Diprotische titratie en meerstaps reacties

Diprotische titratie en meerstaps reacties
Diprotische titratie en meerstaps reacties
Introductie
Werkboek en foto’s
De foto-knop wordt gebruikt om het scherm vast
te leggen.
Met de werkboek-knop worden foto’s en tekst
vastgelegd in het werkboek van de Spark.
De keuze-knop wordt gebruikt om je
verslag te exporteren of af te drukken.
Met dit pictogram
maak
je een foto van de pagina.
Door het pictogram aan te
klikken komt de foto in je
verslag te staan.
Opmerking: je kan een foto
maken van de eerste pagina
van je werkboek en dit dan als
voorblad van je verslag
gebruiken.
Diprotische titratie en meerstaps reacties
Vraagstelling
• Met een titratie kun je bepalen hoeveel van een stof in een oplossing aanwezig is.
Maar wat als de stof een zuur is, dat meer dan één waterstof ion kan afgeven?
• Hoe en waarom verandert dan de titratiecurve? En kun je nog steeds bepalen wat
de concentratie is?
Diprotische titratie en meerstaps reacties
Achtergrond
• Zuren zijn stoffen, die waterstof ionen
kunnen afgeven.
• Basen doen juist het tegenovergestelde: zij
nemen waterstof ionen op.
H+ kan afgegeven worden
H+ kan opgenomen
worden
om H2O te vormen
• Wanneer een zuur een waterstof ion afgegeven heeft, heet wat overblijft de
geconjugeerde base of zuurrest.
• Wanneer een base een waterstof ion opneemt heet de nieuwe stof het
geconjugeerde zuur.
HNO3 (aq) + H2O (l)
Zuur
Base
NO3- (aq) + H3O+
Geconjugeerde
base
Geconjugeerd
zuur
Toets
1. Wanneer een zuur een waterstof ion afgeeft,
heet dat wat er overblijft:
a) Het geconjugeerde zuur
b) De geconjugeerde base
c) Een diprotisch zuur
d) Een diprotische base
Druk op
nadat je je
antwoord hieronder hebt
ingevuld, om van deze pagina
een foto te nemen voor je
verslag.
Diprotische titratie en meerstaps reacties
Achtergrond
• Polyprotische zuren bezitten meer dan één watersof ion die ze kunnen
afgeven.
• Je kunt zuren onderverdelen naar de hoeveelheid waterstof ionen die
ze kunnen afgeven.
Aantal af te geven
Algemene zuursoort Specifieke zuursoort +
H ionen
Voorbeelden
Monoprotisch
Monoprotisch
1
HCl
Polyprotisch
Diprotisch
2
H2SO3
Polyprotisch
Triprotisch
3
H3PO4
Toets
2. Salpeterzuur (HNO3) kun je het beste omschrijven
als een ___________ zuur.
a) triprotisch
b) diprotisch
c) polyprotisch
d) monoprotisch
Type zuur
Aantal af te geven
ionen
monoprotisch
1
diprotisch
2
triprotisch
3
Diprotische titratie en meerstaps reacties
Achtergrond
•
Een carbonaat ion (CO32-) is de geconjugeerde base van koolzuur (H2CO3).
•
Deze carbonaat ionen kun je titreren met een zuur zoals zoutzuur ( HCl ).
•
De opname van waterstof gaat in 2 stappen:
Stap 1:
HCl (aq) + Na2CO3 (aq)
NaHCO3 (aq) + NaCl (aq)
Stap 2:
HCl (aq) + NaHCO3 (aq)
CO2 (g) + H2O (l) + NaCl (aq)
Totale reactie: 2 HCl (aq) + Na2CO3 (aq)
CO2 (g) + H2O (l) + 2 NaCl (aq)
Toets
3. Wanneer verwacht je belletjes en dus
gasvorming te kunnen zien bij de reactie tussen
natriumcarbonaat en zoutzuur?
3. Alleen bij de eerste stap.
a) Alleen bij de tweede stap.
b) Bij stap één en twee.
c) Er onstaan helemaal geen bellen.
Diprotische titratie en meerstaps reacties
Achtergrond
• Alle stappen kun je waarnemen in de
titratiecurve. Je kunt tijdens de titratie het
pH verloop volgen met een pH sensor.
• Het equivalentiepunt is daar, waar de curve
het stijlste loopt. Het aantal molen zuur is
hier gelijk aan het aantal molen Base.
