Obliczamy liczbę moli wodorotlenku sodu w 12 cm³ jego roztworu o stężeniu 0,01 mol/dm³:

$\begin{array}{ccc}0,01\mathrm{mol}& -& 1000\mathrm{c}{\mathrm{m}}^3\\ x& -& 12\mathrm{c}{\mathrm{m}}^3\end{array}$

$x=\frac{0,01\mathrm{mol}\cdot 12\mathrm{c}{\mathrm{m}}^3}{1000\mathrm{c}{\mathrm{m}}^3}$

$x=1,2\cdot 10^{-4}\mathrm{mol}\left(\mathrm{NaOH}\right)$

Po dodaniu tej ilości wodorotlenku sodu osiągnięto punkt równoważnikowy miareczkowania (PR), czyli punkt, w którym titrant i analit przereagowały ze sobą w ilości stechiometrycznej. Analit - kwas cytrynowy (C₆H₈O₇) jest kwasem trzyprotonowym, co oznacza, że reaguje z wodorotlenkiem sodu (titrantem) zgodnie z równaniem:

$\underset{\mathrm{y}}{\mathrm{C}{}_6\mathrm{H}{}_8\mathrm{O}{}_7}+\underset{1,2\cdot 10{}^{-4}\mathrm{mol}}{3\mathrm{NaOH}}\to \mathrm{Na}{}_3(\mathrm{C}{}_6\mathrm{H}{}_5\mathrm{O}{}_7)+3\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}$

Obliczamy zatem liczbę moli kwasu cytrynowego, która znajdowała się w miareczkowanym roztworze:

$\begin{array}{ccc}1\mathrm{mol}\left(\mathrm{C}{}_6\mathrm{H}{}_8\mathrm{O}{}_7\right)& -& 3\mathrm{mol}\left(\mathrm{NaOH}\right)\\ y& -& 1,2\cdot 10^{-4}\mathrm{mol}\left(\mathrm{NaOH}\right)\end{array}$

$y=\frac{1\mathrm{mol}\cdot 1,2\cdot 10^{-4}\mathrm{mol}}{3\mathrm{mol}}$

$y=4\cdot 10^{-5}\mathrm{mol}\left(\mathrm{C}{}_6\mathrm{H}{}_8\mathrm{O}{}_7\right)$

Znając liczbę moli i masę molową kwasu cytrynowego (M = 192 g/mol) obliczamy jego masę w miareczkowanym roztworze:

$n=\frac{m}{M}\Rightarrow m=n\cdot M$

$m_{\mathrm{C}{}_6\mathrm{H}{}_8\mathrm{O}{}_7}=4\cdot 10^{-5}\mathrm{mol}\cdot 192\frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}}$

$m_{\mathrm{C}{}_6\mathrm{H}{}_8\mathrm{O}{}_7}=7,68\cdot 10^{-3}\mathrm{g}$

$m_{\mathrm{C}{}_6\mathrm{H}{}_8\mathrm{O}{}_7}=7,68\mathrm{mg}$

Obliczamy stężenie masowe (zawartość) kwasu cytrynowego w miareczkowanym roztworze o objętości 20 cm³:

$C=\frac{m}{V}$

gdzie:

C - stężenie masowe (zawartość),

m - masa,

V - objętość.

$C=\frac{7,68\mathrm{mg}}{20\mathrm{c}{\mathrm{m}}^3}$

$C=0,384\frac{\mathrm{mg}}{\mathrm{c}{\mathrm{m}}^3}$

 

Odpowiedź: Zawartość (stężenie masowe) kwasu cytrynowego w miareczkowanym roztworze wynosi 0,384 mg/cm³.

 

Uwaga!

Odpowiedź do zadania podana z tyłu książki (1,15 mg/cm³) jest błędna. Jest to wartość trzykrotnie większa od poprawnej. Można ją otrzymać pomijając - lub zapominając - o tym że kwas cytrynowy jest kwasem trzyprotonowym i reaguje z NaOH w stosunku molowym 1:3.