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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 ?

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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, ceq = 0,1 mol / l, entsprechend einer Einwaagekonzentration von 0,12 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

K2CO3(s) + H2SO4(aq) → K2SO4(aq) + H2O + CO2(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 H2SO4(aq) + 2 NaOH(aq) → Na2SO4(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 %.


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