 0,0254 L = 25,4 mL

n KOH = 0,641 g / 56,1 g/mol = 0,0114 mol

n H2SO4 = 0,0114 mol/2 = 0,00571 mol

V H2SO4 = 0,00571 mol/0,25 mol/L = 0,0229 L = 22,9 mL

V totale H2SO4 = 25,4 + 22,9 = 48,3 mL

marco_1004

2017-07-11 14:40

LuiCap ha scritto:

Forse se si scrive la reazione in forma ionica ti risulta tutto più semplice:

2Na+ + 2K+ + 4OH- + 4H+ + 2 SO4(2-) --> 2Na+ + 2K+ + 2 SO4(2-) + 4H2O

OH- + H+ --> H2O

n H+ = n H2SO4 · 2 = 0,0121 · 2 = 0,0242 mol

Le moli totali di OH- sono le stesse.

In soluzione acquosa non esiste "questi OH- sono legati all'Na+ e gli altri sono legati al K+"; possiamo solo conoscere le moli totali di OH-.

Ok cosi ci sono! Noi andando a porre NaOH e KOH in soluzione (essendo elettroliti forti) si dissociano completamente e quindi avremo una soluzione in cui si hanno OH- che non sono riconducibili ad uno o l'altro atomo. Considerando poi l'H2SO4 dissociato anche esso si ottiene che un rapporto stechiometrico 2:1

Tuttavia mi chiedevo da dove si poteva capire nella forma molecolare della formula..... nel senso ogni volta che si ha una soluzione di due basi noi dovremmo sempre ripetere un ragionamento analogo, dovendo quindi applicare la stechiometria alla somma delle basi (cioè alla soluzione) e non alla singola base??

LuiCap

2017-07-11 14:56

Certo, te l'ho già scritto a proposito delle reazioni redox: scrivendo le reazioni in forma ionica risulta tutto molto più semplice ;-)

Prova a risolvere il seguente esercizio:

Una soluzione acquosa contenente 2,50 g di una miscela di Na2CO3 e KOH viene neutralizzata fino alla formazione di CO2 da 92,3 mL di H2SO4 0,25 M. Calcolare le % in peso di Na2CO3 e KOH nella soluzione.

marco_1004

2017-07-11 15:57

Mi trovo un pochino in difficoltà perchè in questo caso ho idrossido di potassio che rilascia OH- le cui moli questa volta sono uguali alle moli di H2SO4, le moli invece di H+ sono pari al doppio delle moli di H2SO4. Tuttavia il carbonato di sodio rilascia 2Na+ + CO3 -- come prima chiamando x i grammi di carbonato di sodio e y quelli di idrossido di potassio abbiamo che x + y =2,50g però ora come mi devo comportare??   Forse non ho ben capito cosa si intende per neutralizzazione....  azz! EDIT: forse ho capito.... le moli di KOH sono quindi uguali a quelle di H2SO4 per cui mi calcolo i grammi di KOH necessari e a questo punto per differenza mi trovo quelli di Na2CO3 ottenendo come percentuale rispettivamente 51,78% e 48,22% ?

LuiCap

2017-07-11 16:21

2 KOH + H2SO4 --> K2SO4 + 2 H2O

Na2CO3 + H2SO4 --> Na2SO4 + CO2 + H2O

----------------------------------------------------

2 KOH + Na2CO3 + 2 H2SO4 --> K2SO4 + Na2SO4 + CO2 + 3 H2O

2 n H2SO4 = n KOH + 2 n Na2CO3

oppure, in forma ionica:

2 K+ + 2 OH- + 2 Na+ + CO3(2-) + 4 H+ + 2 SO4(2-) --> 2 K+ + 2 Na+ + 2 SO4(2-) + CO2 + 3 H2O

2 OH- + CO3(2-) + 4 H+ --> CO2 + 3 H2O

4 n H+ = n OH- + 2 n CO3(2-)

La prima equazione del sistema è quella che hai scritto.

Prova a pensare come scrivere la seconda equazione.

La soluzione che hai proposto ricalca lo stesso errore che hai commesso prima.

marco_1004

2017-07-11 16:28

uguagliando le moli in forma molecolare la seconda equazione è

2nH2SO4 = y / 56,1 + 2 x /106

Giusto??

Tuttavia non mi è chiara

LuiCap

oppure, in forma ionica:

2 K+ + 2 OH- + 2 Na+ + CO3(2-) + 4 H+ + 2 SO4(2-) --> 2 K+ + 2 Na+ + 2 SO4(2-) + CO2 + 3 H2O

2 OH- + CO3(2-) + 4 H+ --> CO2 + 3 H2O

4 n H+ = n OH- + 2 n CO3(2-)

Nella neutralizzazione se aggiungiamo un acido allora il numero di moli di H+ deve essere uguale al numero di moli di anioni che si hanno, quindi non dovrei avere 4n H+ = 2n OH- + nCO3(2-) ??

