B-6. feladat
Egy fém kétféle oxidjának (MO és M2O3) elegyéből 2,000g-ot 100g 10%-os kénsavban oldunk. Az oldat századrészének titrálására 14,00 cm3 0,100 M NaOH-oldat fogy, tizedrésze pedig 15,90 cm3 0,020 M kálium-permanganát-oldatot színtelenít el. Melyik fém oxidjairól van szó? Mi volt a szilárd keverék és mi lett a kénsavas oldat százalékos összetétele?
Megoldás
MO + H2SO4 | = | MSO4 + H2O | (1) |
M2O3 + 3 H2SO4 | = | M2(SO4)3 + 3H2O | (2) |
10 MSO4 + 2 KMnO4 + 8 H2SO4 | = | 5 M2(SO4)3 + 2 MnSO4 + K2SO4 + 8 H2O | (3) |
H2SO4 + 2NaOH | = | Na2SO4 + 2H2O | (4) |
Ha a mintában x mol MO és y mol M2O3 van, akkor (x + 3y) mol kénsav kell az oldáshoz ( (1) és (2) egyenlet), és x / 5 mol KMnO4 kell az oxidáláshoz ((3)egyenlet).
A hozzáadott kénsav tömege 10 g, ami (10 / 98 ) mol = 0,102 mol. Ebből a lúgos titrálásra maradt: 1,4 · 100 / 2 mmol = 70mmol, ((4) egyenlet). Az oxidok oldására fordítódott (102 - 70) mmol = 32 mmol, tehát
| x + 3y = 32 | (5) |
A MO oxid oxidálására fogyott permanganát: 10 · 15,90 ml · 0,020 mol/l = 3,18 mmol ((3) egyenlet), tehát x = 15,9 mol, s ezt az (5) egyenletbe helyettesítve: y = 5,37 mmol.
A mólokat a moláris tömegekkel (A + 16, és 2A + 48) szorozva és összegezve, megkapjuk a minta össztömegét:
mö = 15,9 mmol (A + 16 g/mol) + 5,37 mmol (2A + 48 g/mol) = 2000 mg.
Ebből A = 55,85 g/mol, ami a vas atomtömegéhez áll legközelebb. A minta tehát 5,37 mmol (857,5 mg) Fe2O3 mellett 15,9 mmol (1142 mg) FeO-t tartalmaz. Ez 74,75 mol%, ill. 57,1 tömegszázalék vas(II)-oxidot jelent.
