Химия
8 класс
Вопрос
Для определения содержания хрома в стали образец стали массой 9,672 г растворили в разбавленной серной кислоте и добавили в раствор определенное количество $(NH_4)_2S_2O_8$ с целью окисления солей железа и хрома до $Fe^{3+}$ и $CrO_4^{2-}$. Для удаления избытка персульфата аммония раствор прокипятили и количественно перенесли в мерную колбу объемом $250 см^3$, долив в нее дистиллированной воды до метки. К пробе полученного раствора объемом $25,0 см^3$ добавили $25 см^3$ титрованного раствора соли Мора $(NH_4)_2Fe(SO_4)_2$ и образовавшийся раствор оттитровали $15,0 см^3$ 0,045 н. раствора $KMnO_4$. Известно, что на титрование $25,0 см^3$ раствора соли Мора расходуется $35,0 см^3$ 0,045 н. раствора перманганата калия.
а. Приведите уравнения описанных реакций.
б. Определите процентное (по массе) содержание хрома в образце стали.
Ответ
При растворении стали в разбавленной серной кислоте образуются сульфаты железа(II) и хрома(III)
$Fe + H_2SO_4 = FeSO_4 + H_2$,
$4Cr + 6H_2SO_4 + O_2 = 2Cr_2(SO_4)_3 + 4H_2 + 2H_2О$
или
$Fe + 2H^{+} = Fe^{2+} + H_2$,
$Cr + 2H^{+} = Cr^{2+} + H_2$,
$4Cr_2 + O_2 + 4H^{+} = 4Cr^{3+} + 2H_2O$.
При действии персульфата аммония соединения железа(II) и хрома(III) окисляются до соли железа(III) и соединения хрома(VI), существующего в кислой среде в виде дихромат-ионов
$2Fe^{2+} + S_2O_8^{2-} = 2Fe^{3+} + 2SO_4^{2-}$,
$2Cr^{3+} + 3S_2O_8^{2-} + 7H_2O = Cr_2O_7^{2-} + 6SO_4^{2-} + 14H^{+}$.
Избыток персульфата удаляется разложением при кипячении раствора
$S_2O_8^{2-} + 2H_2O = 2SO_4^{2-} + O_2 + 4H^{+}$.
В дальнейшем дихромат-ионы окисляют соль железа (II) [из $(NH_4)_2Fe(SO_4)_2$, т. е. из соли Mopa]
$6Fe^{2+} + Cr_2O_7^{2-} + 14H^{+} = 6Fe^{3+} + 2Cr^{3+} + 7H_2O$,
а избыток соли железа(П) определяется перманганатометрически
$5Fe^{2+} + MnO_4^{-} + 8H^{+} = 5Fe^{3+} + Mn^{2+} + 4H_2O$.
С раствором дихромата прореагировало $(NULL,0 - 15,0) \times 0,045 \cdot 10^{-3}$ г-экв соли железа (II), что соответствует содер, жанию в 9,672 г стали $10 \cdot 0,900 \cdot 10^{-3} \cdot 52/3 = 0,156$ г хрома, Следовательно, процентное содержание хрома (по массе) составляет $(NULL,156 : 9,672) \cdot 100 = 1,61 \%$ хрома.