Kemi A: Syrabastitrering 1 (Neutralisation av H2SO4) - Labbrapport

 

Syrabastitrering 1

(Neutralisation av H2SO4)

Labbrapport

Kemi A

Syfte

Att bestämma koncentrationen på institutionens utspädda svavelsyra.

Materiel & kemikalier

Stativ
Byretthållare
Byrett
Liten plasttratt
Magnetomrörare
Magnetloppa
Slaskbägare
3 e-kolvar (125 cm3)
3 vollpipetter

0,0100 M natriumhydroxidlösning & svavelsyralösning med okänd koncentration.

Teori

För att kunna utföra arbetet behövs en baslösning vars koncetration är känd. Denna bas kommer att användas för att neutralisera en utspädd version av institutionens svavelsyra. Anledningen till att den utspädda svavelsyran neutraliseras är för att ta reda på dess koncentration och utifrån den sedan räkna ut vad koncentrationen för institutionens svavelsyra är. Basen som används i denna laboration är natriumhydroxidlösning som har koncentrationen 0,0100 mol/dm³.  Reaktionen som kommer att ske är en syrabasreaktion.

Metod

Börja med att mäta upp 10,00 cm³ av svavelsyralösningen med hjälp av en vollpipett och en peleusboll. Krama ut all luft ur peleusbollen och för ned vollpipetten i vätskan. Tryck nu på S för att suga upp vätskan in i vollpipetten. Ställ dig i ögonhöjd med strecket på vollpipetten och se till att den nedre delen av minisken nuddar strecket. Kolla så att det inte finns några luftbubblor, och sug inte in vätskan i bollen!  Häll lösningen i en e-kolv genom att trycka på E. Indikatorn som änvänds är BTB vilket innebär att den ändrar färg beroende på om lösningen är sur, basisk eller neutral.

Spänn fast byretthållaren på stativet. Skölj nu din byrett med ca 10 cm³ natriumhydroxidlösning för att få bort oönskade partiklar. Öppna kranen och låt lösningen rinna ut i slaskbägaren, stäng sedan kranen. Lägg den lilla tratten på byrettens munstycke och fyll byretten lite över nollstrecket. Spänn fast byretten på byretthållaren och lägg en slaskbägare under kranen. Töm nu byretten på natriumhydroxidlösning tills minisken nuddar nollstrecket. Se till att det inte finns några luftbubblor kvar!

Placera magnetomröraren under byretten och lägg i en magnetloppa i svavelsyralösningen. Lägg på det vita filterpappret på magnetomröraren och ställ e-kolven på filterpappret. Detta gör du för att enklare kunna se när lösningen ändrar färg.

Sätt på magnetröraren och låt den stå på nivå 4. Avläs byrettens vätskenivå och anteckna ned det. Öppna kranen en bit och låt natriumhydroxidlösningen sakta rinna ned i e-kolven. När lösningen i e-kolven ändrar färg, stäng då kranen och låt natriumhydroxidlösningen sakta droppa ned i e-kolven tills du uppnår en grön färg i e-kolvens lösning, det betyder att lösningen är neutral. När du är klar med detta avläs vätskenivån på byretten och anteckna ned det.

Upprepa titreringen två gånger till. Räkna sedan ut medelvolymen i de två mest överensstämmande titreringarna.

Resultat

Utifrån syran, svavelsyralösningen, och basen, natriumhydroxidlösningen, blev det möjligt att neutral lösning. Det gick då att ta reda på ungefär hur mycket natriumhydroxidlösning det krävdes för att neutralisera den svavelsyralösning på 10,00 cm³ som användes. Till den första titreringen användes 20 cm³ NaOH(aq) och till den andra titreringen 19 NaOH(aq) för att uppnå ekvivalenspunkten. Medelvärdet blir alltså (20+19)/2 = 19,5 cm³.

Reaktionsformeln för titreringen kan skrivas enligt

2NaOH(aq) + H₂SO₄ (aq) -> 2H₂O (l) + Na₂SO₄ (aq)                                                (1)
dock utan de fria jonerna utskrivna.

Med de fria jonerna utskriva blir formeln.

