Химия
8 класс
Вопрос
Смесь оксида хрома (III), хлората и карбоната калия сплавили и получили 140,05 г желтого расплавленного вещества. Из охлажденной пробы этого вещества массой 6,72 г приготовили стандартный раствор для дальнейших исследований.
К 25 мл стандартного раствора прибавили около 0,5 г иодистого калия в присутствии разбавленной серной кислоты. Выделившийся при этом иод оттитровали 18,9 мл 0,1 н. раствора тиосульфата натрия. Остальное количество полученного плава использовали для получения красящего пигмента «крон красный». Для этого плав растворили в воде и к полученному раствору добавили 1,6 н. раствора ацетата свинца и 20%-ный раствор едкого натра в стехио-метрических количествах в соответствии с результатами приведенного ранее анализа.
Вычислите:
а) процентное содержание хрома в исследуемом плаве в пересчете на $CrO_3$;
б) массу полученного пигмента «крон красный»;
в) объем израсходованных растворов ацетата свинца и едкого натра, приняв плотность 20%-ной щелочи равной 1,22 г/мл.
Ответ
а. $Cr_2O_3 + KClO_3 + 2K_2CO_3 = 2K_2CrO_4 + HCl + 2CO_2$, (1)
$2CrO_4^{2-} + 2H^{+} = Cr_2O_7^{2-} + H_2O$, (2)
$Cr_2O_7^{2-} + 6I^{-} + 14H^{+} = 2Cr_3 + 3I_2 + 7H_2O$, (3)
$3I_2 + 6S_2O_3^{2-} = 3S_4O_6^{2-} + 6I^{-}$. (4)
Из уравнений реакций (2) - (4) следует формальное суммарное уравнение, которое используется для расчета
$2CrO_4^{2-} + 6S_2O_3^{2-} + 16H^{+} = 2Cr^{3+} + 3S_4O_6^{2-} + 8H_2O$.
1 г-экв ионов $CrO_4^{2-}$ соответствует 1 г-экв $S_2O_3^{2-}$, если обозначить концентрацию $CrO_4^{2-}$ как $c_1$ (г-экв/л , то
$c_1 \cdot V_1 = 0,1 \cdot V_2$,
откуда
$c_1 = \frac{0,1 \cdot 18,9}{25} = 0,0756$ г-экв/л.
Поскольку
$CrO_4^{2-} + 8H^{+} + 3e = Cr^{3+} = Cr^{3+} + 4H_2O$,
эквивалент $CO_4^{2-}$ равен 1/3 его молекулярной массы. 1 л раствора содержит $0,0756 : 3 = 0,0252$ г ионов $CrO_4^{2-}$; 1 моль ионов $CrO_4^{2-}$ соответствует 1 молю $CrO_3$, т. е. в пробе содер, жалось 0,0252 моля $CrO_3$ ($M = 100$), и его процентное содержание в пересчете на $CrO_3$ равно
$c_{ \text{%}} = \frac{0,0252 \cdot 100 \cdot 100}{6,72} = 37,5$ %.
б. В остальном количестве плава, имеющего массу $140,05 - 6,72 = 133,33$ г, содержалось $133,33 \cdot 0,375 = 50$ г $CrO_3$ (NULL,5 моля) в виде соли, т. е. 0,5 г-иона $CrO_4^{2-}$
$CrO_4^{2-} + 2Pb^{2+} + 2OH^{-} = \underset {\: крон \: красный \: (M = 564)}{PbCrO_4 \cdot Pb(OH)_2}$.
Из этой соли было получено $0,5 \cdot 564 = 282$ г пигмента, для чего затрачено $2 \cdot 0,5 = 1$ моль ацетата свинца и $2 \cdot 0,5 = 1$ моль щелочи. В 1 л 1,62 н. раствора ацетата свинца содержится 0,8 моля $(CH_3COO)_2Pb$, а в $V_1$ того же раствора содержится 1 моль $(CH_3COO)_2Pb$, откуда $V_1 = 1,25$ л.
Затраченный объем щелочи равен
$V_2 = \frac{н \cdot M}{0,2 \cdot d} = \frac{1 \cdot 40}{0,2 \cdot 1,22} = 165$ мл.