Химия

Уравнения реакций в ионной форме:

$6Fe^{2+} + Cr_2O_7^{2-} + 14H^{+} = 6Fe^{3+} + 2Cr^{3+} + 7H_2O$,
$5Fe^{2+} + MnO_4^{-} + 8H^{+} = 5Fe^{3+} + Mn^{2+} + 4H_2O$,
$5C_2O_4^{2-} + 2MnO_4^{-} + 16H^{+} = 2Mn^{2+} + 10CO_2 + 8H_2O$.

Уравнения реакций в молекулярной форме:

$6FeSO_4 + K_2Cr_2O_7 + 7H_2SO_4 = 3Fe_2(SO_4)_3 + K_2SO_4 + Cr_2(SO_4)_3 + 7H_2O$,
$l0FeSO_4 + 2KMnO_4 + 8H_2SO_4 = 5Fe_2(SO_4)_3 + K_2SO_4 + 2MnSO_4 + 8H_2O$,
$5Na_2C_2O_4 + 2KMnO_4 + 8H_2SO_4 = 5Na_2SO_4 + K_2SO_4 + 2MnSO_4 + + 10CO_2 + 8H_2O$.

Определим концентрацию ($c_2$) раствора $KMnO_4$, учитывая, что эквивалент оксалата натрия ($М = 134$) из окислительного процесса

$C_2O_4^{2-} - 2e = 2CO_2$

равен половине молекулярной массы, т. е. $134 : 2 = 67$, а на реакцию с ним (NULL,2211 г) пошло 26,4 мл ($V_4$) раствора перманганата

$n_{Na_2C_2O_4} = n_{MnO_4^{-}} = \frac{0,2211}{67}$,
$c_2 = \frac{1000n}{V_4} = \frac{0,2211 \cdot 1000}{67 \cdot 26,4} = 0,125$ г-экв/л.

Вычислим число грамм-эквивалентов $KMnO_4$ в 16,8 мл ($V_3$) раствора, который пошел на титрование соли железа:

$\frac{n}{V_3} = \frac{c_2V_3}{1000} = \frac{0,125 \cdot 16,8}{1000} = 0,0021$ г-экв.

Окисление $Fe^{2+}$ в $Fe^{3+}$ протекает с переносом одного электрона, при этом эквивалент соли железа совпадает с ее молекулярной массой. Следовательно, в растворе содержалось 0,0021 г-экв $FeSO_4$. Первоначально было взято 50 мл раствора $FeSO_4(V_2)$ с концентрацией $c_1 = 0,102$ м/л.

$\frac{n}{V_1} = \frac{V_2c_1}{1000} = \frac{50 \cdot 0,102}{1000} = 0,0051$ г-экв $FeSO_4$.

Далее вычисляем количество грамм-ионов $Cr_2O_7^{2-}$ во взятом объеме (25 мл):

$\frac{n}{V_1} = \frac{n}{V_2} - \frac{n}{V_3} = 0,0051 - 0,0021 = 0,003$ г-экв $Cr_2O_7^{2-}$.

Поскольку процесс превращения $Cr_2O_7^{2-}$ в $Cr^{3+}$ сопровождайся переносом трех электронов на каждый атом хрома, грамм-эквивалент дихромата равен 1/6 его молекулярной массы, поэтому в указанном растворе будет содержаться $0,003 : 6 = 0,0005$ г-ионов $Cr_2O_7^{2-}$.

Учитывая, что из 1000 мл приготовленного раствора дихроматов на титрование было взято 25 мл, в полном объеме раствора должно содержаться в 40 раз больше ионов

$N = 0,0005 \cdot 40 = 0,02$ моля ионов $Cr_2O_7^{2-}$.

Пусть проба содержит х молей $Na_2Cr_2O_7 \cdot 2H_2O$ ($М = 298$) и $у$ молей $K_2Cr_2O_7$ ($M = 294$). Составляем систему алгебраических уравнений, связывающую массу смеси с числом молей:

$\begin{cases} х + у = 0,02 & х = 0,015 \:моля Na_2Cr_2O_7 \cdot 2H_2O \\ 298 + 294 у = 5,94 & у = 0,005 \: моля &K_2Cr_2O_7 \end{cases}$

Поскольку в 0,015 моля $Na_2Cr_2O_7 \cdot 2 H_2O$ содержится 0,03 моля $H_2O$, то общий состав смеси будет следующим:

$0,015 M_{Na_2Cr_2O_7} = 0,015 \cdot 262 = 3,93 \: г Na_2Cr_2O_7$,
$0,005 М_{к_2Cr_2O_7} = 0,005 \cdot 298 = 1,47 \: г K_2Cr_2O_7$,
$0,03 М_{H_2O} = 0,03-18 = 0,54 \: г H_2O$.

Определим процентное содержание составных компонентов:

$Na_2Cr_2O_7: \frac{3,93 \cdot 100}{5,94} = 66,15$ %,
$K_2Cr_2O_7: \frac{1,47 \cdot 100}{5,94} = 24,75$ %,
$H_2O: \frac{0,54 \cdot 100}{5,94} = 9,09$ %.

Окисление этанола хромовой смесью протекает по уравнению

$3CH_3CH_2OH + Cr_2O_7^{2-} + 8Н^{+} = 3CH_3CHO + 2Cr^{3+} + 7H_2O$.

На 3 моля спирта расходуется 1 г-ион $Cr_2O_7^{2-}$,
$х$ молей спирта - 0,02 г-иона $Cr_2O_7^{2-}$,

$х = 3 \cdot 0,02 = 0,06$ моля.

Масса этого количества спирта равна $M \cdot x = 46 \cdot 0,06 = 2,76$ г.