2Na⁺(aq) + 2OH^-(aq) + 2H⁺(aq) + SO₄^2-(aq) -> 2H₂O(l) + 2Na⁺(aq)+SO₄^2-(aq).     (2)

NaOH

vI
C₁= 0,0100 mol/dm³                                                                                                                            (3)

v₁= 19,5 cm3=0,0195 dm³                                                                                                                 (4)

n₁= c₁*v₁= 0,0195*0,0100=0,000195 mol                                                                   (5)

Förhållandet mellan svavelsyralösningen och natriumhydroxidlösningen kan illustreras enligt nedan:

2 mol NaOH(aq)                 ger   1 mol H₂SO₄(aq)

0,000195 mol NaOH(aq)    ger     0,000195/2 mol H₂SO₄(aq)

H₂SO₄

Det som eftersöks är  C₂, det vill säga koncentrationen. De kända värdena som erhållits är

v₂= 10,00 cm³= 0,010 dm³

samt
n₂= 0,000195/2 = 9,75*10^-5.

Med hjälp av dessa går det att få fram koncentrationen:

C₂= n₂/v₂ = (9,75*10^-5)/0,010 = 0,00975 mol/dm³.

Institutionens svavelsyra

Koncentrationen för svavelsyralösningen som användes vid titreringen är alltså 0,00975 mol/dm³.

Den utspädda litern (1 dm3) som användes har alltså också koncentrationen 0,00975 mol/dm³. Eftersom den ursprungliga koncentrationen var 0,005 dm³ betyder det att den var 200 gånger starkare, detta räknas ut genom
1 dm³/0,005 dm³=200.

0,00975*200=1,95 mol/dm³. Koncentrationen för institutionens svavelsyra:1,95 mol/dm³.

Slutsats

Koncentrationen för institutionens svavelsyra är runt 1,95 mol/dm³.

Diskussion

Jag har uppnått syftet med labben vilket var att ta reda på koncentrationen för svavelsyran. Efter ett flertal uträkningar lyckades jag slutligen komma fram till ett svar: koncentrationen för institutionens svavelsyra är ungefär 1,95 mol/dm3.

Jag har tagit upp ekvivalenspunkten ett flertal gånger ovan. Att ekvivalenspunkten är uppnådd innebär att alla hydroxidjoner i natriumhydroxidlösningen har reagerat med alla oxoniumjoner i svavelsyran, med andra ord betyder det att det är då lösningen är neutral. Hydroxidjoner ger en basisk lösning och oxoniumjoner en sur lösning. För man samman dessa två och låter de reagera med varandra känns kan man nå en neutrallösning och reaktionstypen kallas syra-bas reaktion.

Vad jag har lärt mig utifrån den här laborationen är att man kan ta reda på koncentrationen för en lösning om man har en annan lösning med en känd koncentration. Troligtvis kommer jag att ha användning för denna metod i framtida studier.

Felkällor

Enligt labben skulle titreringen utföras tre gånger för att få ett mer exakt resultat men på grund av tidsbrist gjordes detta endast två gånger. Konsekvensen är ett mindre precisict resultat jämfört med om titrering hade utförts en gång till. Bortsett från detta var det inget annat som gick fel. Dock finns det ett par felkällor som kan ha kunnat påverka slutresultatet, vilka presenteras nedan.

Indikatorn som användes, det vill säga BTB, kan ha haft en viss påverkan på resultatet om man har använt för mycket av det. En annan felkälla är måtten. Eftersom man går efter ögonmått när man mäter upp kemikalier kan det ha uppstått fel mängder.

Trots att man tror att det inte finns några luftbubblor kvar i byretten är det lätt att luras. Det mänskliga ögat kan inte se allt och i fel ljus kan man bli vilseledd.

Att vara noga med att tvätta bort eventuell smuts och skölja alla föremål innan man använder dem är oerhört viktigt! Trots att det ser rent ut finns det troligen små partiklar som vi inte ser med blotta ögat och dessa partiklar kan påverka labbens slutresultat.

Källförteckning

http://www.naturvetenskap.org/index.php?option=com_content&view=article&id=212&Itemid=225