• Voor polyprotische zuren is er een
equivalentiepunt voor elk waterstof atoom
dat afgegeven wordt.
Equivalentiepunt
Equivalentiepunt
Toets
4. Hoeveel equivalentiepunten verwacht je te zien
bij een diprotische reactie?
a) 1
b) 2
c) 3
d) 4
Diprotische titratiecurve
Diprotische titratie en meerstaps reacties
Veiligheid
• Volg de algemene veiligheidsregels die in je lokaal
gelden nauwkeurig op.
• Zoutzuur is een sterk zuur: voorkom dat het op je
handen of in je ogen komt.
• Was je handen na het werken met chemicaliёn,
apparaten en glaswerk.
• Zorg ervoor, dat alle chemische afvalstoffen volgens de
regels worden afgevoerd.
BE SAFE
Was altijd je
handen als je klaar
bent.
Diprotische titratie en meerstaps reacties
Materialen en benodigdheden
Verzamel al deze materialen, voordat je begint.
• druppelteller
• pH sensor
• buffer oplossing pH 4, 25 ml
• buffer oplossing pH 10, 25 ml
• 2 bekerglazen van 50 ml
• magneetroerder
• roervlo
• trechter
• statief
Diprotische titratie en meerstaps reacties
Materialen en benodigdheden
Verzamel al deze materialen, voordat je begint.
• buret
• buretklem
• statiefklem
• bekerglas, 250-ml
• weggooi pipet
• maatcilinder, 100-ml
• maatcilinder, 50-ml
• spuitfles met demiwater
Diprotische titratie en meerstaps reacties
Materialen en benodigdheden
Verzamel al deze materialen voordat je begint.
• vat voor vloeibaar afval
• 200 ml gedistilleerd- of demiwater
• zoutzuur 1.0 M, 50 ml
• natriumcarbonaat oplossing, 50 ml
afval
gedist.
Water
Zet in de juiste volgorde
A. Sluit de buret als
de pH < lager dan 2 is
geworden en stop
dan ook de meting.
Bepaal het eindvolume van het
zoutzuur.
B. Gebruik de
gegevens die hebt je
verzameld om de
natriumcarbonaat
concentratie uit te
rekenen.
C. Zet de titratie
opstelling in elkaar
en kalibreer de pH
sensor.
D. Meet en noteer
het volume van de
natriumcarbonaaten de zoutzuuroplossing. Start de
meting en laat de
buret druppelen.
De stappen links maken deel
uit van dit practicum. Ze staan
echter niet in de juiste
volgorde. Zet alle stappen in de
juiste volgorde en maak daar
een foto van.
Diprotische titratie en meerstaps reacties
Opstelling
1. Verbind de pH sensor met het Spark science systeem.
2. Kalibreer de pH sensor:
a) Giet ongeveer 25 ml van de buffer met pH 4.0 in een
bekerglas van 50 ml.
b) Giet ook 25 ml van de buffer met pH 10 in een
tweede bekerglas.
c) Neem de pH sensor uit de bewaarvloeistof en spuit Buffer oplossingen en pH sensor
het uiteinde grondig schoon met demiwater.
d) Lees de aanwijzingen over hoe je de kalibratie precies
moet uitvoeren op de volgende bladzijde.
Diprotische titratie en meerstaps reacties
IJken van de pH sensor:
Let op: Gedurende de ijking is het niet
mogelijk naar deze pagina terug te keren.
1. Open het Calibratie Sensor
scherm:
a) Druk op
b) Druk op CALIBRATE
SENSOR
2. Overtuig je dat de juiste
meting is geselecteerd:
a) Sensor: (Naam van de
sensor)
Meting: pH
Calibration Type: 2
punten
b) druk op NEXT
3. IJkpunt 1:
a) Plaats de electrode in buffer oplossing
pH 4.
b) Vul 4.0 in als de pH in het Standard
Value veld onder Calibration Point 1.
c) Druk op Read From Sensor onder
Calibration Point 1.
d) Maak de pH sensor schoon met
gedistilleerd water.
4. IJkpunt 2:
a) Herhaal dit zoals in punt 1 maar
gebruik hier buffer oplossing pH 10 .
b) Druk op OK om uit het callibratie
scherm te gaan en druk nogmaals op
OK om terug te keren naar je proef.
