Чтобы рассчитать навеску образца железного купороса (FeSO₄) для определения его содержания в образце методом перманганатометрии, воспользуемся следующими данными и шагами.
Дано:
- Молярная концентрация эквивалента перманганатного раствора: ( C_{экв} = 0,1000 \text{ моль/дм}^3 )
- Объем раствора для анализа: ( V = 250,00 \text{ см}^3 = 0,25000 \text{ дм}^3 )
Цель:
Вычислить масу навески FeSO₄ (обозначим её через ( m )), которая соответствует одному эквиваленту железа, т.е. которая при реакции расходует 1 эквивалент перманганата.
Шаг 1: Определим количество эквивалентов перманганата в растворе
Количество эквивалентов перманганата в растворе:
[
E_{KMnO_4} = C_{экв} \times V = 0,1000 \text{ моль/дм}^3 \times 0,25000 \text{ дм}^3 = 0,02500 \text{ экв}
]
Шаг 2: Связь между эквивалентами перманганата и FeSO₄
Реакция окисления-смешения для FeSO₄ и KMnO₄ в кислой среде:
[
5Fe^{2+} + MnO_4^- + 8H^+ \rightarrow 5Fe^{3+} + Mn^{2+} + 4H_2O
]
На 1 молекулу MnO₄⁻ (один эквивалент), реагирует 5 атомов Fe²⁺. Поэтому:
- 1 эквивалент KMnO₄ (1 молекула, содержится 1 эквивалент) окисляет 5 эквивалентов Fe²⁺.
Это означает, что:
[
1 \text{ эквивалент KMnO}_4 \ = \ 5 \text{ эквивалентов Fe}^{2+}
]
Шаг 3: Расчёт необходимого количества Fe²⁺
Всего эквивалентов Fe²⁺, которые должны поступить в раствор, равны:
[
E_{Fe^{2+}} = 5 \times E_{KMnO_4} = 5 \times 0,02500 = 0,12500 \text{ экв}
]
Шаг 4: Определение массы FeSO₄·7H₂O
В структуре FeSO₄·7H₂O содержится:
- Fe: 1 атом
- Molar mass FeSO₄·7H₂O = 278.00 г/моль
Молярная масса Fe: 55.845 г/моль
Энергетический эквивалент (эквивалентная масса) Fe в составе FeSO₄·7H₂O:
[
\text{Эвм} = \frac{\text{Молярная масса вещества}}{\text{число эквивалентов}}
]
Поскольку каждый молекула FeSO₄·7H₂O содержит один атом Fe, а он даёт 1 эквивалент по реакции,
Молярная масса Fe в составе FeSO₄·7H₂O: 55.845 г/моль
Эквивалентная масса:
[
\text{Эвм} = \frac{278.00}{1} = 278.00 \text{ г/экв}
]
Для получения нужного количества эквивалентов:
[
m_{образца} = E_{Fe^{2+}} \times \text{Эвм}(FeSO₄·7H₂O) = 0,12500 \times 278.00 \text{ г} \approx 34.75 \text{ г}
]
Итог:
Навеска образца FeSO₄·7H₂O: приблизительно 34.75 г
Если вам нужно более точное значение или учесть концентрации и химию реакции, могу помочь дополнительно!
