V. Определение молярных масс эквивалентов окислителей и восстановителей в реакциях

Пример: Определить молярные массы эквивалентов сульфата меди, иона меди, йодида калия; йодид иона по реакции:

2Cu²⁺ + 4I^- ↔ 2CuI↓ + I₂⁰

Решение: Cоставляем полууравнения:

2	Cu2+ + 1e → Cu+	- окислитель
1	2I- - 2e → I20	- восстановитель

2CuSO₄ + 4KI → I₂ + 2CuI↓ + 2K₂SO₄

Итак, молярная масса эквивалента сульфата меди равна:

Э(CuSO₄) = М(CuSO₄)/n = 159,54/1 = 159,54 г/моль

Молярная масса эквивалента меди:

Э(Cu²⁺) = Ат.вес/n = 63,54/1 = 63,54 г/моль

Молярная масса эквивалента иодид-иона:

Э(I^-) = M(I₂)/n = 2·126,9/2 = 126,9 г/моль

Молярная масса эквивалента иодида калия:

Э(KI) = M(KI)/n = 165,99/1 = 165,99 г/моль

Пример: Рассчитайте молярную массу эквивалента бромата калия KВrO₃ и мышьяка (III) в окислительно-восстановительной реакции между бромат-ионом BrO₃^- и арсенит-ионом AsO₃^3- в кислой среде.

Решение: Запишем соответствующие полуреакции и суммарную реакцию в ионной форме:

1	BrO3- + 6e + 6Н+ → Br- + 3H2O
3	AsO33- - 2e + H2O → AsO43- + 2H+

Молярная масса эквивалента или эквивалентная масса для реагента в окислительно-восстановительном процессе равна его молярной массе, поделенной на число электронов в соответствующей полуре­акции:

M(1/6·KВrO₃) = Э(KВrO₃) = M(KВrO₃)/6 = 167,0/6 = 27,833 г

M(1/2·As) = Э(As) = M(As)/2 = 74,9216/2 = 34,4608 г

Определте молярные массы эквивалентов окислителей и восстановителей:

81.Fe²⁺ + MnO₄^- + 8H⁺ → Fe³⁺ + Mn²⁺ + 4H₂O

82. I₂ + 2S₂O₃^2- → 2I^- + S₄O₆^2-

83. H₂O₂ + 2I^- + 2H⁺ → I₂ + 2H₂O

84. 6Fe²⁺ + Cr₂O₇^2- + 14H⁺ → 6Fe³⁺ + 2Cr³⁺ + 7H₂O

85. H₂SO₃ + I₂ + H₂O → SO₄^2- + 2I^- + 4H⁺

86. 5H₂C₂O₄ + 2MnO₄^- + 6H⁺ → 2Mn²⁺ + 10CO₂ + 8H₂O

87. C₂H₄ + Br₂ → C₂H₄Br₂

88. HAsO₂ + I₂ + 2H₂O → H₃AsO₄ + 2I^- + 2H⁺

89. MnO₂(тв) + 2I^- + 4H⁺ → Mn²⁺ + I₂ + 2H₂O

90. H₂S + I₂ → S(тв) + 2I^- + 2H⁺

91. 3N₂H₄ + 2BrO₃^- → 3N₂ + 2Br^- + 6H₂O

92. 5Fe(CN)₆^4- + MnO₄^- + 8H⁺ → 5Fe(CN)₆^3- + Mn²⁺ + 4H₂O

93. I₂ + Cl₂ + 6H₂O → 2IO₃^- + 2Cl^- + 12H⁺

94. AsH₃ + MnO₄^- + H⁺ → AsO₄^3- + Mn²⁺ + 2H₂O

95. Sb³⁺ + MnO₄^- + 8H⁺ → Sb⁵⁺ + Mn²⁺ + 4H₂O

96. Ag⁺ + H₂O₂ + 2OH^- → O₂⁰ + Ag⁰ + 2H₂O

97. Bi³⁺ + Sn²⁺ + 6OH^- → Bi⁰ + SnO₃^2- + 3H₂O

98. PH₃ + MnO₄^- + 4H₂O → H₃PO₄ + Mn²⁺ + 8H⁺

99. Bi₂S₃ + NO₃^- + 4H⁺ → 2Bi³⁺ + 3S⁰ + NO⁰ + 2H₂O

100. C₂O₄^2- + ClO₃^- + 2H⁺ → 2CO₂⁰ + ClO₂⁰ + H₂O

VI. Расчеты навесок и концентраций растворов

Пример: Рассчитайте массу m навески образца с массовой долей железа (II), приблизительно равной ω(Fe) = 10%, для перманганатометрического определения железа (II) в этом образце. Молярная концентрация эквивалента железа (II) в анализируемом растворе объемом V = 25,00 мл = 0,025 л, приготовленном растворением взятой навески в воде, подкисленной серной кислотой, должна быть равна С(Fe²⁺) ≈ 0,05 моль/л.

