Химия
8 класс
Вопрос
Оксалат натрия получали нагреванием технического формиата натрия, загрязненного карбонатом натрия. Для определения содержания щавелевокислого и углекислого натрия в образовавшейся после реакции смеси 1,0 г полученного технического оксалата обработали избытком концентрированной серной кислоты. В результате реакции выделилось 322,0 мл газа (при нормальных условиях).
Другой образец того же технического оксалата натрия массой 0,75 г использовали для определения нормальности раствора двухромовокислого калия. Для полного завершения реакции, которая происходила в присутствии серной кислоты, потребовалось 50 мл раствора двухромовокислого калия.
а. Объясните, почему в техническом оксалате натрия содержится карбонат.
б. Напишите уравнения названных процессов.
в. Вычислите процентное содержание $Na_2CO_3$ и $Na_2C_2O_4$ в техническом оксалате натрия.
г. Вычислите нормальность раствора двухромовокислого калия, использованного для титрования.
Ответ
Формиат натрия образуется при пропускании под давлением окиси углерода через расплавленный едкий натр
$NaOH + CO = HCOONa$.
Поскольку окись углерода обычно бывает загрязнена двуокисью углерода, при этом также протекает реакция
$2NaOH + CO_2 = Na_2CO_3 + H_2O$.
При нагревании формиата натрия образуется оксалат натрия
$2HCOONa \overset{t^{ \circ}}{=} (COONa)_2 + H_2$.
Действие концентрированной серной кислоты на полученную смесь оксалата и карбоната ведет к выделению газов:
$(COONa)_2 + 2H_2SO_4 = 2NaHSO_4 + H_2O + CO \uparrow + CO \uparrow$,
$Na_2CO_3 + 2H_2SO_4 = 2NaHSO_4 + H_2O + CO_2 \uparrow$.
Из 1 моля $Na_2CO_3$ получается 22,4 л газа. Объем газа измеряется при нормальных условиях; состав газовой смеси можно вычислить, записав алгебраическое уравнение. Обозначим через $х$ и $у$ массы карбоната и оксалата соответственно:
106 г $Na_2CO_3$ (1 моль) выделяют 22 400 мл $CO_2$,
$х$ г $Na_2CO_3$ - $А$ мл $CO_2$;
134 г $(COONa)_2$ (1 моль) выделяют 44 800 мл смеси газов
$у$ г $(COONa)_2$ - $В$ мл смеси газов.
Поскольку $А + В = 322$ мл, то
$\frac{22400x}{106} + \frac {(NULL,00 - x) \cdot 44800}{134} = 322$.
Решив это уравнение, получаем $x = 0,1$ г; тогда $у = 1,00 - 0,1 = 0,9$ г, т. е. в смеси (NULL,00 г) содержится 0,1 г $Na_2CO_3$ или 10 % и 0,9 г $(COONa)_2$ или 90 %.
Реакция оксалата натрия с дихроматом калия в кислой среде протекает по уравнению
$K_2Cr_2O_7 + 3Na_2C_2O_4 + 7H_2SO_4 = K_2SO_4 + 3Na_2SO_4 + Cr_2(SO_4)_3 + 6CO_2 + 7H_2O$,
$Cr_2O_7^{2-} + 3C_2O_4^{2-} + 14H^{+} = 2Cr^{3+} + 6CO_2 + 7H_2O$.
Карбонат калия не окисляется дихроматом. Взятый образец массой 0,75 г содержит $0,9 \cdot 0,75 = 0,671$ г чистого $Na_2C_2O_4$.
50 мл раствора $K_2Cr_2O_7$ реагируют с 0,671 г $Na_2C_2O_4$,
1000 мл раствора $K_2Cr_2O_7$ - $х$ г $Na_2C_2O_4$,
$x = \frac{1000 \cdot 0,671}{50} = 13,5$ г $Na_2C_2O_4$;
1 г-экв $Na_2C_2O_4$ равен 134 г/2,
у г-экв $Na_2C_2O_4$ - 13,5 г,
$y = \frac{13,5 \cdot 2}{134} = 0,201$ г-экв.
В растворе дихромата калия должно содержаться точно такое же количество грамм-эквивалентов окислителя и, следовательно, его нормальность равна 0,201.