Opstelling
3. Verbind de druppelteller met het Spark science
systeem.
Vr.1: Zal een ongekalibreerde
pH sensor nauwkeurige
resultaten geven?
4. Zet de titratie opstelling in elkaar.
Buretklem
Statief
Buret
pH sensor
Statiefklem
Druppel teller
Roervlo
Bekerglas 250 ml
Magnetische roerder
Opstelling
5. Gebruik een weggooi pipet om met een paar ml
zoutzuur de buret voor te spoelen.
6. Laat het zoutzuur weer uit de buret lopen en
gooi weg in de afvalbeker.
7. Herhaal dit 2 keer.
8. Zorg ervoor, dat de kraan op de buret
dicht staat! Vul nu de buret met
ongeveer 50 ml zoutzuur met behulp
van de glazen trechter.
gesloten
9. Laat een beetje zoutzuur door de druppelteller
lopen en gooi dit ook weg.
Vr.2: Waarom moet je nog een
beetje titratievloeistof
door de druppelteller weg
laten lopen?
Opstelling
10. Oefen met de kraan vande buret, zodat je in
staat bent om de druppels stuk voor stuk te
laten vallen met een snelheid van zo’n 2 of 3
druppels per seconde.
Opgelet: Dit is belangrijk, want als het zoutzuur als een
stroompje , in plaats van druppel voor druppel, uit de
buret loopt, moet je opnieuw beginnen.
11.Sluit de buretkraan en haal het bekerglas met
afval weg.
Vr.3: Hoe kan de groene Led
op de druppelteller je
helpen om te zien of het
zoutzuur in aparte
druppels valt?
Opstelling
12. Bepaal het beginvolume van het zoutzuur op
een 0.01 ml nauwkeurig.
13.Pas met de 100 ml maatcilinder 100.0 ml
gedistilleerd water af en schenk dit in een schoon
bekerglas van 250 ml.
14.Pas met de 50 ml maatcilinder 20 ml Na2CO3
oplossing van 0.5 M af en voeg deze toe aan het
bekerglas met water. Noteer het precieze volume
van het natriumcarbonaat in de tekstruimte op
de volgende pagina.
Vr.4: Noteer het beginvolume
en de concentratie van het
zoutzuur hieronder.
Opstelling
15. Voeg de roervlo toe aan het bekerglas met de Na2CO3
oplossing, steek de pH sensor er in en zet het geheel op
de magneetroerder onder de buret.
16. Schakel de magneetroerder in en laat deze matig
draaien.
Let op: De onderkant van de pH sensor moet onder de vloeistof
staan.
Vr.5: Noteer het volume van de
toegevoegde Na2CO3
oplossing hieronder.
Meten
1. Druk op
om de meting te
starten.
2. Draai de buretkraan
langzaam open, zodat er 2
tot 3 druppels per seconde
uitkomen.
3. Ga door met het verzamelen
van meetgegevens tot de
zuurgraad zich onder pH 2
stabiliseert.
Ga naar de volgende pagina.
Vr.6: Welke reactie vindt plaats Vr.7: Wat gebeurt er als de pH
aan het begin van de
onder de 8 zakt? Verklaar
titratie tussen de begin pH
wat je ziet gebeuren?
van +/-12 en van pH 8?
Meten
4. Als de pH van de oplossing
stabiliseert, onder een pH
van 2, sluit dan de
buretkraan.
Ga naar de volgende pagina.
Meten
5. Druk op
om de meting te
stoppen.
6. Bepaal het volume van het
zoutzuur dat in de buret
achterblijft.
Gegevensverwerking
1. Bepaal het volume van het zoutzuur dat je in de titratie
verbruikt hebt door de stappen hieronder te volgen.
Volume HCl = Eindvolume HCl – Beginvolume van HCl
Letop: Het begin- en eindvolume HCl heb je eerder in je
werkboek vastgelegd. Zoek ze nu op.*
a) Vul het eindvolume van zoutzuur in in het
tekstvlak hiernaast.
b) Vul nu ook het beginvolume hiernaast in.
c) Trek het beginvolume van het eindvolume af
en noteer het verbruikte volume zoutzuur.
*Werkboek bekijken:
1. Druk op
om het
journaal scherm te openen.
2. Druk op
of
om door
de pagina’s van je werkboek
te scrollen.
3. Klik de miniatuur afbeelding
aan om de pagina te openen.
