Gdy do zakwaszonego...- Zadanie 27.2: Egzamin maturalny Chemia. Poziom rozszerzony 2017

Rozwiązanie

Informacja do zadań 27.–28.

Oznaczanie zawartości fenolu w ściekach przemysłowych możne przebiegać w kilku etapach opisanych poniżej.

Etap I: Otrzymywanie bromu.

Etap II: Bromowanie fenolu.

Etap III: Wydzielanie jodu.

Etap IV: Miareczkowanie jodu.

Gdy do zakwaszonego roztworu fenolu zawierającego nadmiar jonów bromkowych wprowadzi się bromian(V) potasu w nadmiarze w stosunku do fenolu, to wytworzony brom (w ilości równoważnej do bromianu(V) potasu) reaguje z fenolem zgodnie z równaniem (etap II):

Następnie do powstałej mieszaniny dodaje się jodek potasu. Brom, który nie został zużyty w reakcji bromowania, powoduje wydzielenie równoważnej ilości jodu (etap III):

$2 I^{-} + B r_{2} \to 2 B r^{-} + I_{2}$

Podczas kolejnego etapu (etapu IV) jod miareczkuje się wodnym roztworem tiosiarczanu sodu (Na₂S₂O₃), co można zilustrować równaniem:

$2 S_{2} O_{3}^{2 -} + I_{2} \to S_{4} O_{6}^{2 -} + 2 I^{-}$

Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna – Podstawy teoretyczne i analiza jakościowa, Warszawa 2012

Oblicz stężenie molowe fenolu w próbce ścieków o objętości 100,0 cm³, jeżeli wiadomo, że w etapie I oznaczania zawartości fenolu powstało 0,256 grama bromu oraz że podczas etapu IV oznaczania tego związku na zmiareczkowanie jodu zużyto 14,00 cm³ roztworu tiosiarczanu sodu o stężeniu 0,100 mol · dm^–3.

Rozwiązanie

Wiemy, że do zmiareczkowania jodu zużyto 14,00 cm³ roztworu tiosiarczanu sodu o stężeniu 0,100 mol/dm³.

Obliczamy liczbę jego moli w roztworze:

$C_{m} = \frac{n}{V} \to n = C_{m} \cdot V$

$n_{S_{2} O_{3}^{2 -}} = 0, 1 \frac{mol}{dm ^{3}} \cdot 0, 014 d m^{3} = 0, 0014 m o l$

Z równania reakcji widzimy, że 2 mole jonów S₂O₃^2- reagują z 1 mole jodu, obliczamy ile moli jodu przeregowało z 0,0014 molami jonów S₂O₃^2-:

$2 m o l S_{2} O_{3}^{2 -} - 1 m o l I_{2}$

$0, 0014 m o l S_{2} O_{3}^{2 -} - x m o l I_{2}$

$x = \frac{0 , 0014 m o l \cdot 1 m o l}{2 m o l} = 0, 0007 m o l I_{2}$

z równanie reakcji:

$2 I^{-} + B r_{2} \to 2 B r^{-} + I_{2}$

widzimy, że w wyniku reakcji 1 mola Br₂ powstaje 1 mol I₂, zatem jeśli w roztworze znajdowało się 0,007 mol I₂ to tyle samo moli Br₂ brało udział w reakcji (i nie przereagowało z fenolem).

Obliczamy liczbę moli Br₂ użyta do etapu II oznaczania:

$n_{B r_{2}} = \frac{0 , 256 g}{160 \frac{g}{^{'}} m o l} = 0, 0016 m o l$

Liczba moli bromu, który przereagował z fenolem (etap II oznaczania):

$n_{B r_{2} przereagowane} = 0, 0016 m o l - 0, 0007 m o l = 0, 0009 m o l$

Z pierwszego równanie reakcji widzimy, że 1 mol fenolu reaguje z 3 molami bromu, obliczamy liczbę moli fenolu, który przereagował z 0,0009 molami bromu:

$1 m o l C_{6} H_{5} O H - 3 m o l B r_{2}$

$y m o l C_{6} H_{5} O H - 0, 0009 m o l B r_{2}$

$y = \frac{1 m o l \cdot 0 , 0009 m o l}{3 m o l} = 0, 0003 m o l C_{6} H_{5} O H$

Stężenie fenolu wynosi:

$C_{m C_{6} H_{5} O H} = \frac{0 , 0009 m o l}{0 , 1 d m ^{3}} = 0, 003 \frac{mol}{dm ^{3}}$

Dominika Struzik

Nauczycielka chemii

Tutaj pojawi się lista Twoich książek

Zaloguj się i zacznij tworzyć ją już teraz.