B-7. feladat
Ha ZnSO4 és Co(NO3)2 elegyét hevítjük, zöld olvadék képződik és egy gázelegy (1. egyenlet). Ez a gázelegy lúgban teljesen elnyelethető (2. és 3. egyenlet), a gázelegy oxigéntartalma azonban részben oxidálja a nátrium-nitritet nátrium-nitráttá (4. egyenlet). A maradék nitrit kálium-permanganáttal oxidálható (5. egyenlet). Milyen összetételű (mol%) az adott gázelegy, mennyi lúgot semlegesít, s mennyi KMnO4-ot színtelenít el, ha 1mmol cinkszulfát és 1 mmol kobaltnitrát keverékéből indulunk ki? (A fölös cinkszulfát is bomlik ZnO-ra és SO3-ra ).
A kiegészítendő egyenletek:
- …ZnSO4 + …Co(NO3)2 = …Co2[ZnO4] + …SO3 + …NO2 + …O2
- …SO3 + …NaOH = …Na2SO4 + …H2O
- …NO2+ …NaOH = …NaNO2 + …NaNO3
- …NO2- + …O2 = …NO3-
- …NO2- + …MnO4- + …H2O = …NO3- + …MnO2 + …OH-.
Megoldás
Az egyenletek:
ZnSO4+ 2Co(NO3)2 | = | Co2[ZnO4] + SO3 + 4NO2 + 0,5 O2 | (1) |
SO3 + 2NaOH | = | Na2SO4 + H2O | (2) |
2NO2 + 2NaOH | = | NaNO2 + NaNO3 | (3) |
NO2- + 0,5O2 | = | NO3- | (4) |
3NO2- +2 MnO4- + H2O | = | 3NO3- +2 MnO2 + 2OH- | (5) |
Ha az (1) egyenlethez hozzáadjuk ZnSO4 = ZnO + SO3 bomlás-reakciót, azután kettővel osztjuk a kapott egyenletet, akkor kiderül, hogy az 1:1 mólarány esetén keletkező gázelegy összetétele:1mmol SO3, 2mmol NO2, 0,25 mmol O2.
A lúg-fogyás: a kén.trioxidra 2 mmol, a NO2-re 2 mmol, összesen 4 mmol NaOH fogy. Az oldás során 1 mmol nitrit képződik. A képződött 0,25 mmol oxigén 0,5 mmol nitritet oxidál, a maradék 0,5 mmolhoz 1/3 mmol KMnO4 fogy.
A megoldás tehát:
- a gázelegy összetétele: 30,8% (v,n) SO3, 61,5% NO2, 7,7% O2.
- A gázelegy 4 mmol NaOH-ot semlegesít.
- A képződő nitrit 1/3 mmol KMnO4-ot redukál.
