Ниже привожу пошаговое решение с учётом указанных данных и типичного хода реакции.
- Уравнения реакций (красно-окислительные пары)
Реакция восстановления и окисления между ионами хлората и иона Fe2+ в кислой среде:
Fe2+ → Fe3+ + e-
ClO3- + 6 H+ + 6 e- → Cl- + 3 H2O
В сумме: 6 Fe2+ + ClO3- + 6 H+ → 6 Fe3+ + Cl- + 3 H2O
Реакция титрования избытка Fe2+ с Permanganate MnO4- (в кислой среде):
MnO4- + 8 H+ + 5 e- → Mn2+ + 4 H2O
Fe2+ → Fe3+ + e-
В сумме: MnO4- + 8 H+ + 5 Fe2+ → Mn2+ + 5 Fe3+ + 4 H2O
- Расчёт количества реагентов
Данные:
- Определяемое вещество KCLO3: объём анализируемого раствора 2.5 мЛ
- Первый титрант FeSO4: объём 20 мЛ, концентрация 0.15 моль/дм3
- Второй титрант KMnO4: объём 5 мЛ, концентрация 0.1089 моль/дм3
a) моли Fe2+, добавленные первым титрантом:
n(Fe2+) = C FeSO4 × V FeSO4 = 0.15 М × 0.020 L = 0.00300 моль
b) моли перманганата, добавленные вторым титрантом:
n(MnO4-) = C KMnO4 × V KMnO4 = 0.1089 М × 0.005 L = 0.0005445 моль
c) моли Fe2+, которые титрует KMnO4 (по реакции MnO4- + 5 Fe2+ → ...):
Fe2+ реагирует с MnO4- в количестве 5 моль Fe2+ на 1 моль MnO4-
n(Fe2+) титрируемых MnO4- = 5 × n(MnO4-) = 5 × 0.0005445 = 0.0027225 моль
d) моли Fe2+, которые потребляются KCLO3 (разница между добавленным Fe2+ и тем, что осталось после титрования MnO4-):
n(Fe2+) на KCLO3 = n(Fe2+) добавленного - n(Fe2+) титрированного MnO4- = 0.00300 - 0.0027225 = 0.0002775 моль
e) моли KCLO3, прореагировавшего с Fe2+ (согласно стехиометрии 6 Fe2+ на 1 ClO3-):
n(KClO3) = n(Fe2+) на KCLO3 / 6 = 0.0002775 / 6 = 4.625 × 10^-5 моль
- Масса KCLO3 в исследуемой порции
Масса KCLO3:
M(KClO3) ≈ 39.0983 + 35.453 + 3×16.00 ≈ 122.55 г/моль
m(KClO3) = n(KClO3) × M(KClO3) ≈ 4.625×10^-5 моль × 122.55 г/моль ≈ 5.67×10^-3 г
- Массовая доля KCLO3 (mass fraction)
По заданию дан объём навески KCLO3 равный 2.5 мЛ. Чтобы получить массовую долю, нужно знать общую массу навески (массу раствора, в котором содержится KCLO3). Обычно принимают приблизительно равной объему навески к массе раствора на 1 мЛ ≈ 1 г (density примерно 1 г/мЛ). Тогда масса раствора ~ 2.5 г.
Тогда массовая доля примерно:
w(KClO3) ≈ m(KClO3) / m(раствора) ≈ 0.00567 г / 2.5 г ≈ 0.00227, т.е. примерно 0.23%
Примечание:
- Если известна фактическая масса навески или точная плотность раствора навески KCLO3, можно посчитать w точно по формуле w = m(KClO3) / m(навески).
- Погрешности могут возникнуть из-за предполагаемой кислой среды, попутного окисления/восстановления и неточностей в концентрациях.
Итоговые значения:
- n(KClO3) в навеске: 4.625×10^-5 моль
- m(KClO3) в навеске: ≈ 5.67×10^-3 г
- Массовая доля KCLO3 в данной навеске (при допущении массы раствора ≈ 2.5 г): ≈ 0.23%
Если хотите, могу привести формулы и расчёты под другую исходную массу навески или под точное известное значение массы навески.
