Chemistry · Boek 1 · Grades 1–12

Scheikunde van basisschool tot bovenbouw

Scheikunde van basisschool tot bovenbouw · Grades 1–12

36Titratie

Op het doosje van een ijzersupplement staat dat elke tablet 80 mg80\,\mathrm{mg} ijzer bevat, als ijzer(II)ionen. Klopt dat? Een scheikundige verpulvert een tablet, lost die op in zuur, en voegt druppel voor druppel een paarse oplossing van kaliumpermanganaat toe uit een lange buis met een maatverdeling. Elke druppel verliest meteen zijn kleur, omdat de permanganaationen door de ijzer(II)ionen verbruikt worden, tot één druppel, de laatste, een zwakke roze kleur achterlaat die niet meer verdwijnt. Het volume dat op dat moment is toegevoegd, geeft de hoeveelheid ijzer. Dit hoofdstuk maakt van een reactie een meting.

Wat je al weet

Een oxidator neemt elektronen op, een reductor staat ze af; het permanganaation oxideert ijzer(II)ionen volgens MnOX4X−+8 HX++5 FeX2+→MnX2++5 FeX3++4 HX2O\ce{MnO4^- + 8H+ + 5Fe^{2+} -> Mn^{2+} + 5Fe^{3+} + 4H2O} (Hoofdstuk 35). Molaire concentratie en verdunning (Hoofdstuk 26); de voortgangstabel en de beperkende beginstof (Hoofdstuk 27).

Tabletten met een ijzersupplement: hoeveel ijzer zit er werkelijk in elke tablet?
Tabletten met een ijzersupplement: hoeveel ijzer zit er werkelijk in elke tablet?

36.1 Titreren

Definitie 36.1 (Titratie, titrant, getitreerde oplossing)

Een titratie meet de hoeveelheid van een opgelost deeltje door het te laten reageren met een ander deeltje waarvan de concentratie nauwkeurig bekend is. De oplossing met de bekende concentratie, die uit een buret wordt toegevoegd, is de titrant; de oplossing met het deeltje dat gemeten moet worden, die in de erlenmeyer staat, is de getitreerde oplossing.

Propositie 36.2 (Waaraan een titratiereactie moet voldoen)

Een reactie is bruikbaar voor een titratie als ze aflopend is (zodat één beginstof helemaal verbruikt wordt), snel (zodat elke druppel meteen reageert) en eenduidig (de titrant reageert met niets anders in de erlenmeyer).

Bewijs. Als de reactie stopte voordat ze af was, achterliep op de druppels of ergens anders titrant verbruikte, zou het toegevoegde volume niet langer de hoeveelheid van het getitreerde deeltje meten. ∎

Een titratieopstelling: de buret, vastgezet aan een statief, voegt de titrant toe aan de getitreerde oplossing, die geroerd wordt.
Een titratieopstelling: de buret, vastgezet aan een statief, voegt de titrant toe aan de getitreerde oplossing, die geroerd wordt.

36.2 Het equivalentiepunt

Definitie 36.3 (Equivalentiepunt, equivalentievolume)

Het equivalentiepunt is het moment in een titratie waarop de toegevoegde titrant en het getitreerde deeltje in de verhouding van de reactievergelijking aanwezig zijn: beide zijn verbruikt. Het volume titrant dat op dat moment is toegevoegd, is het equivalentievolume, VEV_E.

Propositie 36.4 (Het verband bij het equivalentiepunt)

Voor een titratiereactie a A+b B⟶a\,\ce{A} + b\,\ce{B} \longrightarrow producten, waarin A (hoeveelheid nAn_A) getitreerd wordt met een titrant B met concentratie cBc_B, geldt bij het equivalentiepunt

nAa=cB VEb.\frac{n_A}{a} = \frac{c_B\, V_E}{b} .

Bewijs. Bij het equivalentiepunt is het mengsel stoichiometrisch (Hoofdstuk 27): A en B, met beginhoeveelheden nAn_A en cBVEc_B V_E, raken tegelijk op, dus nA/a=cBVE/bn_A / a = c_B V_E / b. ∎

IJzer(II) getitreerd met permanganaat van 0.0200\, mol/ L: de ijzer(II)ionen raken precies bij het equivalentievolume op; daarna worden de permanganaationen niet meer verbruikt en hopen ze zich op.
IJzer(II) getitreerd met permanganaat van 0.0200 mol/L0.0200\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}: de ijzer(II)ionen raken precies bij het equivalentievolume op; daarna worden de permanganaationen niet meer verbruikt en hopen ze zich op.

