Peneutralan dan pentitratan

Halaman ini meliputi satu standard kandungan Tingkatan 4 sahaja: peneutralan dan pentitratan. Ia menggabungkan segala yang lebih awal dalam bab, ion H⁺ dan OH⁻, kemolaran, dan larutan piawai, ke dalam satu eksperimen dan satu pengiraan yang muncul dalam hampir setiap kertas Kimia SPM. Kuasai prosedur dan pengiraan nisbah mol dan anda menjamin blok markah yang boleh dipercayai.

Peneutralan: tindak balas

Peneutralan ialah tindak balas antara asid dan bes (atau alkali) untuk menghasilkan garam dan air. Persamaan perkataan amnya ialah:

asid + bes → garam + air

Bagi asid dan alkali dalam larutan, katakan asid hidroklorik dan natrium hidroksida, persamaan penuhnya ialah HCl + NaOH → NaCl + H₂O. Tetapi jika anda membatalkan ion yang muncul tidak berubah pada kedua-dua belah (ion “penonton” Na⁺ dan Cl⁻), yang tinggal ialah persamaan ion:

H⁺ + OH⁻ → H₂O

Inilah teras setiap peneutralan asid kuat–alkali kuat: ion hidrogen bergabung dengan ion hidroksida membentuk air. Itulah sebab persamaan ion sentiasa sama, apa jua asid dan alkali yang anda mulakan.

Pentitratan: teknik

Pentitratan ialah kaedah volumetrik yang digunakan untuk mencari isi padu tepat satu larutan yang baru sahaja meneutralkan isi padu diketahui larutan yang lain. Susunan piawainya ialah:

• Pipet menyampaikan isi padu tepat dan tetap (cth. 25.0 cm³) satu larutan, selalunya alkali, ke dalam kelalang kon.
• Beberapa titis penunjuk asid–bes (seperti fenolftalein atau jingga metil) ditambah.
• Larutan yang satu lagi, selalunya asid, dialirkan masuk dari buret, sambil digoncang berterusan.
• Takat akhir ialah saat penunjuk baru sahaja bertukar warna secara kekal, menunjukkan peneutralan lengkap. Bacaan buret memberi isi padu yang digunakan (titre).

Bacaan yang anda rekod ialah isi padu buret pada takat akhir; ulangan pentitratan untuk mendapat titre yang konsisten ialah amalan yang baik.

Pengiraan pentitratan

Pada takat akhir asid dan alkali telah bertindak balas tepat mengikut persamaan seimbang. Hubungannya ialah:

(Mₐ × Vₐ) / (M_b × V_b) = a / b

di mana Mₐ, Vₐ ialah kemolaran dan isi padu asid, M_b, V_b ialah yang bagi bes, dan a : b ialah nisbah mol asid kepada bes dalam persamaan seimbang. Disusun semula, ini membolehkan anda mencari kuantiti mana yang tidak diketahui, biasanya kepekatan.

Contoh penyelesaian

Soalan. Dalam pentitratan, 25.0 cm³ larutan natrium hidroksida dineutralkan tepat oleh 20.0 cm³ asid hidroklorik 0.10 mol dm⁻³. Kira kemolaran natrium hidroksida. Persamaannya ialah HCl + NaOH → NaCl + H₂O.

Langkah 1, Mol asid. Tukar isi padu asid: 20.0 cm³ = 0.0200 dm³. Mol HCl = kemolaran × isi padu = 0.10 × 0.0200 = 0.00200 mol.

Langkah 2, Nisbah mol. Daripada HCl + NaOH → NaCl + H₂O, nisbah HCl : NaOH ialah 1 : 1, jadi mol NaOH = 0.00200 mol.

Langkah 3, Kemolaran alkali. Tukar isi padunya: 25.0 cm³ = 0.0250 dm³. Kemolaran = mol ÷ isi padu = 0.00200 ÷ 0.0250 = 0.08 mol dm⁻³.

Jawapan. Kemolaran natrium hidroksida ialah 0.08 mol dm⁻³.