Решение: В основе определения лежит реакция:

5Fe²⁺ + MnO₄^- + 8H⁺ → 5Fe³⁺ + Mn²⁺ + 4H₂O

Так как один ион Fe²⁺ отдает один электрон, то молярная масса эк­вивалента железа (II) равна в этой реакции его атомной массе.

Э(Fe²⁺) = M(Fe²⁺) = Ат. вес(Fe²⁺) = 55, 847 г.

Масса железа (II) m(Fe) в растворе равна:

m(Fe) = C(Fe²⁺)·M(Fe²⁺)·V = 0,05·55,847·0,025 = 0,06981 г.

Массовая доля железа равна:

ω(Fe) = m(Fe)/m(навески)·100 = 10%

Отсюда: m(навески) = 0,06981·100/10 = 0,6981 г.

Пример: Рассчитайте молярную, нормальную концентрацию, титр, титр по железу (II) и по мышьяку (III) раствора дихромата калия K₂Cr₂O₇, полученного растворением навески m=2,2415 г дихромата калия в объеме V = 500,00 мл воды.

Решение: 1) Рассчитаем молярную концентрацию раствора:

С(K₂Cr₂O₇) = (m·V)/M(K₂Cr₂O₇) = (2,4515·0,5)/294,185

= 0,0167 моль/л.

2) Рассчитаем молярную концентрацию эквивалента раствора:

С(1/6·K₂Cr₂O₇) =(m·V)/M(1/6·K₂Cr₂O₇)=(2,4515·0,5)/49,031 = 0,1000н

Здесь фактор эквивалентности K₂Cr₂O₇ как окислителя равен f=1/6 в соответствии с полуреакцией:

Cr₂O₇^2- + 14H⁺ + 6e → 2Cr³⁺ + 7H₂O

3) Рассчитаем титр раствора:

Т(K₂Cr₂O₇)=(С(K₂Cr₂O₇)·М(K₂Cr₂O₇))/1000= (0,0167·294,185)/1000

= 0,004913 г/мл

4) Рассчитаем титр бихромата калия по железу (II):

Т(K₂Cr₂O₇/Fe)=(С(1/6·K₂Cr₂O₇)·М(Fe))/1000=(0,1·55,847)/1000

= 0,005585 г/мл

Здесь фактор эквивалентности железа (II) равен f=1, т.к.:

Fe²⁺ - 1e → Fe³⁺

5) Рассчитаем титр бихромата калия по мышьяку (III), учитывая, что при реакции с бихроматом калия мышьяк (III) теряет 2 электрона:

As⁺³ – 2e → As⁺⁵

Поэтому f = ½. Тогда:

Т(K₂Cr₂O₇/As)=(С(1/6·K₂Cr₂O₇)·М(½As))/1000=(0,1·37,4608)/1000

= 0,003746 г/мл

1. Нормальность KMnO₄ равна 0,02200 г·моль/л. Чему равны титры его по Н₂С₂О₄, по Fe и по Н₂О₂?

Ответ: Т(KMnO₄/ Н₂С₂О₄) = 0,0009904 г/мл

Т(KMnO₄/ Fe) = 0,001228 г/мл .

Т(KMnO₄/ Н₂О₂) = 0,0003741 г/мл .

2. Рассчитать массу навески Na₂S₂O₃·5H₂O, необходимую для приготовления: а) 1500 мл 0,10М раствора; б) 1500 мл раствора с титром по иоду 0,0015 г/мл.

Ответ: а) 37,23 г. .

б) 0,01269 г

3. Найти для 0,1010н раствора KMnO₄: а) молярность; б) титр; в) титр по кислороду; г) титр по железу.

Ответ: а) 0,02020 г/мл; б) 0,003193 г/мл; .

в) 0,0008080 г/мл; д) 0,005641 г/мл

4. Молярность раствора HNO₃ равна 0,1121н. Найти нормальность раствора, если HNO₃ восстанавливается до NO.