36.3 Het equivalentiepunt vinden aan een kleuromslag

Propositie 36.5 (Het equivalentiepunt zien)

Als een van de deeltjes van de titratie gekleurd is, zie je het equivalentiepunt als een kleuromslag in de erlenmeyer: de kleur van de titrant verschijnt en blijft zodra de titrant in overmaat is, of de kleur van het getitreerde deeltje verdwijnt wanneer dat op raakt.

Bewijs. Vóór het equivalentiepunt wordt elk ion titrant dat in de erlenmeyer valt meteen verbruikt; na het equivalentiepunt blijft het over. Een gekleurd deeltje is dus maar aan één kant van het equivalentiepunt in de erlenmeyer aanwezig. ∎

Voorbeeld 36.6 (Permanganaat, zijn eigen indicator)

Het permanganaation MnOX4X−\ce{MnO4^-} is dieppaars, en de mangaanionen MnX2+\ce{Mn^{2+}} die het oplevert, zijn bijna kleurloos; de ijzerionen geven de oplossing alleen een lichtgele tint. Vóór het equivalentiepunt wordt elke paarse druppel ontkleurd zodra hij valt; de eerste druppel die niet ontkleurt, markeert het equivalentiepunt: de erlenmeyer wordt lichtroze en blijft dat.

De erlenmeyer van een titratie van ijzer(II) met permanganaat, vóór, bij en na het equivalentiepunt. Het equivalentievolume lees je af bij de eerste blijvende roze kleur.
De erlenmeyer van een titratie van ijzer(II) met permanganaat, vóór, bij en na het equivalentiepunt. Het equivalentievolume lees je af bij de eerste blijvende roze kleur.

Voorbeeld 36.7 (Vitamine C en jood)

Vitamine C, ascorbinezuur CX6HX8OX6\ce{C6H8O6} (M=176.0 g/molM = 176.0\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}), is een reductor; jood IX2\ce{I2} oxideert het:

CX6HX8OX6+IX2→CX6HX6OX6+2 HX++2 IX−.\ce{C6H8O6 + I2 -> C6H6O6 + 2H+ + 2I-} .

10.0 mL10.0\,\mathrm{mL} sinaasappelsap, met een beetje zetmeel, wordt getitreerd met een joodoplossing van 5.00×10−3 mol/L5.00 \times 10^{-3}\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}. Vóór het equivalentiepunt wordt het jood verbruikt; de eerste druppel in overmaat kleurt het zetmeel donkerblauw. Als VE=5.70 mLV_E = 5.70\,\mathrm{mL}, bevatte het sap n=5.00×10−3×5.70×10−3=2.85×10−5 moln = 5.00 \times 10^{-3} \times 5.70 \times 10^{-3} = 2.85 \times 10^{-5}\,\mathrm{mol} vitamine C, dat is 5.0 mg5.0\,\mathrm{mg} in 10.0 mL10.0\,\mathrm{mL}: 0.50 g/L0.50\,\mathrm{g}/\mathrm{L}.

36.4 Een onbekende concentratie berekenen

Methode 36.8 (Een concentratie berekenen uit een titratie)

  1. Schrijf de kloppende reactievergelijking van de titratiereactie op en lees de coëfficiënten aa (getitreerd deeltje) en bb (titrant) af.
  2. Lees VEV_E af op de buret, en bereken de hoeveelheid toegevoegde titrant, nB=cBVEn_B = c_B V_E.
  3. Bij het equivalentiepunt geldt nA=ab cBVEn_A = \dfrac{a}{b}\, c_B V_E.
  4. Deel door het getitreerde volume: cA=nA/VAc_A = n_A / V_A. Als het monster vóór de titratie verdund is, vermenigvuldig dan met de verdunningsfactor.

