Příklad 35

Navážka 0,2005 g technického ZnO byla rozpuštěna v 50,00 ml 0,0512 mol l^-1 H₂SO₄. Na titraci přebytečné kyseliny bylo spotřebováno 8,55 ml 0,0624 mol l^-1 NaOH. Vzorek obsahoval 2,12 % (m/m) CO₂ ve formě ZnCO₃. Vypočtěte procentové obsahy a) ZnO b) ZnCO₃ c) nečistot ve vzorku (nečistoty nereagují s kyselinou ani se zásadou).

titrace zpětná

M(ZnO) = 81,38 g/mol        M(CO₂) = 44,00 g/mol        M(ZnCO₃) = 125,38 g/mol

řešení:

při titraci pomocí NaOH titrujeme zbylé množství H₂SO₄, které zůstalo v roztoku po proběhnutí následujících reakcí:

ZnO   +   H₂SO₄    =>    ZnSO₄    +    H₂O

ZnCO₃  +   H₂SO₄    =>    ZnSO₄    +   H₂O  +  CO₂

kromě hlavní reakce se část kyseliny sírové spotřebuje na rozklad ZnCO₃

ZnCO₃  +   H₂SO₄    =>    ZnSO₄    +   H₂O  +  CO₂

toto množství kyseliny snadno vypočteme z údaje o obsahu CO₂ ve formě ZnCO₃

2,12 % (m/m) CO₂

procentový obsah ZnCO₃ ve vzorku

% ZnCO₃ = % (CO₂) · [M(ZnCO₃) / M(CO₂)] = 2,12 · [125,38 / 44,00] = 6,04 %

protože z výše uvedené rovnice vyplývá, že pro vznik jednoho molu CO₂ je zapotřebí 1 molu H₂SO₄, je látkové množství CO₂ rovno spotřebovanému množství kyseliny sírové při reakci

ZnCO₃  +   H₂SO₄    =>    ZnSO₄    +   H₂O  +  CO₂

nyní už tedy můžeme vypočítat látkové množství ZnO ze spotřebovaného množství NaOH na titraci zbylé kyseliny sírové

n(ZnO) = n_původní (H₂SO₄) - n_{spotřebované na rozklad ZnCO3} (H₂SO₄) - n_zbylé(H₂SO₄) =

protože platí při neutralizační reakci, že n(H₂SO₄) = 0,5 n(NaOH)

n(ZnO) = c(H₂SO₄) · V(H₂SO₄) - 9,66.10^-5  -  0,5 · c(NaOH) · V(NaOH) =

= 0,0512 · 0,050 - 9,66 · 10^-5 - 0,5 · 0,0624 · 0,00855 = 2,196 · 10^-3 mol

procentový obsah ZnO ve vzorku

% ZnO = w(ZnO) · 100 = [m(ZnO) / m(vzorku)] · 100 =

= [n(ZnO) · M(ZnO) / m(vzorku)] · 100 = [2,196 · 10^-3 · 81,38) / 0,2005] · 100 = 89,15 %

procentový obsah nečistot

% nečistot = 100 - % ZnO - % ZnCO₃ = 100 - 89,15 - 6,04 = 4,81 %