Aantekeningen voor Docenten - CMA

Titratie met de titrator
Aantekeningen voor Docenten
SCHEIKUNDE
Zuren en
basen
Toegepaste Techniek: Meten i.c.m. sturen
Onderzoeksvraag:
Hoe bepaal je experimenteel de
concentratie van een zure oplossing?
Leerling Niveau: Bovenbouw havo/vwo
Duur: 1 tot 2 lesuren
Aanbevolen Uitvoering: Uitvoering door leerling
Leerdoelen



Het opzetten en uitvoeren van een automatische titratie
Een titratiecurve aflezen en interpreteren en het equivalentiepunt bepalen
Chemische berekeningen uitvoeren aan een titratie
Didactiek
In deze activiteit voert de leerling zelf een titratie uit om de concentratie van een zure
oplossing te bepalen. Het equivalentiepunt kan worden bepaald uit de titratiecurve. Als
extra dimensie wordt in deze activiteit gebruik gemaakt van een automatische titrator (een
stappenmotor met spuit) waardoor de titrant met constante snelheid kan worden
toegevoegd. Daarmee gaat het in dit experiment vooral om het opzetten en analyseren
van het experiment. Het tussenliggende deel, de titratie zelf, wordt automatisch uitgevoerd
nadat binnen de lesactiviteit op Start gedrukt is.
Als extraatje kan er nog een indicatorvloeistof gebruikt worden. Daardoor is het
omslagpunt niet alleen digitaal, maar ook met het blote oog waar te nemen. Het is
vervolgens natuurlijk erg interessant of leerlingen op basis van waarnemingen van de
kleurverandering op hetzelfde equivalentiepunt uitkomen als wanneer zij enkel de
titratiecurve analyseren.
Aangeleerde concepten/begrippen:
– pH
– Sterk zuur
– Sterke base
– Zuur-base reacties
– Neutralisatie
– Equivalentiepunt
– Rekenen aan reacties met zuren en basen
Titratie met de titrator – Aantekeningen voor Docenten
1
Materiaal
In dit experiment gebruik je de volgende materialen:






Interface met stuurmogelijkheden;
pH sensor met pH-elektrode;
Titrator;
Magneetroerder en roervlo;
Bekerglas (50 of 100 mL);
Statief en klemmen.
In dit experiment gebruik je de volgende chemicaliën:



Gedestilleerd water;
0,1 M natriumhydroxide-oplossing (sterke base);
Ongeveer 0,1 M zoutzuur (sterk zuur).
Werkwijze





Eventueel kan de opstelling al (deels) klaargezet worden. Sluit hiervoor de pH-sensor
aan op een pH versterker en sluit deze laatste aan op een interface. Zet ook de
stappenmotor al op de goede manier klaar.
Aan de andere kant is het voor de praktische vaardigheden van de leerling ook
goed om hen dit zelf te laten uitzoeken. Voor de hogere klassen kan hier
makkelijk één tot twee lesuren mee gevuld worden.
Demonstreer hoe de leerlingen de pH elektrode dienen te gebruiken/schoonmaken.
Dit voorkomt incorrect gebruik en verlengt de levensduur van de elektrode.
Demonstreer hoe de stappenmotor werkt en hoe deze aangesloten moet worden.
Vermeld ook de aanwezigheid van luchtbellen. In die zin is het gebruik van de
stappenmotor vergelijkbaar met een buret.
Laat de leerlingen zelf het experiment uitvoeren. Als zij op een “raar” resultaat
uitkomen, moeten ze zelf bepalen in welke stappen het mis gegaan kan zijn
Bespreek na afloop de resultaten met de hele klas.
Vragen en Opdrachten






2
Wat neem je tijdens het experiment allemaal waar?
Bepaal nauwkeurig hoeveel mL natronloog je hebt moeten toevoegen om het
equivalentiepunt te bereiken.
Bereken hieruit hoeveel mol OH- je tijdens de titratie hebt gebruikt
Geef de reactievergelijking van de reactie die tijdens de titratie plaats heeft gevonden.
Bereken hoeveel mol H+ er in de zure oplossing aanwezig was.
Wat was de concentratie H+ in de originele oplossing?
CMA Lesmateriaal

Vraag aan de docent wat de concentratie van de originele oplossing was. Klopt je
resultaat? Zo nee, waar kan dat dan aan liggen?
Data Analyse
Een voorbeeld van een titratiecurve is gegeven in figuur 1.
Figuur 1: Voorbeelddata titratiecurve
Voor deze titratie is gebruik gemaakt van ongeveer 10 mL 0,1 M zoutzuur als “onbekende
concentratie” en 0,1 M natronloog als titrant. Het omslagpunt ligt naar verwachting rond 10
mL. In dit geval is het omslagpunt 9,16 mL, dus het is wat aan de lage kant. Waarschijnlijk
is de concentratie van het zuur iets lager dan 0,1 of is er iets minder dan 10 mL zuur
gebruikt. De langzame toename in het eerste gebied gevolgd door een omslagpunt en tot
slot weer langzame toename tonen een standaard titratiecurve. Aan de hand van dit
resultaat kan de leerling aan de slag met de berekeningen
Als verdere analyse zou ook de afgeleide van de titratiecurve genomen kunnen worden.
Dat kan eenvoudig via rechtermuisknop>Analyse/verwerking>Afgeleide. Er kan dan een
afgeleide van de curve gemaakt worden en deze kan in een apart diagram weergegeven
worden. De afgeleide van de curve in grafiek 1 is weergegeven in figuur 2.
Titratie met de titrator – Aantekeningen voor Docenten
3
Figuur 2: Afgeleide titratiecurve
Hier is het nog duidelijker dat het equivalentiepunt op 9,16 mL zit. Dat is het punt waar de
stijging het grootst is. Opvallend is het kleine bultje vlak vóór het echte equivalentiepunt.
Deze ligt op 8,91 mL. Het lijkt er op dat er even een paar meetpunten niet helemaal in lijn
liggen. Dat zie je ook in de titratiecurve zelf rond dat volume. Vervolgmetingen kunnen
aantonen of dit een willekeurige fout is of dat er daadwerkelijk iets anders aan de hand is.
Bijbehorende Bestanden
Coach activiteit: Titratie met de titrator.cma7
Coach resultaat: Titratie met de titrator.cmr7
Coach activiteit: Volume-ijking van de titrator.cma7
Copyright
Auteurs: CMA Team
© CMA Dit werk valt onder een Creative Commons
Naamsvermelding-NietCommercieel-GelijkDelen
4.0
Internationaal-licentie.
4
CMA Lesmateriaal