Voorbeeld 36.9 (Een ijzer(II)oplossing)

Voor 20.0 mL20.0\,\mathrm{mL} van een aangezuurde ijzer(II)oplossing is VE=12.6 mLV_E = 12.6\,\mathrm{mL} permanganaat van 0.0200 mol/L0.0200\,\mathrm{mol}/\mathrm{L} nodig. Hier a=5a = 5 (FeX2+\ce{Fe^{2+}}) en b=1b = 1 (MnOX4X−\ce{MnO4^-}): n(MnOX4X−)=0.0200×0.0126=2.52×10−4 moln(\ce{MnO4^-}) = 0.0200 \times 0.0126 = 2.52 \times 10^{-4}\,\mathrm{mol}, dus n(FeX2+)=5×2.52×10−4=1.26×10−3 moln(\ce{Fe^{2+}}) = 5 \times 2.52 \times 10^{-4} = 1.26 \times 10^{-3}\,\mathrm{mol}, en c(FeX2+)=1.26×10−3/0.0200=0.0630 mol/Lc(\ce{Fe^{2+}}) = 1.26 \times 10^{-3} / 0.0200 = 0.0630\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}.

36.5 De titratie als meting

In het laboratorium — Een buret aflezen

De buret wordt omgespoeld met de titrant, gevuld, en de punt wordt vrij gemaakt van luchtbellen. Het niveau lees je af aan de onderkant van de meniscus, met je oog op dezelfde hoogte, vóór en na de titratie: het toegevoegde volume is het verschil. De maatstreepjes staan om de 0.1 mL0.1\,\mathrm{mL}, en een aflezing kun je schatten tot op 0.05 mL0.05\,\mathrm{mL}. Vlak bij het equivalentiepunt wordt de titrant druppel voor druppel toegevoegd, terwijl de erlenmeyer gezwenkt of geroerd wordt.

Een titratie in uitvoering: buret, statief en erlenmeyer op een witte tegel.
Een titratie in uitvoering: buret, statief en erlenmeyer op een witte tegel.

Opmerking 36.10 (Hoe nauwkeurig is een titratie?)

Elke aflezing van de buret kan er ongeveer 0.05 mL0.05\,\mathrm{mL} naast zitten, en het toegevoegde volume is het verschil van twee aflezingen: dat kan er dus tot 0.1 mL0.1\,\mathrm{mL} naast zitten. Voor VE=14.3 mLV_E = 14.3\,\mathrm{mL} is dat 0.1/14.3≈0.7 %0.1 / 14.3 \approx 0.7\,\%. Een groter VEV_E maakt deze relatieve fout kleiner; daarom kiest men de concentratie van de titrant zo dat het equivalentievolume tussen 10 en 20 mL20\,\mathrm{mL} ligt bij een buret van 25 mL25\,\mathrm{mL}. De titratie wordt herhaald tot twee resultaten tot op ongeveer 0.1 mL0.1\,\mathrm{mL} overeenkomen. Een preciezere behandeling van de onzekerheid van een meting volgt in het deel voor het eerste universiteitsjaar.

Veiligheid

Vast kaliumpermanganaat is een oxidator die een brand kan aanwakkeren, bijtend en schadelijk; verdunde oplossingen ervan kleuren huid en kleding bruin. Joodoplossingen zijn schadelijk. Veiligheidsbril en handschoenen; het afval wordt ingezameld en gaat nooit door de gootsteen.

36.6 Oefeningen

Oefening 36.2 ★

Welke hoeveelheid permanganaationen zit er in 12.5 mL12.5\,\mathrm{mL} van een oplossing van 0.0200 mol/L0.0200\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}?

Oplossing

Oplossing van Oefening 36.2.

n=0.0200×0.0125=2.50×10−4 moln = 0.0200 \times 0.0125 = 2.50 \times 10^{-4}\,\mathrm{mol}.

Oefening 36.3 ★

Lees in de figuur van de hoeveelheden tegen het toegevoegde volume het equivalentievolume af. Welke hoeveelheid ijzer(II) zat er aan het begin in de erlenmeyer?

Oplossing

Oplossing van Oefening 36.3.

VE=14.3 mLV_E = 14.3\,\mathrm{mL}; de lijn van ijzer(II) begint bij 14.3×10−4 mol14.3 \times 10^{-4}\,\mathrm{mol}, dat is 1.43×10−3 mol1.43 \times 10^{-3}\,\mathrm{mol}.

Oefening 36.4 ★

Waarom is er bij een titratie met permanganaat geen indicator nodig?

Oplossing

Oplossing van Oefening 36.4.

De titrant is zelf gekleurd (paars) en zijn product bijna kleurloos: de kleur verschijnt in de erlenmeyer zodra het permanganaat in overmaat is.

