w1 = 2,5%
w2 = 0,05%
ρ1 = 1,017 г/мл
ρ2 = 1,003 г/мл
V2(p-pa) = 40 мл = 0,04 л
Масса раствора, который необходимо получить
m2(p-pa) = V2(p-pa)*ρ2 = 40*1,003 = 40,12 г
Масса растворенного вещества и в первоначальном, и конечном растворе одинакова.
m(KMnO4) = [m(p-pa)*w]/100%
Тогда массу первоначального раствора найдем из выражения
m1(p-pa)*w1 = m2(p-pa)*w2
m1(p-pa) = m2(p-pa)*w2/w1 = 40,12*0,05/2,5 = 0,8024 г
Объем первоначального раствора
V1(p-pa) = m1(p-pa)/ρ1 = 0,8024/1,017 ≈ 0,789 мл
Поскольку масса растворенного вещества в обоих растворах одинакова, то объем воды, добавленной к первоначальному раствору.
V(H2O) = V2(p-pa) - V1(p-pa) = 40,0 – 0,789 = 39,211 мл
Масса растворенного вещества KMnO4
m(KMnO4) = [m2(p-pa)*w2]/100% = [40,12*0,05]/100% = 0,02006 г = 20,06 мг
Количество вещества KMnO4
n(KMnO4) = m(KMnO4)/M(KMnO4) = 20,6/158 = 0,13 ммоль
Молярная концентрация конечного раствора
См = n(KMnO4)/V2(p-pa) = 0,13/0,04 = 3,25 ммоль/л = 0,00325 моль/л
Найдем эквивалентное число перманганата калия из условия, что раствор KMnO4 используется в качестве титранта в окислительно-восстановительной реакции в кислой среде.
Возможны две полуреакции восстановления KMnO4 в кислой среде:
MnO4(–) + 8H(+) + 5e = Mn(2+) + 4H2O (1)
MnO4(–) + 4H(+) + 3e = MnO2 + 2H2O (2)
Поскольку перманганат калия используется в качестве титранта, то очевидно, что он будет реагировать по (1) полуреакции. О завершении титрования в данном случае будет говорить изменение цвета раствора с фиолетового на бесцветный. Ионы MnO4(–) придают раствору фиолетовый цвет, а растворы солей Mn(2+) – бесцветны.
Согласно полуреакции (1) ион MnO4(–), восстанавливаясь до иона Mn(2+), принимает 5 электронов. Следовательно, в данной реакции эквивалентное число иона MnO4(–), а, значит, и KMnO4, равно 5.
z(KMnO4) = n(e) = 5 – эквивалентное число равно числу принятых электронов.
Молярная концентрация эквивалента конечного раствора равна нормальной концентрации этого раствора
Сн = См*z(KMnO4) = 0,00325*5 = 0,01625 моль/л
⇢