В лабораторию поступил образец сульфата железа(11). К сожалению, образец некоторое время простоял на воздухе, поэтому было решено определить текущее содержание соли в образце. Для…
В лабораторию поступил образец сульфата железа(11). К сожалению, образец некоторое время простоял на воздухе, поэтому было решено определить текущее содержание соли в образце. Для этого навеску массой 9,29 г аккуратно перенесли в мерную колбу на 100 мл и довели дистиллированной водой до метки. Затем отобрали аликвоту в 10 мл, добавили 15 мл 1М раствора серной кислоты, 5 мл раствора ортофосфорной кислоты, около 50 мл воды и при интенсивном перемешивании медленно оттитровали раствором перманганата калия до появления бледно-розовой окраски, устойчивой 30 с. На титрование потребовалось 15 мл 0.07333 М раствора перманганта калия. Рассчитайте массовую долю (%) сульфата железа в исследуемой навеске. В ответ запишите число, округлив его до целого значения.
Для определения массовой доли сульфата железа (Fe₂(SO₄)₃) в навеске, пройдем через несколько шагов:
Определим количество вещества перманганата калия (KMnO₄), которое было использовано в реакции.
\[ n(KMnO₄) = C \cdot V = 0.07333 \, \text{моль/л} \times 0.015 \, \text{л} = 0.0011 \, \text{моль} \]
Запишем реакцию между перманганатом калия и сульфатом железа. В кислой среде Fe²⁺ окисляется до Fe³⁺, а KMnO₄ восстанавливается:
\[ 5 \, Fe^{2+} + MnO_4^{-} + 8 \, H^+ \rightarrow 5 \, Fe^{3+} + Mn^{2+} + 4 \, H_2O \]
Из уравнения реакции видно, что 1 моль KMnO₄ реагирует с 5 моль Fe²⁺. Узнаем, сколько моль Fe²⁺ реагировало с 0.0011 моль KMnO₄:
\[ n(Fe^{2+}) = 5 \times n(KMnO₄) = 5 \times 0.0011 = 0.0055 \, \text{моль} \]
Найдем массу Fe²⁺ в образце. Для этого необходимо знать молекулярную массу Fe²⁺. Молярная масса Fe (железо) составляет примерно 55,85 г/моль:
\[ m(Fe^{2+}) = n(Fe^{2+}) \times M(Fe^{2+}) = 0.0055 \, \text{моль} \times 55.85 \, \text{г/моль} = 0.3072 \, \text{г} \]
Определим массу сульфата железа (Fe₂(SO₄)₃). Мы знаем, что 2 моль железа содержится в 1 моле сульфата:
\[ n(Fe_2(SO_4)_3) = \frac{n(Fe^{2+})}{2} = \frac{0.0055}{2} = 0.00275 \, \text{моль} \]
Теперь найдем массу сульфата железа. Молярная масса Fe₂(SO₄)₃ составляет:
\[ M(Fe_2(SO_4)_3) = 2 \times 55.85 + 3 \times (32.07 + 4 \times 16) = 2 \times 55.85 + 3 \times 96.07 = 399,88 \, \text{г/моль} \]
Теперь расчитаем массу сульфата железа:
\[ m(Fe_2(SO_4)_3) = n(Fe_2(SO_4)_3) \times M(Fe_2(SO_4)_3) = 0.00275 \, \text{моль} \times 399.88 \, \text{г/моль} = 1.098 \, \text{г} \]
Теперь найдем общую массу сульфата железа в исследуемом образце. Поскольку в мерной колбе находился 100 мл раствора, а мы отобрали 10 мл, концентрация сульфата железа в образце:
\[ m(Fe_2(SO_4)_3 \, \text{в растворе}) = m(Fe_2(SO_4)_3) \times 10 = 1.098 \, \text{г} \times 10 = 10.98 \, \text{г} \]
Рассчитаем массовую долю (%) сульфата железа в 9.29 г навеске:
\[ \text{Массовая доля} = \left(\frac{m(Fe_2(SO_4)_3)}{m_{\text{навеска}}}\right) \times 100\% = \left(\frac{1.098}{9.29}\right) \times 100\% \approx 11.83\% \]
Округляя, получаем:
\[ \text{Ответ: } 12\% \]
Следовательно, массовая доля сульфата железа в исследуемой навеске составляет 12%.