Oefening 36.5 ★

Wat is bij het equivalentiepunt van de titratie van ijzer(II) met permanganaat de verhouding tussen de hoeveelheid ijzer(II) en de hoeveelheid toegevoegd permanganaat? Waarom?

Oplossing

Oplossing van Oefening 36.5.

5: volgens de vergelijking worden er 5 ijzer(II)ionen verbruikt per permanganaation, en bij het equivalentiepunt zijn de beginstoffen in precies die verhouding bij elkaar gevoegd.

Oefening 36.6 ★★

Voor 10.0 mL10.0\,\mathrm{mL} van een aangezuurde ijzer(II)oplossing is 8.40 mL8.40\,\mathrm{mL} permanganaat van 0.0200 mol/L0.0200\,\mathrm{mol}/\mathrm{L} nodig. Bereken de molaire concentratie van ijzer(II), en daarna de massaconcentratie.

Oplossing

Oplossing van Oefening 36.6.

n(MnOX4X−)=0.0200×0.00840=1.68×10−4 moln(\ce{MnO4^-}) = 0.0200 \times 0.00840 = 1.68 \times 10^{-4}\,\mathrm{mol}; n(FeX2+)=5×1.68×10−4=8.40×10−4 moln(\ce{Fe^{2+}}) = 5 \times 1.68 \times 10^{-4} = 8.40 \times 10^{-4}\,\mathrm{mol}; c=8.40×10−4/0.0100=0.0840 mol/Lc = 8.40 \times 10^{-4} / 0.0100 = 0.0840\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}; Cm=0.0840×55.8=4.69 g/LC_m = 0.0840 \times 55.8 = 4.69\,\mathrm{g}/\mathrm{L}.

Oefening 36.7 ★★

Een vitamine C-tablet wordt opgelost tot 100.0 mL100.0\,\mathrm{mL} oplossing. Voor 10.0 mL10.0\,\mathrm{mL} daarvan, met zetmeel, is 11.4 mL11.4\,\mathrm{mL} jood van 0.0100 mol/L0.0100\,\mathrm{mol}/\mathrm{L} nodig. Welke massa vitamine C bevat de tablet?

Oplossing

Oplossing van Oefening 36.7.

Verhouding 1:1: n=0.0100×0.0114=1.14×10−4 moln = 0.0100 \times 0.0114 = 1.14 \times 10^{-4}\,\mathrm{mol} in 10.0 mL10.0\,\mathrm{mL}, dus 1.14×10−3 mol1.14 \times 10^{-3}\,\mathrm{mol} in de 100.0 mL100.0\,\mathrm{mL}, dat is 1.14×10−3×176.0=0.201 g1.14 \times 10^{-3} \times 176.0 = 0.201\,\mathrm{g}: ongeveer 200 mg200\,\mathrm{mg}.

Oefening 36.8 ★★

Een reactie is aflopend, maar duurt een paar minuten. Waarom kun je haar niet zomaar gebruiken voor een titratie met een kleuromslag?

Oplossing

Oplossing van Oefening 36.8.

Een druppel zou niet meteen reageren: de kleur van de titrant zou vóór het equivalentiepunt blijven hangen, en je zou het einde te vroeg zien (of je zou na elke druppel minutenlang moeten wachten).

Oefening 36.9 ★★

Bekijk de drie erlenmeyers. Een leerling stopt bij een erlenmeyer die even paars is als de derde. Is haar equivalentievolume te groot of te klein? Wat had ze vlak bij het equivalentiepunt moeten doen?

Oplossing

Oplossing van Oefening 36.9.

Te groot: ze is voorbij het equivalentiepunt gegaan en heeft permanganaat in overmaat toegevoegd. Vlak bij het equivalentiepunt had ze de titrant druppel voor druppel moeten toevoegen, onder zwenken, en moeten stoppen bij de eerste blijvende zwakke roze kleur.

Oefening 36.10 ★★

Een geconcentreerde ijzer(II)oplossing wordt eerst tien keer verdund. Daarna is voor 10.0 mL10.0\,\mathrm{mL} van de verdunde oplossing 13.0 mL13.0\,\mathrm{mL} permanganaat van 0.0200 mol/L0.0200\,\mathrm{mol}/\mathrm{L} nodig. Bereken de concentratie van de geconcentreerde oplossing.