Se non è cosi allora non ho capito come si fa  azz!

LuiCap

2017-07-11 16:50

OK, la seconda equazione è giusta:

2nH2SO4 = y / 56,1 + 2 x /106

Hai applicato correttamente questa eguaglianza:

2 n H2SO4 = n KOH + 2 n Na2CO3

che in forma ionica è:

2 n H2SO4 = 4 n H+

n KOH = n OH-

2 n Na2CO3 = 2 n CO3(2-)

quindi:

4 n H+ = n OH- + 2 n CO3(2-)

Se dividi il tutto per il volume totale si ha il bilancio di carica:

[H+] = [OH-] + 2[CO3(2-)]

marco_1004

2017-07-11 17:06

LuiCap ha scritto:

OK, la seconda equazione è giusta: 2nH2SO4 = y / 56,1 + 2 x /106 Hai applicato correttamente questa eguaglianza: 2 n H2SO4 = n KOH + 2 n Na2CO3 che in forma ionica è: 2 n H2SO4 = 4 n H+ n KOH = n OH- 2 n Na2CO3 = 2 n CO3(2-) quindi: 4 n H+ = n OH- + 2 n CO3(2-) Se dividi il tutto per il volume totale si ha il bilancio di carica: [H+] = [OH-] + 2[CO3(2-)]

nell'equazione ionica però si ha che: 2Na+ + CO3 (2-) + 2K+ + 2OH- + 4H+ + 2SO4 (2-) ---> CO2 + 2Na+ + SO4 (2-) + 2K+ + SO4(2-) + 3H2O Quindi non si dovrebbero uguagliare  4 H+ = 2 OH- + CO3(2-)  dove poi sappiamo che da 2 moli di H2SO4 si ricavano 4 moli di H+, da 2 moli di KOH si ricavano 2 moli di OH- e infine da 1 mole di Na2CO3 si ricava 1 mole di CO3(2-) Edit: Forse non ho capito come si fa per neutralizzare.... il fondamento base è quello di imporre che la carica positiva liberata dall'acido sia uguale alla carica negativa liberata dalle basi no?? n H2SO4 liberano 2n H+ n Na2CO3 libreano n CO3(2-) n KOH liberano n OH- ore i miei coefficienti della reazione bilanciata mi conducono al fatto che avendo 2H2SO4 si liberano 4H+ e invece avendo 2KOH si liberano 2OH- e avendo Na2CO3 si liberano CO3(2-) ora quindi si ha che 2n(H2SO4) =2n (KOH) + n (Na2CO3) dov'è che sbaglio in questo ragionamento?

LuiCap

2017-07-11 21:04

Provo a spiegartelo in quest'altro modo sperando che tu conosca cosa sono gli equivalenti.

eq H2SO4 = eq KOH + eq Na2CO3

eq H2SO4 = 0,25 mol/L · 2 eq/mol · 0,0923 L = 0,0462 eq

eq KOH = n mol NaOH · 1 eq/mol

1 eq KOH = 1 mol NaOH = 56,1 g

eq Na2CO3 = n mol Na2CO3 · 2 eq/mol

1 eq Na2CO3 = 1/2 mol Na2CO3 = (105,99 /2)g

x = massa KOH

y = massa Na2CO3

y = 2,50 - x

0,0462 = x/56,1 + (2,50 - x)/(105,99/2)

0,0462 = x/56,1 + 2(2,50 - x)/105,99

Risolvendo:

