Какой объем раствора CaCl2 был добавлен к избытку раствора оксалата аммония, если полученный осадок был отфильтрован

Morskoy_Skazochnik

20

Для решения данной задачи нам понадобятся несколько шагов. Давайте разберемся в каждом из них:

Шаг 1: Определение химических реакций
Дано, что раствор оксалата аммония прореагировал с раствором CaCl2 и образовал осадок, который был далее обработан разбавленной серной кислотой. В результате реакции образовались CaSO4 (гидрат) и щавелевая кислота (H2C2O4).

Уравнение реакции:
\(CaCl2 + (NH4)2C2O4 → CaC2O4 + 2NH4Cl\)
\(CaC2O4 + H2SO4 → CaSO4 + H2C2O4\)

Шаг 2: Расчет количества CaC2O4 и H2C2O4
Из уравнений реакций видно, что 1 моль CaCl2 соответствует 1 моль CaC2O4 и 1 моль H2C2O4.

Нам также дано, что раствор щавелевой кислоты был оттитрован 0,1 Н раствором KMnO4, и в результате было израсходовано 24,5 мл KMnO4.

Шаг 3: Расчет титра CaCl2
Для решения задачи нам надо выразить количество вещества (\(n\)) CaC2O4 и H2C2O4, исходя из расхода KMnO4. Затем установим связь между количеством вещества CaC2O4 и CaCl2.

Для этого воспользуемся балансом реакции оттитровки щавелевой кислоты:

\(5H2C2O4 + 2MnO4^- + 6H^+ → 10CO2↑ + 2Mn^{2+} + 8H2O\)

Из уравнения видно, что 1 моль H2C2O4 соответствует 2 молям KMnO4. Следовательно, если было затрачено 24,5 мл (0,0245 л) 0,1 Н раствора KMnO4, то количество вещества H2C2O4 в растворе равно:

\(n(H2C2O4) = M \cdot V = 0,1 \cdot 0,0245 = 0,00245 \, \text{моль}\)

Так как \(n(H2C2O4) = n(CaC2O4)\) (согласно уравнению реакции), то количество вещества CaC2O4 также равно 0,00245 моль.

Теперь мы знаем количество вещества CaC2O4, а также связь между CaC2O4 и CaCl2 (1 моль CaCl2 соответствует 1 моль CaC2O4). Мы можем расчитать количество вещества CaCl2.

\(n(CaCl2) = 0,00245 \, \text{моль}\)

Шаг 4: Расчет нормальной концентрации CaCl2
Нормальная концентрация (C) раствора считается по формуле:

\(C = \frac{n}{V}\)

Где \(n\) - количество вещества в молях, а \(V\) - объем раствора в литрах.

Мы знаем, что количество вещества CaCl2 равно 0,00245 моль. Давайте предположим, что объем раствора CaCl2, добавленного к избытку раствора оксалата аммония, равен \(V\) литров.

Тогда нормальная концентрация CaCl2 будет:

\(C(CaCl2) = \frac{0,00245}{V}\)

Шаг 5: Окончательный расчет
Нам неизвестен объем раствора CaCl2, добавленного к избытку раствора оксалата аммония. Поэтому мы не можем напрямую рассчитать нормальную концентрацию CaCl2. Однако мы можем сделать следующие предположения:

1. Рассматриваем реакцию между избытком раствора оксалата аммония и CaCl2 как реакцию нейтрализации. Таким образом, общие эквиваленты в данной реакции будут равны 0.
2. Предполагаем, что объем оксалата аммония и CaCl2 равен \(V\) литров.

Таким образом, мы можем установить следующее соотношение нормальной концентрации:

\(C(CaCl2) \cdot V = C(NH4) \cdot V\)

\(0,00245 = 0,1 \cdot V\)

Теперь мы можем рассчитать значение \(V\):

\(V = \frac{0,00245}{0,1} = 0,0245 \, \text{л} = 24,5 \, \text{мл}\)

Итак, объем раствора CaCl2, добавленного к избытку раствора оксалата аммония, равен 24,5 мл.