Oplossing

Oplossing van Oefening 36.10.

n(FeX2+)=5×0.0200×0.0130=1.30×10−3 moln(\ce{Fe^{2+}}) = 5 \times 0.0200 \times 0.0130 = 1.30 \times 10^{-3}\,\mathrm{mol} in 10.0 mL10.0\,\mathrm{mL}: c=0.130 mol/Lc = 0.130\,\mathrm{mol}/\mathrm{L} voor de verdunde oplossing, en 10×0.130=1.30 mol/L10 \times 0.130 = 1.30\,\mathrm{mol}/\mathrm{L} voor de geconcentreerde.

Oefening 36.11 ★★

De ijzer(II)oplossing uit het uitgewerkte voorbeeld van dit hoofdstuk heeft c=0.0630 mol/Lc = 0.0630\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}. Welke massa ijzer bevat 1.00 L1.00\,\mathrm{L} ervan?

Oplossing

Oplossing van Oefening 36.11.

0.0630×55.8=3.52 g0.0630 \times 55.8 = 3.52\,\mathrm{g}.

Oefening 36.12 ★★★

Een titratie geeft VE=7.2 mLV_E = 7.2\,\mathrm{mL}. Schat de relatieve fout door de aflezingen van de buret, en vergelijk met VE=14.3 mLV_E = 14.3\,\mathrm{mL}. Bedenk twee manieren om een groter equivalentievolume te krijgen.

Oplossing

Oplossing van Oefening 36.12.

0.1/7.2≈1.4 %0.1 / 7.2 \approx 1.4\,\%, tegen 0.7 %0.7\,\% voor 14.3 mL14.3\,\mathrm{mL}. Titreer een groter volume (of een geconcentreerder monster) van de oplossing, of gebruik een meer verdunde titrant.

Oefening 36.13 ★★★

Waterstofperoxide wordt in zuur milieu getitreerd met permanganaat:

2 MnOX4X−+5 HX2OX2+6 HX+→2 MnX2++5 OX2+8 HX2O.\ce{2MnO4^- + 5H2O2 + 6H+ -> 2Mn^{2+} + 5O2 + 8H2O} .

Een ontsmettingsmiddel wordt tien keer verdund; voor 10.0 mL10.0\,\mathrm{mL} van de verdunde oplossing is 17.6 mL17.6\,\mathrm{mL} permanganaat van 0.0200 mol/L0.0200\,\mathrm{mol}/\mathrm{L} nodig. Bereken de molaire concentratie van waterstofperoxide in het ontsmettingsmiddel, en daarna de massaconcentratie (HX2OX2\ce{H2O2}: 34.0 g/mol34.0\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}).

Oplossing

Oplossing van Oefening 36.13.

n(MnOX4X−)=0.0200×0.0176=3.52×10−4 moln(\ce{MnO4^-}) = 0.0200 \times 0.0176 = 3.52 \times 10^{-4}\,\mathrm{mol}; n(HX2OX2)=52×3.52×10−4=8.80×10−4 moln(\ce{H2O2}) = \frac{5}{2} \times 3.52 \times 10^{-4} = 8.80 \times 10^{-4}\,\mathrm{mol} in 10.0 mL10.0\,\mathrm{mL}: 0.0880 mol/L0.0880\,\mathrm{mol}/\mathrm{L} in de verdunde oplossing, 0.880 mol/L0.880\,\mathrm{mol}/\mathrm{L} in het ontsmettingsmiddel, dat is 0.880×34.0=29.9 g/L0.880 \times 34.0 = 29.9\,\mathrm{g}/\mathrm{L} (ongeveer een oplossing van 3 %).

Oefening 36.14 ★★★

Een ijzertablet hoort ongeveer 1.4×10−3 mol1.4 \times 10^{-3}\,\mathrm{mol} ijzer(II) te bevatten. Welke concentratie permanganaat geeft een equivalentievolume van ongeveer 15 mL15\,\mathrm{mL} bij een buret van 25 mL25\,\mathrm{mL}? Wat zou er misgaan met een oplossing die tien keer zo geconcentreerd is?

Oplossing

Oplossing van Oefening 36.14.

n(MnOX4X−)=1.4×10−3/5=2.8×10−4 moln(\ce{MnO4^-}) = 1.4 \times 10^{-3} / 5 = 2.8 \times 10^{-4}\,\mathrm{mol}, toe te voegen in ongeveer 0.015 L0.015\,\mathrm{L}: c≈0.019 mol/Lc \approx 0.019\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}, dus een oplossing van 0.0200 mol/L0.0200\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}. Bij tien keer zo geconcentreerd zou VEV_E ongeveer 1.4 mL1.4\,\mathrm{mL} zijn: de fout van de buret zou dan zo’n 7 %7\,\% worden.