Gegevensverwerking : HCl
2. Maak een formule* om het aantal druppels om te
zetten in milliliters (ml).
Berekende volume = (aantal druppels)*(volume titratie vloeistof)
/ (eindstand aantal druppels)
Let op:
[Aantal druppels] = de meetgegevens
Volume van de titrant = het verbruikte aantal ml HCl (in
het werkboek)
Eindstand aantal druppels = totaal aantal toegevoegde
druppels (staat hier rechts)
*Een formule maken:
1. Druk op
om het palet te
openen.
2. Druk op CALCULATED DATA
om de rekenmachine te
openen.
3. Voer de berekening in.
4. Druk op Measurements om
de gegevens in de
berekening in te vullen.
3. Zoek de hellingshoek en de
pH op het eerste
equivalentiepunt. Dit is het
punt waar de grafiek het
stijlste verloopt.*
*Het equivalentiepunt vinden:
1. Tik
om het palet te
openen.
2. Druk op
en wijs 2 punten
aan in het stijlste deel.
3. Druk op
en dan op
om de hellingshoek en de
plaats te zien.
4. Druk op en
om het
stijlste punt te vinden.
5. Druk op
om het
equivalentiepunt
vast te leggen.
4. Zoek de hellingshoek en de
pH op het tweede
equivalentiepunt. Dit is het
punt waar de grafiek het
stijlste verloopt.*
*Het equivalentiepunt vinden:
1. Tik
om het palet te
openen.
2. Druk op
en wijs 2 punten
aan in het stijlste deel.
3. Druk op
en dan op
om de hellingshoek en de
plaats te zien.
4. Druk op en
om het
stijlste punt te vinden.
5. Druk op
om het
equivalentiepunt
vast te leggen.
5. Verander de x-as om het volume HCl te laten zien.*
(Druk op om de assen aan te passen).
6. Bepaal de hoeveelheid HCl, die je hebt toegevoegd op
het eerste equivalentiepunt, door op
en dan op
equivalentiepunt te drukken (gebruik of ).
7. Druk op
en op
om het volume en de pH te zien.
8. Druk op
en vul het volume in. Herhaal de
stappen 6- 8 voor het tweede equivalentiepunt.
*De variabele op x- of y-as
veranderen:
1. Druk op
om het palet te
openen.
2. Druk op
om het grafiek
menu te openen.
3. Druk op Measurement en
kies de juiste grootheid voor
beide assen.
Diprotische titratie en meerstaps reacties
Gegevensverwerking
9. Bereken de concentratie Na2CO3 op het eerste equivalentiepunt:
a) Bereken hoeveel mol HCl je hebt toegevoegd
uit het volume en de concentratie
van het zoutzuur .
b) Zet het aantal mol HCl om in het aantal mol Na2CO3 waarbij je de eerste stap van de
reactie in gedachten houdt: HCl + Na2CO3
NaHCO3 + NaCl .
c) Gebruik het begin volume en het aantal mol Na2CO3 om de concentratie
Na2CO3
te bepalen.
Diprotische titratie en meerstaps reacties
Gegevensverwerking
10. Bereken de concentratie Na2CO3 op het tweede equivalentiepunt.
a) Bereken hoeveel mol zoutzuur je hebt toegevoegd
uit het volume en de
concentratie
van het zoutzuur.
b) Zet het aantal mol HCl om in het aantal mol Na2CO3 waarbij je de tweede stap van de
reactie in gedachten houdt: 2 HCl + Na2CO3
CO2 + 2 NaCl + H2O
c) Gebruik het beginvolume en het aantal mol Na2CO3 om de concentratie
Na2CO3
te bepalen.
Diprotische titratie en meerstaps reacties
Gegevensverwerking
11. Bereken het gemiddelde van de
concentraties die je voor het eerste
en het tweede equivalentiepunt
gevonden hebt. Laat je werk zien.
equivalentiepunt
equivalentiepunt
Diprotische titratie en meerstaps reacties
Analyseren
1. Wanneer begonnen door vorming van CO₂ belletjes
zichtbaar te worden?
Diprotische titratie en meerstaps reacties
Analyseren
2. Schrijf de reactievergelijkingen op, als aparte stappen, die samen de bruto
vergelijking vormen:
2HCl(aq) + Na2CO3(aq) → CO2(g) + 2NaCl(aq) + H2O(l)
Diprotische titratie en meerstaps reacties
Analyseren
3a. Voordat je het eerste equivalentiepunt bereikte zat er in het bekerglas een mengsel
van waterstofcarbonaat en carbonaat ionen. Welk van deze twee neemt
gemakkelijker waterstof ionen op?
