Какую массу медной руды следует взять для анализа, чтобы количество миллилитров 0,1050 М раствора Na2S2O3 численно равнялось бы массовой доле меди в пробе?
Дано: СМ(Na2S2O3) = 0,1050 М; V(Na2S2O3) = ω(Cu)
Найти: тН - ?
Решение
В ходе анализа идут химические реакции:
2Cu2+ + 4I- = 2CuI↓ + I2
Cu2+ + I- + е → CuI | 2 – восстановление;
2I- – 2e → I2 | 1 – окисление.
I2 + 2Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O6
I2 + 2e → 2I- | 1 – восстановление;
2S2O32- – 2e → S4O62- | 1 – окисление.
Согласно закону эквивалентов
п(1/1 Cu2+) = п(1/1 Na2S2O3),
где п(1/1 Cu2+) – число молей эквивалентов меди, фактор эквивалентности равен 1/1, так как в реакции Cu2+ + I- + е → CuI участвует один электрон;
п(1/1 Na2S2O3) – число молей эквивалентов тиосульфата натрия, фактор эквивалентности равен 1/1, так как в реакции 2S2O32- - 2e → S4O62- один тиосульфат-ион отдает один электрон.
п(1/1 Cu2+) = т(Cu)/М(1/1 Cu2+),
где т(Cu) – масса меди в навеске медной руды, г;
М(1/1 Cu2+) – молярная масса эквивалента, равна молярной массе меди:63,55 г/моль;
т(Cu) = тН∙ω(Cu),
где тН – масса навески медной руды, г;
ω(Cu) – массовая доля меди в навеске медной руды.
п(1/1 Cu2+) = тН∙ω(Cu)/М(1/1 Cu2+).
п(1/1 Na2S2O3) = С(1/1 Na2S2O3)∙М(1/1 Na2S2O3)∙V(Na2S2O3)∙10-3,
где С(1/1 Na2S2O3) – молярная концентрация эквивалента раствора Na2S2O3, равна молярной концентрации этого раствора, так как фактор эквивалентности равен 1/1: СМ(Na2S2O3) = 0,1050 моль/л;
М(1/1 Na2S2O3) – молярная масса эквивалента тиосульфата натрия, равна его молярной массе, так как фактор эквивалентности равен 1/1.
М(1/1 Na2S2O3) = 22,99∙2 + 32,06∙2 + 16,00∙3 = 158,1 г/моль;
V(Na2S2O3) – объём раствора Na2S2O3, пошедшего на титрование, мл;
10-3 – коэффициент для перевода мл в л.
тН∙ω(Cu)/М(1/1 Cu2+) = С(1/1 Na2S2O3)∙М(1/1 Na2S2O3)∙V(Na2S2O3)∙10-3.
Выразим из полученного уравнения массу навески медной руды:
тН = С(1/1 Na2S2O3)∙М(1/1 Na2S2O3)∙V(Na2S2O3)∙10-3∙М(1/1 Cu2+)/ω(Cu)
Так как по условию задачи V(Na2S2O3) = ω(Cu), сократим эти значения:
тН = С(1/1 Na2S2O3)∙М(1/1 Na2S2O3)∙10-1∙М(1/1 Cu2+);
тН = 0,1050∙158,1∙10-3∙63,55 = 1,0550 (г)
Ответ: тН = 1,0550 г.