Oefening 36.15 ★★★

De vergelijking van de titratie bevat 8 HX+\ce{8H+} per MnOX4X−\ce{MnO4^-}. Welke hoeveelheid waterstofionen wordt er verbruikt bij een equivalentievolume van 14.3 mL14.3\,\mathrm{mL} van 0.0200 mol/L0.0200\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}? Is 10 mL10\,\mathrm{mL} van een zuur met 1.0 mol/L1.0\,\mathrm{mol}/\mathrm{L} waterstofionen genoeg? Waarom moet de erlenmeyer aangezuurd worden?

Oplossing

Oplossing van Oefening 36.15.

8×0.0200×0.0143=2.29×10−3 mol8 \times 0.0200 \times 0.0143 = 2.29 \times 10^{-3}\,\mathrm{mol} waterstofionen. 10 mL10\,\mathrm{mL} van 1.0 mol/L1.0\,\mathrm{mol}/\mathrm{L} bevat 1.0×10−2 mol1.0 \times 10^{-2}\,\mathrm{mol}: genoeg, ruim vier keer zoveel. Zonder zuur zou de reactie van dit hoofdstuk niet kunnen verlopen zoals ze geschreven is (waterstofionen zijn een beginstof), en zou permanganaat anders reageren.

36.7 Probleem: Is de ijzertablet eerlijk?

Probleem 36.1

Weekendprobleem — een ijzersupplement belooft 80 mg ijzer per tablet: is een titratie het daarmee eens?

Op het doosje van een ijzersupplement staat 80 mg80\,\mathrm{mg} ijzer, als ijzer(II), per tablet. Een tablet wordt verpulverd en opgelost in ongeveer 50 mL50\,\mathrm{mL} verdund zwavelzuur, en daarna getitreerd met kaliumpermanganaat van 0.0200 mol/L0.0200\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}. De zwakke roze kleur blijft bij VE=14.3 mLV_E = 14.3\,\mathrm{mL}.

Deel I — De reactie.

  1. Noem de twee redoxkoppels die meedoen. Welk deeltje is de oxidator, welk de reductor?
  2. Schrijf de twee halfreacties op.
  3. Combineer ze tot de vergelijking van de titratie, en controleer dat de lading klopt.
  4. Waarom wordt de tablet in zuur opgelost?
  5. Laat zien dat de reactie voldoet aan de voorwaarden voor een titratie, en leg uit hoe je het equivalentiepunt ziet.

Deel II — De titratie.

  1. In welk glaswerk zit de permanganaatoplossing? Hoe lees je het volume ervan af?
  2. Welke kleur heeft de erlenmeyer vóór het equivalentiepunt, en waarom verliest elke druppel zijn kleur?
  3. Bereken de hoeveelheid permanganaat die bij het equivalentiepunt is toegevoegd.

Deel III — Het ijzer.

  1. Leid de hoeveelheid ijzer(II) in de tablet af.
  2. Bereken de massa ervan in milligram.
  3. Vergelijk met het etiket: wat is het relatieve verschil?
  4. Het toegevoegde volume kan er 0.1 mL0.1\,\mathrm{mL} naast zitten. Hoeveel milligram kan de massa ijzer ernaast zitten? Wordt het etiket bevestigd?

Deel IV — Meer tabletten.

  1. Twee andere tabletten geven VE=14.1 mLV_E = 14.1\,\mathrm{mL} en 14.4 mL14.4\,\mathrm{mL}. Bereken hun massa’s ijzer.
  2. Bereken het gemiddelde van de drie tabletten.
  3. De drie resultaten verschillen meer dan de fout van de buret. Wat zegt dat over de tabletten?
  4. Was permanganaat van 0.100 mol/L0.100\,\mathrm{mol}/\mathrm{L} een betere keuze geweest? Leg uit.
  5. Veel supplementen bevatten ook vitamine C, een reductor. Wat zou die doen met de titratie, en met de gevonden massa ijzer?
  6. Het ijzer is aanwezig als ijzer(II)sulfaat, FeSOX4\ce{FeSO4}. Welke massa daarvan bevat één tablet?
  7. Hoeveel ijzer(II)ionen zijn dat?
  8. Geef het eindantwoord: welke massa ijzer bevat één tablet?
Oplossing

Oplossing van Probleem 36.1.