Soalan latihan

Soalan. 25.0 cm³ natrium hidroksida 0.10 mol dm⁻³ dineutralkan oleh 12.5 cm³ asid sulfurik, H₂SO₄. Kira kemolaran asid sulfurik. Persamaannya ialah 2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O.

Jawapan. Mol NaOH = 0.10 × (25.0 ÷ 1000) = 0.00250 mol. Daripada persamaan, NaOH : H₂SO₄ = 2 : 1, jadi mol H₂SO₄ = 0.00250 ÷ 2 = 0.00125 mol. Kemolaran H₂SO₄ = mol ÷ isi padu = 0.00125 ÷ (12.5 ÷ 1000) = 0.00125 ÷ 0.0125 = 0.1 mol dm⁻³.

Petua peperiksaan

Markah yang pelajar paling kerap hilang ialah nisbah mol: baca ia terus daripada persamaan seimbang, bukan daripada isi padu. Asid 1 : 1 seperti HCl dengan NaOH tidak sama dengan asid dibes seperti H₂SO₄, yang memerlukan 2 mol NaOH setiap mol asid. Sentiasa tukar cm³ kepada dm³ sebelum membahagi dengan isi padu, dan petik kepekatan akhir dalam mol dm⁻³. Untuk prosedur, ingat bahawa pipet menyukat isi padu tetap ke dalam kelalang dan buret menyampaikan isi padu berubah; menamakan radas yang salah mengorbankan markah mudah.

Mengerjakan soalan pentitratan dengan bersih

Susun setiap pengiraan pentitratan dalam tiga gerakan yang sama dan ia menjadi rutin. Pertama, cari mol bahan yang anda tahu sepenuhnya, yang kemolaran dan isi padunya kedua-dua diberi. Kedua, guna nisbah mol persamaan seimbang untuk menukar kepada mol bahan yang tidak diketahui. Ketiga, bahagikan mol itu dengan isi padu bahan tak diketahui dalam dm³ untuk mendapat kemolarannya (atau darab dengan jisim molar jika jisim atau kepekatan dalam g dm⁻³ dikehendaki). Menulis “mol diketahui → nisbah → mol tak diketahui → jawapan” sebagai rantaian nyata bermakna pemeriksa boleh mengikut penaakulan anda dan memberi markah kaedah walaupun satu angka tersalah taip.

Perhatikan juga pilihan penunjuk dan perubahan warna, yang soalan berstruktur suka tanya bersama nombor. Fenolftalein tidak berwarna dalam asid dan merah jambu dalam alkali; jingga metil merah dalam asid dan kuning dalam alkali. Berupaya menyatakan warna pada takat akhir, dan menerangkan bahawa takat akhir menandakan peneutralan lengkap, menukar pengiraan tulen menjadi jawapan berstruktur markah penuh.

Kedudukan dalam bab

Ini standard kandungan 6.5 bab Asid, Bes dan Garam. Ia mengambil daripada kemolaran (6.3) dan larutan piawai (6.4) dan membawa kepada penyediaan garam, di mana peneutralan ialah satu laluan kepada garam larut. Latih pengiraan dalam contoh penyelesaian dan uji kaedah dengan soalan latihan. Dalam kelas 1-ke-1 Kimia SPM dalam talian kami, diajar dalam bahasa Inggeris, dari RM50/jam, guru kami menjadikan langkah nisbah mol nyata setiap kali, kerana di situlah pentitratan asid dibes paling kerap tersasar.

Ringkasan pantas

• Peneutralan: asid + bes → garam + air; persamaan ion H⁺ + OH⁻ → H₂O.
• Pentitratan: pipet isi padu tetap + penunjuk; alirkan larutan lain dari buret hingga ke takat akhir.
• Pengiraan: mol diketahui → nisbah mol daripada persamaan seimbang → mol tak diketahui → kemolaran.
• Sentiasa tukar cm³ kepada dm³; baca nisbah daripada persamaan, bukan isi padu.