Плотность раствора KClO3 составляет 1,02 г/мл. К 2,50 мл этого раствора прибавлено 25,0 мл 0,120 М раствора FeSO4; на титрование остатка FeSO4 пошло 4,95 мл 0,110 н. раствора KMnO4 (f = 1/5). Вычислите массовую долю KClO3 в растворе.
Дано: ρ = 1,02 г/мл; Vp-pa = 2,50 мл; V(FeSO4) = 25,0 мл; CM(FeSO4) = 0,120 М; V(KMnO4) = 4,95 мл; C(1/5 KMnO4) = 0,110 н.
Найти: ω(KClO3) - ?
Решение
В ходе анализа идут химические реакции:
KClO3 + 6FeSO4 + 3H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + KCl + 3H2O
ClO3- + 6H+ + 6e → Cl- + 3H2O | 1 – восстановление;
2Fe2+ + 2e → 2Fe3+ | 3 – окисление.
2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 = 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O
MnO4- + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O | 2 – восстановление;
2Fe2+ + 2e → 2Fe3+ | 5 – окисление.
Анализ проводится методом обратного титрования. Согласно закону эквивалентов
п(1/6 KClO3) = п(1/1 FeSO4) – п(1/5 KMnO4),
где п(1/6 KClO3) -число молей эквивалентов хлората калия;
п(1/1 FeSO4) – число молей эквивалентов сульфата железа (II), добавленный к раствору хлората калия;
п(1/5 KMnO4) – число молей эквивалентов перманганата калия, пошедшее на титрование избытка сульфата железа (II).
п(1/6 KClO3) = т(KClO3)/М(1/6 KClO3),
где т(KClO3) – масса хлората калия в растворе, г;
М(1/6 KClO3) – молярная масса эквивалента хлората калия, равна 1/6 молярной массы, так как в реакции восстановления KClO3 участвуют 6 электронов:
М(1/6 KClO3) = (39,10 + 35,45 + 16,00∙3) : 6 = 20,42 (г/моль).
п(1/1 FeSO4) = C(1/1 FeSO4)∙V(FeSO4)∙10-3,
где C(1/1 FeSO4) – молярная концентрация эквивалента FeSO4, равна молярной концентрации этого раствора, так как один ион Fe2+ отдает в реакции окисления один электрон, равна 0,120 моль/л;
V(FeSO4) – объём раствора FeSO4, 25,0 мл;
10-3 – коэффициент для пересчета мл в л.
п(1/5 KMnO4) = C(1/5 KMnO4)∙V(KMnO4)∙10-3,
где C(1/5 KMnO4) – молярная концентрация эквивалента раствора KMnO4, 0,110 моль/л;
V(KMnO4) – объём раствора KMnO4, пошедший на титрование, 4,95 мл;
10-3 – коэффициент для пересчета мл в л.
т(KClO3)/М(1/6 KClO3) = [C(1/1 FeSO4)∙V(FeSO4) - C(1/5 KMnO4)∙V(KMnO4)]∙10-3.
Выразим из полученного уравнения массу хлората калия:
т(KClO3) = М(1/6 KClO3)∙[C(1/1 FeSO4)∙V(FeSO4) - C(1/5 KMnO4)∙V(KMnO4)]∙10-3.
Массовая доля KClO3 равна
ω(KClO3) = т(KClO3)∙100/тр-ра,
где т(KClO3) – масса хлората калия в растворе, г;
тр-ра – масса раствора, г.
тр-ра = ρ Vp-pa,
где ρ – плотность раствора KClO3, 1,02 г/мл;
Vp-pa – объём раствора KClO3, 2,50 мл.
ω(KClO3) = М(1/6 KClO3)∙[C(1/1 FeSO4)∙V(FeSO4) - C(1/5 KMnO4)∙V(KMnO4)]∙10-1/ρ Vp-pa;
ω(KClO3) = 20,42∙(0,120∙25,00 – 0,110∙4,95)∙10-1/1,02∙2,50 = 1,97 (%)
Ответ: ω(KClO3) = 1,97 %.
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