1. MnOX4X−\ce{MnO4^-}/MnX2+\ce{Mn^{2+}} en FeX3+\ce{Fe^{3+}}/FeX2+\ce{Fe^{2+}}. De oxidator is het permanganaation, de reductor het ijzer(II)ion.

2. MnOX4X−+8 HX++5 eX−→MnX2++4 HX2O\ce{MnO4^- + 8H+ + 5e- -> Mn^{2+} + 4H2O}; FeX2+→FeX3++eX−\ce{Fe^{2+} -> Fe^{3+} + e-}.

3. De tweede wordt met 5 vermenigvuldigd: MnOX4X−+8 HX++5 FeX2+→MnX2++5 FeX3++4 HX2O\ce{MnO4^- + 8H+ + 5Fe^{2+} -> Mn^{2+} + 5Fe^{3+} + 4H2O}. Lading links −1+8+10=+17-1 + 8 + 10 = +17; rechts +2+15=+17+2 + 15 = +17.

4. Waterstofionen zijn een beginstof: de reactie heeft een zure oplossing nodig.

5. Ze is aflopend, snel en de enige reactie van het permanganaat in de erlenmeyer; het paarse permanganaat wordt vóór het equivalentiepunt verbruikt en kleurt de erlenmeyer daarna roze.

6. In de buret; aflezen aan de onderkant van de meniscus, op ooghoogte, vóór en na, tot op 0.05 mL0.05\,\mathrm{mL}.

7. Lichtgeel (ijzerionen); elke paarse druppel wordt meteen verbruikt door de ijzer(II)ionen die er nog zijn.

8. 0.0200×0.0143=2.86×10−4 mol0.0200 \times 0.0143 = 2.86 \times 10^{-4}\,\mathrm{mol}.

9. n(FeX2+)=5×2.86×10−4=1.43×10−3 moln(\ce{Fe^{2+}}) = 5 \times 2.86 \times 10^{-4} = 1.43 \times 10^{-3}\,\mathrm{mol}.

10. 1.43×10−3×55.8=0.0798 g=79.8 mg1.43 \times 10^{-3} \times 55.8 = 0.0798\,\mathrm{g} = 79.8\,\mathrm{mg}.

11. (80−79.8)/80≈0.3 %(80 - 79.8)/80 \approx 0.3\,\%.

12. 0.1 mL0.1\,\mathrm{mL} op 14.3 mL14.3\,\mathrm{mL} is 0.7 %0.7\,\%, ongeveer 0.6 mg0.6\,\mathrm{mg}: het resultaat, 79.8±0.679.8 \pm 0.6 mg, klopt met het etiket.

13. 14.114.1: 5×0.0200×0.0141×55.8=78.7 mg5 \times 0.0200 \times 0.0141 \times 55.8 = 78.7\,\mathrm{mg}; 14.414.4: 80.4 mg80.4\,\mathrm{mg}.

14. (79.8+78.7+80.4)/3=79.6 mg(79.8 + 78.7 + 80.4)/3 = 79.6\,\mathrm{mg}.

15. De tabletten zelf verschillen een beetje in ijzergehalte, ongeveer 1 %1\,\%.

16. Nee: VEV_E zou ongeveer 2.9 mL2.9\,\mathrm{mL} zijn, en de fout van de buret 3.5 %3.5\,\%, vijf keer slechter.

17. Vitamine C zou ook door het permanganaat geoxideerd worden: de reactie zou niet langer eenduidig zijn, VEV_E zou te groot worden, en de hoeveelheid ijzer zou overschat worden.

18. 1.43×10−3×151.9=0.217 g1.43 \times 10^{-3} \times 151.9 = 0.217\,\mathrm{g}, ongeveer 217 mg217\,\mathrm{mg}.

19. 1.43×10−3×6.02×1023=8.6×10201.43 \times 10^{-3} \times 6.02 \times 10^{23} = 8.6 \times 10^{20} ionen.

20. Ongeveer 80 mg80\,\mathrm{mg} ijzer per tablet: het etiket is eerlijk.

Begrippen gedefinieerd in dit hoofdstuk

Bekijk alle 852 begrippen in de begrippenlijst