Железо в навеске 0,5000 г руды восстановили до Fe2+ и оттитровали 35,15 мл раствора K2Cr2O7, 15,00 мл которого по окисляющей способности эквивалентны 25,00 мл раствора KMnO4, а 1,00 мл KMnO4 эквивалентен 0,004750 г Fe. Рассчитать процентное содержание Fe2O3 в руде.
Дано: тН = 0,5000 г; V(K2Cr2O7) = 35,15 мл; V1(K2Cr2O7) = 15,00 мл; V1(KMnO4) = 25,00 мл; Т(KMnO4/Fe) = 0,004750 г/мл.
Найти: ω(Fe2O3) - ?
Решение
Титрование железа идет по реакции
5Fe2+ + MnO4- + 8H+ = 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O
Fe2+ - e → Fe3+ | 5 – окисление;
MnO4- + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O | 1 – восстановление.
Согласно закону эквивалентов
пЭ(Fe) = пЭ(K2Cr2O7),
где пЭ(Fe) – число молей эквивалентов Fe, моль;
пЭ(K2Cr2O7) – число молей эквивалентов K2Cr2O7, моль.
пЭ(Fe) = т(Fe)/МЭ(Fe),
где т(Fe) – масса Fe в навеске, г;
МЭ(Fe) – молярная масса эквивалента Fe, равна его молярной массе, так как в реакции окисления участвует один электрон: МЭ(Fe) = 55,85 г/моль.
пЭ(K2Cr2O7) = СЭ(K2Cr2O7)∙V(K2Cr2O7)∙10-3,
где СЭ(K2Cr2O7) – молярная концентрация эквивалента раствора K2Cr2O7, моль/л;
V(K2Cr2O7) – объём раствора K2Cr2O7, пошедший на титрование, 35,15 мл.
СЭ(K2Cr2O7)∙V1(K2Cr2O7)∙10-3 = Т(KMnO4/Fe)∙V1(KMnO4)/МЭ(Fe),
где СЭ(K2Cr2O7) – молярная концентрация эквивалента раствора K2Cr2O7, моль/л;
V1(K2Cr2O7) – объём раствора K2Cr2O7, эквивалентный 25,00 мл раствора KMnO4, равен 15,00 мл;
Т(KMnO4/Fe) – титр раствора KMnO4 по Fe, равен 0,004750 г/мл;
V1(KMnO4) – объём раствора KMnO4, эквивалентный 15,00 мл раствора K2Cr2O7, равен 25,00 мл;
МЭ(Fe) – молярная масса эквивалента Fe, равна его молярной массе, так как в реакции окисления участвует один электрон: МЭ(Fe) = 55,85 г/моль.
Выразим концентрацию K2Cr2O7 из уравнения эквивалентности:
СЭ(K2Cr2O7) = Т(KMnO4/Fe)∙V1(KMnO4)/МЭ(Fe)∙V1(K2Cr2O7)∙10-3.
Подставим полученное выражение в уравнение для закона эквивалентов реакции титрования:
т(Fe)/МЭ(Fe) = Т(KMnO4/Fe)∙V1(KMnO4)∙V(K2Cr2O7)∙10-3/ МЭ(Fe)∙V1(K2Cr2O7)∙10-3.
Сократим МЭ(Fe) и 10-3, в результате получим
т(Fe) = Т(KMnO4/Fe)∙V1(KMnO4)∙V(K2Cr2O7)/V1(K2Cr2O7);
т(Fe) = 0,004750∙25,00∙35,15/15,00 = 0,2783 (г)
Найдем массу Fe2O3, в которой содержится 0,2783 г Fe.
mFe2O3=m(Fe)∙M(Fe2O3)2∙M(Fe),
где т(Fe) – масса железа, равна 0,2783 г;
М(Fe2O3) – молярная масса Fe2O3, равна 55,85∙2 + 16,00∙3 = 159,70 г/моль;
М(Fe) – молярная масса Fe, равна 55,85 г/моль;
2 – стехиометрический коэффициент.
mFe2O3=0,2783∙159,702∙55,85=0,3979 (г).
Массовая доля Fe2O3 равна
ω(Fe2O3) = т(Fe2O3)∙100/тН,
где т(Fe2O3) – масса Fe2O3 в составе навески руды, равна 0,3979 г;
тН – масса навески руды, равна 0,5000 г.
ω(Fe2O3) = 0,3979∙100/0,5000 = 79,58 (%).
Ответ: ω(Fe2O3) = 79,58 %.
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
