49KOM PETENZEN ERW ERBEN Protolysegleichgewichte – Konzentrationsbestimmungen Selbstständiges Planen, Durchführen und Auswerten chemischer Experimente sowie Reflexion der Aufgaben Kompetenz Lösung zu Aufgabe A 1. Planung: Eine Antacida-Tablette mit dem Wirkstoff Calciumcarbonat wird in ein bestimmtes Volumen Salzsäure (anstelle von Magensäure) bekannter Konzentration gelegt. Das Calciumcarbonat der Tablette reagiert mit der Salzsäure nach CaCO3(s) + 2 H3O+(aq) +2 Cl–(aq) CO2(aq) + Ca2+(aq) + 2 Cl–(aq) + 3 H2O(l) unter Bildung von gasförmigem Kohlenstoffdioxid und löst sich dabei. Die verbleibende, die überschüssige, Salzsäure wird mit Natronlauge titriert. Aus der Differenz zwischen der bei der Titration ermittelten Stoffmenge an überschüssiger Salzsäure und der Stoffmenge der vorgelegten Salzsäure lässt sich die Stoffmenge an Salzsäure bestimmen, die von der Tablette neutralisiert, verbraucht, wurde. 2. Durchführung: 25 mL Salzsäure, c = 1 mol/L, werden im Messzylinder genau abgemessen und ins Becherglas gegeben, eine Antacida-Tablette wird zugefügt. Wenn die Gasentwicklung aufgehört hat, wird Bromthymolblau als Indikator zugesetzt und mit Natronlauge, c = 1 mol/L, bis zum Farbumschlag von Gelb nach Blau titriert. 3. Auswertung: Bei einer Titration wurde ein Volumen an Natronlauge von V = 9,6 mL bis zum Farbumschlag verbraucht. Die Stoffmenge an Salzsäure, die mit dem Wirkstoff der Antacida-Tablette reagiert hat, wird wie folgt ermittelt: a) Berechnung der Stoffmenge an überschüssiger Salzsäure aus dem Titrationsergebnis: n(HClüberschüssig) = n(NaOH) = c(NaOH). V(NaOH) = 1,0 mol/L · 9,6 mL = 9,6 mmol. b) Berechnung der von der Antacida-Tablette verbrauchten Salzsäure: n(HClverbraucht) = n(HClvorgelegt) – n(HClüberschüssig) = 25 mmol – 9,6 mmol = 15,4 mmol Eine Antacida-Tablette neutralisiert 15,4 mmol Salzsäure. 4. Erweiterung der Aufgabe: Berechnung der Masse an Calciumcarbonat in einer AntacidaTablette (Rennie©): Das Stoffmengenverhältnis Caliumcarbonat zu Salzsäure ist nach Reaktionsgleichung n(CaCO3) : n(HCl) = 1 : 2, daraus folgt n(CaCO3) = n(HCl) = 7,7 mmol und m(CaCO3) = n(CaCO3) · M(CaCO3) = 7,7 mmol · 100 g/mol = 770 mg. Die ermittelte Masse an Calciumcarbonat ist mit 770 mg größer als die auf der Packung angegebene. Der Grund dafür ist, dass bei der Berechnung das in der Tablette enthaltene Magnesiumcarbonat vernachlässigt wurde (vgl. Annahme). Dieses hat aber ebenfalls mit der Salzsäure reagiert. 1 2 Kompetenzen trainieren Diese Kompetenzen können mit den Aufgaben A22 auf Seite 54 und A24 auf Seite 55 vertieft werden. 3377_01_01_2012_Kap1_018_057 23.09.14 06:25 Seite 49 Nu r z u Pr üf zw ec ke n Ei ge nt um d es C .C . B uc hn er V er la gs