x = m KOH = 0,981 g

% KOH = 39,2%

y = m Na2CO3 = 1,519 g

% Na2CO3 = 60,8%

KOH+Na2CO3+H2SO4.jpg
KOH+Na2CO3+H2SO4.jpg

marco_1004

2017-07-11 21:47

Forse ho capito dove sbaglio, quando tu scrivi: 2 nH2SO4 = n KOH + 2nNa2CO3 (1) vuol dire che: n moli di H2SO4 ci forniscono 2n moli di carica positiva (infatti ogni mole ha 2 H+ ) n moli di KOH ci forniscono n moli di carica negativa (infatti ogni mole ha un solo OH- ) n moli di Na2CO3 ci forniscono 2n moli di carica negativa (infatti ogni mole ha un CO3(2-)) Quindi vogliamo trovare n in modo che sia vera la (1) così che la carica si neutralizza, giusto? Però allora mi chiedo, la stechiometria della formula scritta in forma ionica non influenza i coefficienti dettando le proporzione con cui vari composti reagiscono tra loro? Nel caso precedente (il primo es): n H2SO4 ---> 2*nH2SO4 moli di carica positiva (H+) n KOH ---> nKOH moli di carica negativa (OH-) n NaOH ---> nNaOH moli di carica negativa (OH-) quindi si deve avere che 2n H2SO4 = nKOH + nNaOH Edit: definizione di equivalente: Un equivalente di acido è la quantità di sostanza che cede una mole di ioni H+ dissociandosi; Un equivalente di base è la quantità di sostanza che cede una mole di ioni OH− dissociandosi; Un equivalente di ossidante è la quantità di sostanza che acquista una mole di elettroni in una reazione redox; Un equivalente di riducente è la quantità di sostanza che cede una mole di elettroni in una reazione redox; Un equivalente di sale è la quantità di sostanza che per dissociazione produce una mole di carica elettrica ionica pari a quella di una costante di Avogadro di elettroni. da questa si deduce che: 1 mole di H2SO4 libera 2 moli di H+ ---> 1 mole di H2SO4 = 2 eq di H2SO4 1 mole di KOH libera 1 mole di OH- ---> 1 mole di KOH = 1 eq di KOH 1 mole di Na2CO3 libera 2 moli di carica elettrica (positiva o negativa che sia) ---> 1 mole di Na2CO3 = 2 eq di Na2CO3 la neutralizzazione si ha quando gli equivalenti dell'acido sono apri agli equivalenti della base, da cui si ottiene il risultato

LuiCap

2017-07-12 10:56

E S A T T O *clap clap*

Hai ragione, la stechiometria della reazione in forma ionica confonde.

Infatti il procedimento corretto da fare quando si vuole passare da una reazione in forma molecolare ad una in forma ionica è il seguente:

Data la reazione:

KOH + Na2CO3 + H2SO4 --> K2SO4 + Na2SO4 + H2CO3 + H2O

- dissociare in ioni senza indicare il loro numero:

K+ + OH- + Na+ + CO3(2-) + H+ + SO4(2-) --> K+ + Na+ + SO4(2-) + H2CO3 + H2O

- individuare gli ioni spettatori ed eliminarli:

OH- + CO3(2-) + H+ --> H2CO3 + H2O

- bilanciare la reazione:

OH- + CO3(2-) + 3 H+ --> H2CO3 + H2O

- suddividere la reazione in due in modo da individuare bene i coefficienti stechiometrici:

OH- + H+ --> H2O

CO3(2-) + 2 H+ --> H2CO3

Quindi 1/3 delle moli totali di H+ servono per neutralizzare l'OH-, e 2/3 servono per neutralizzare il CO3(2-), perciò:

n H+ totali = n OH- + 2 n CO3(2-)

I seguenti utenti ringraziano LuiCap per questo messaggio: marco_1004

marco_1004

2017-07-12 13:42

Mi viene più facile ragionare in termini di equivalenti, Grazie mille per l'aiuto e per la pazienza!!  :-D

LuiCap

2017-07-12 14:46

La pazienza fa parte del mio carattere; da quando sono in pensione il tempo libero è aumentato.

Il rapporto fra i due produce un maggior numero di risposte sul forum :-)

Facciamo, se hai tempo e voglia, la prova della prova del nove:

Una soluzione acquosa contenente 2,50 g di una miscela di Na2CO3 e NaHCO3 viene neutralizzata fino alla formazione di CO2 da 80,4 mL di H2SO4 0,25 M. Calcolare le % in peso di Na2CO3 e NaHCO3 nella soluzione.

marco_1004

2017-07-12 14:57

come prima ci possiamo calcolare sapendo la Molarità e il volume dell'acido il numero di moli. indicando con n=numero moli nH2SO4 --> 2*nH2SO4 eq nNa2CO3 -->2*nNa2CO3 eq nNaHCO3 --> nNaHCO3 (qui ho assunto che essndo un sale, in acqua libera 1 mole di Na+, mentre l'H+ rimane accattato ione carbonato) quindi uguagliando si ha: 2 * nH2SO4 = 2 * nNa2CO3 + nNaHCO3 le moli di H2SO4 sono n=0,0201 il sistema è costituito dalle seguenti equazioni: x + y =2,50 0,0402 = 2x/106 + y/84 da cui otteniamo che x=1,50 --> 60% y= 1,00 --> 40% giusto?

LuiCap

2017-07-12 15:19

G I U S T O *clap clap*