Ответ: 0,3363н

5. Азотная кислота плотностью 1,185 г/см³ содержит 30,1% HNO₃. Рассчитать ее нормальность в реакциях окисления, если при этом HNO₃ восстанавливается до NO.

Ответ: 16,99н

6. Смешаны следующие растворы бихромата калия: 300 мл раствора, содержащего в этом объеме 1,56 г K₂Cr₂O₇, 400 мл 0,0365М раствора и 250 мл 0,213н раствора; после смешения смесь разбавлена водой до 1 литра. Какова нормальность полученного раствора в реакции окисления?

Ответ: 0,172н

7. Выразить концентрацию 0,100н раствора KMnO₄ в процентах Fe, соответствующих каждому миллилитру этого раствора, если навеску руды для определения железа берут точно 0,5000 г.

Ответ: 1,117%

8. Сколько миллилитров 1,000н раствора K₂Cr₂O₇ надо прибавить к 1300 мл раствора K₂Cr₂O₇ с титром по железу 0,004500, чтобы получился раствор с титром по железу 0,005000?

Ответ: 12,8 мл

9. Сколько граммов KMnO₄ надо взять, чтобы приготовить 1.5 л 0,05000н раствора его для титрования в кислой среде?

Ответ: 23,7 г

10. До какого объема следует разбавить 500 мл 0,100н K₂Cr₂O₇ для получения раствора с титром по железу 0,005000?

Ответ: 558,5 мл

11. Какой объем KMnO₄ с молярной концентрацией 0,1 моль/л требуется для приготовления 100 мл раствора с молярной концентрацией 0,05 моль/л.

Ответ: 10 мл

12. Какой объем 0,1000н раствора KMnO₄ пойдет на титрование: а) 0,15г Na₂C₂O₄; б) навески 0,30 г руды, содержащей 43% (масс.) железа?

Ответ: а) 22 мл; б) 23 мл

13. Рассчитать массу навески руды, содержащей около 60% Fe₂O₃, чтобы при титровании раствора железа (II), полученного при обработке ее, расходовалось 15 – 25 мл 0,1000н раствора KMnO₄.

Ответ: от 200 до 330 мг

14. Рассчитайте навеску Na₂C₂O₄ для приготовления 100 мл стандартного раствора с молярной концентрацией эквивалента С(1/2 Na₂C₂O₄) = 0,05 моль/л, используемого при стандартизации раствора KMnO₄. Определите Т(Na₂C₂O₄) и Т(Na₂C₂O₄/ KMnO₄).

Ответ: 0,3350 г; 0,003350 г/мл; 0,001580 г/мл.

15. Какую массу KMnO₄ надо взять для приготовления: а) 500 мл 0,05н раствора (z = 5); б) 500 мл раствора с Т(KMnO₄/Fe) = 0,005932 г/мл; в) 250 мл раствора с Т(KMnO₄/СаО) = 0,005246 г/мл. Титрование ведется в кислой среде.

Ответ: а) 0,7902 г; б) 1,6786 г; в) 1,4783 г

16. Рассчитать навеску вещества (г), содержащего 0,3% серы, чтобы на титрование полученного из нее H₂S потребовалось 10,0 мл 0,05000н I₂.

Ответ: 2,672 г.

17. Сколько мл раствора, содержащего 25,00 г/л K₂Cr₂O₇, эквивалентны 3,4000 г FeSO₄·7H₂O в кислой среде?

Ответ: 23,98 мл

18. Найдите массу навески K₂Cr₂O₇ для приготовления 250 мл раствора с молярной концентрацией эквивалента С(1/6 K₂Cr₂O₇) = 0.05 моль/л.

Ответ: 0,6129 г

19. До какого объема следует разбавить 10 мл раствора бромата калия KВrO₃ с молярной концентрацией 0,1000 моль/л, чтобы получить раствор с Т(KВrO₃/As³⁺) = 0,000375 г/мл.

Ответ: до 600 мл

20. Рассчитайте молярную концентрацию, молярную концентрацию эквивалента, титр и титр по мышьяку (III) раствора бромата калия KВrO₃, полученного растворением 0,0278 г бромата калия в 100 мл воды и предназначенного для дихроматометрического определения мышьяка (III).

Ответ: 0,0017 моль/л; 0,0100 моль/л;

2,783·10^-4 г/мл; 3,75·10^-4 г/мл