|
 |
|
Pomiješano je 120 mL otopine sumporne kiseline, gustoce 1,40 g/ mL i masenog udjela 51% i 125 mL otopine kalijevog hidroksida, gustoce 1.399 g/mL i masenig udjela 40%. Da li ce u suvisku ostati baza ili kiselina i koja ce biti koncentracija i maseni udio preostale baze/ kiseline?
|
|
Ime i prezime:
Elizabeta Barišin
ebarsin2000@gmail.com
|
 |
 |
Reakcija kalijevog hidroksida i sumporne kiseline ide u dva stupnja:
KOH + H2SO4 → KHSO4 + H2O
KOH + KHSO4 → K2SO4 + H2O
Sumarna reakcija bi pak bila:
2 KOH + H2SO4 → K2SO4 + 2 H2O
Polazne količine reaktanata reći će nam što se točno i dokle dogodilo kad su one otopine pomiješane. Pod količinama, naravno, mislim na množine, budući da jednadžbe opisuju brojčane omjere koji su jednaki množinskima. Račun bi išao ovako:
n(H2SO4) = m(H2SO4)/M(H2SO4)
= w(H2SO4)∙m(otopina kiseline)/M(H2SO4)
= w(H2SO4)∙ρ(otopina kiseline)∙V(otopina kiseline)/M(H2SO4)
Analogno ćemo dobiti i:
n(KOH) = w(KOH)∙ρ(otopina lužine)∙V(otopina lužine)/M(KOH)
Po mojem računu množine ispadaju:
n(H2SO4) = 0,87 mol
n(KOH) = 1,25 mol
Iz toga slijedi da će prvi korak neutralizacije ići do kraja i na njega će se utrošiti 0,87 mol kalijevog hidroksida, dok će ostatak od 0,38 mol kalijevog hidroksida s isto toliko kalijevog hidrogensulfata dati isto toliko kalijevog sulfata. U reakciji će se također osloboditi 1,25 mol vode.
Prema tome, na kraju reakcije imat ćemo 0,49 mol (67 g) kalijevog hidrogensulfata i 0,38 mol (66 g) kalijevog sulfata. Da bismo mogli nešto reći o sastavu smjese, treba nam još masa vode. Nju ćemo dobiti tako da zbrojimo mase vode iz dviju pomiješanih otopina i dodamo im masu vode nastale u reakciji. Potonju ćemo dobiti tako da njezinu množinu pomnožimo s molarnom masom vode:
m(H2O, reakcija) = n(H2O, reakcija)∙M(H2O)
dok se mase vode u otopinama računaju isto kao i mase sumporne kiseline i kalijeve lužine:
m(H2O, kiselina) = (1 ‒ w(H2SO4))∙ρ(otopina kiseline)∙V(otopina kiseline)
m(H2O, lužina) = (1 ‒ w(KOH))∙ρ(otopina lužine)∙V(otopina lužine)
Sveukupno, smjesa po mom računu sadržava 210 g vode.
Zavirimo li u literaturne podatke o topljivostima kalijevog hidrogensulfata i kalijevog sulfata, naći ćemo da se pri 25 °C u 100 g vode otapa 49 grama kalijevog hidrogensulfata, odnosno 11,1 g kalijevog sulfata. Preračunamo li to na 210 g vode, dobivamo 103 g kalijevog hidrogensulfata, odnosno 23,3 g kalijevog sulfata. Vrlo odokativno možemo zaključiti da će znatan dio kalijevog sulfata iskristalizirati (čak i ako uzmemo u obzir da će se smjesa prvo zagrijati za pedesetak °C), dok kalijev hidrogensulfat najvjerojatnije neće. Točne količine nije trivijalno izračunati jer imamo zajednički kation i jako koncentrirane otopine, tako da je vjerojatno jednostavnije napraviti eksperiment. Međutim, to nema previše smisla raditi jer smo već odavno napustili ono što zadatak traži od nas. Isto tako, nema smisla niti pokušavati računati koncentracije ikoje tvari u jako koncentriranoj otopini, iz koje je k tomu iskristalizirala teško odrediva količina jednog produkta reakcije. No, čak i kad bismo znali koliko je kalijevog sulfata iskristaliziralo, opet ne bismo mogli ništa bez podataka o gustoći ternarnog sustava kalijev hidrogensulfat - kalijev sulfat - voda pri raznim sastavima. Nisam siguran postoje li uopće takvi podaci, premda me ne bi čudilo da ih negdje ima.
Zadatak je, dakle, dosta nesretno postavljen. Zapravo, bojim se da je autor zadatka imao na umu samo sumarnu reakciju te da je od učenikâ očekivao da zanemare nastajanje kalijevog hidrogensulfata i onda očekivao ništa manje "hrabre" pretpostavke o konačnom volumenu otopine (prilično sigurno neće biti 245 mL).
Ako ti je nastavnik kemije dao ovaj zadatak bez opaske da se radi o dosta problematičnom problemskom zadatku, ne bi bilo zgorega da vidi ovaj odgovor i zadatak zamijeni nečim prikladnijim za srednjoškolce (npr. da kiselina bude monoprotonska i da se traže samo maseni udjeli, ne i koncentracije, osim ako postoje dostupni podaci o gustoći ternarnog sustava kakav je u zadatku).
Pozdrav, |
|
|
Odgovorio:
Ivica Cvrtila
aproksimativac@gmail.com
<-- Povratak
|
|
|
Postavite
pitanje iz bilo kojeg područja kemije i
e-škola će osigurati da dobijete odgovor od kompetentnog znanstvenika. |
  |
|