3b. Hoe zie je dat?
Diprotische titratie en meerstaps reacties
Analyseren
4a. Na het eerste equivalentiepunt ontstond er snel veel koolstofdioxide. Zaten er toen
nog carbonaat ionen in de oplossing?
4b. Wat denk je dat het eerste equivalentiepunt betekent?
Diprotische titratie en meerstaps reacties
Analyseren
5. De productie van bellen stopte op het tweede
equivalentiepunt. Wat valt je op over het volume HCl dat
nodig is om elk equivalentiepunt te bereiken?
Diprotische titratie en meerstaps reacties
Analyseren
6. Waarom stopte de productie van bellen bij
het tweede equivalentiepunt?
DENK
NA!
Diprotische titratie en meerstaps reacties
Samenvatting
1. Het eindpunt van een reactie is vaak het uitgangspunt van een andere chemische
reactie. Geef hiervan een voorbeeld in de reacties van dit experiment.
Diprotische titratie en meerstaps reacties
Samenvatting
2a. Bereken het aantal mol CO₂ dat gevormd is in de reactie.
Laat je werk zien.
2b. Wat is de beperkende factor?
Diprotische titratie en meerstaps reacties
Samenvatting
3. Bereken hoeveel liter CO₂ gevormd is. Ga uit van de standaard temperatuur en druk.
Laat je werk weer zien.
Meerkeuze vraag
1. In een zuur-base titratie geeft het
equivalentiepunt weer ___________.
a) Het punt waar hetzelfde aantal molen van
zuur en base aanwezig zijn.
b) Het punt waarop de buret leeg is.
c) Het punt waarop de pH het hoogst is.
d) Het punt waarop de pH het laagst is.
equivalentiepunt
titratiecurve
Meerkeuze vraag
2. Koolzuur is een diprotisch zuur. Waarom?
a) Omdat het reageert met een base.
b) Omdat het twee watersof ionen heeft die
afgegeven kunnen worden.
c) Omdat koolstofdioxide geproduceerd wordt.
d) Omdat het zowel als zuur als base kan
reageren.
H2CO3
Meerkeuze vraag
3. Hoeveel equivalentiepunten treden op
bij de titratie van een diprotisch zuur?
a)
0
b) 1
c)
2
d) 3
Meerkeuzevraag
4. Welk soort zuur geeft een titratiecurve als deze
________ ?
a)
monoprotisch
b) diprotisch
c)
triprotisch
d) tetraprotisch
Specifiek type zuur
Aantal af te staan H+
ionen
monoprotisch
1
diprotisch
2
triprotisch
3
Meerkeuze vraag
5. Welk gas komt vrij als een zuur met
natriumcarbonaat reageert?
a) Waterstof
b) Zuurstof
c) Methaan
d) Koolstofdioxide
???
Diprotische titratie en meerstaps reacties
Gefeliciteerd
Je hebt je onderzoek klaar.
Volg de instructies van de docent om alles op te ruimen en de resultaten van het
onderzoek door te geven.
Diprotische titratie en meerstaps reacties
Naslag
1.CUP WITH GAS http://www.freeclipartnow.com/food/beverages/soda/soft-drink-icon.jpg.html
2.BEAKER http://freeclipartnow.com/science/flasks-tubes/beaker.jpg.html
3.CORROSIVE WARNING http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:DIN_48442_Warnung_vor_Aetzenden_Stoffen_D-W004.svg
4.BE SAFE http://freeclipartnow.com/signs-symbols/warnings/safety-hands.jpg.html
5.VINEGAR (DISTILLED WATER) http://freeclipartnow.com/household/chores/cleaners/vinegar.jpg.html
6.BURETTE http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Burette.svg
7.BEAKER http://www.freeclipartnow.com/science/flasks-tubes/beaker-2.jpg.html
8.HYDROXIDE ION http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hydroxide-3D-vdW.png
9.THINK SIGN http://www.freeclipartnow.com/education/signs/think.jpg.html
10.CALCULATE CLIP ART http://www.freeclipartnow.com/education/supplies/ruler-and-calculator.jpg.html