철의 정량분석. Fe3O4를 포함한 철광석 1.543 g의 시료

철의 정량분석. Fe3O4를 포함한 철광석 1.543 g의 시료

 

 

Fe3O4를 포함한 철광석 1.543 g의 시료를 산에 용해시키고,

모든 철을 Fe^2+로 환원시켰다. 철을 Fe^3+로 산화시키는

0.0281 M KMnO4로 적정하였더니 41.89 mL가 소모되었다.

이 반응의 알짜 이온 반응식은 다음과 같다.

5Fe^2+(aq) + MnO4^-(aq) + 8H^+(aq)

→ 5Fe^3+(aq) + Mn^2+(aq) + 4H2O(l)

 

a) 광석에 들어있는 철의 질량 백분율은 얼마인가?

b) 광석에 들어있는 Fe3O4의 질량 백분율은 얼마인가?

 

 

A 1.543 g sample of an iron ore is dissolved in acid.

The iron is then reduced to Fe^2+ and titrated with

41.89 mL of 0.0281 M KMnO4 solution.

Calculate the results of this analysis in term of

% Fe (55.845 g/mol) and % Fe3O4 (231.53 g/mol).

5Fe^2+ + MnO4^- + 8H^+ → 5Fe^3+ + Mn^2+ + 4H2O

 

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적정에 소비된 MnO4^-의 몰수를 계산하면,

(0.0281 mmol/mL) × 41.89 mL = 1.177109 mmol MnO4^-

( 참고 https://ywpop.tistory.com/7787 )

 

 

 

5Fe^2+ + MnO4^- + 8H^+ → 5Fe^3+ + Mn^2+ + 4H2O

 

Fe^2+ : MnO4^- = 5 : 1 계수비(= 몰수비) 이므로,

1.177109 mmol MnO4^-와 반응하는 Fe^2+의 몰수를 계산하면,

Fe^2+ : MnO4^- = 5 : 1 = ? mmol : 1.177109 mmol

 

? = 5 × 1.177109 = 5.885545 mmol Fe^2+

 

 

 

Fe의 몰질량 = 55.845 g/mol 이므로,

5.885545 mmol Fe^2+의 질량을 계산하면,

5.885545 mmol × (55.845 mg/mmol)

= 328.67826 mg = 0.32867826 g Fe^2+

( 참고 https://ywpop.tistory.com/7738 )

 

 

 

시료에 포함된 Fe^2+의 질량 백분율을 계산하면,

(0.32867826 g / 1.543 g) × 100 = 21.30% Fe^2+

 

 

 

1 mol Fe3O4는 3 mol Fe를 포함하므로,

5 mol Fe^2+를 포함하는 Fe3O4의 몰수를 계산하면,

5 mol Fe^2+ × (1 mol Fe3O4 / 3 mol Fe) = (5/3) mol Fe3O4

즉, 5 mol Fe^2+ ≡ (5/3) mol Fe3O4

 

 

 

5Fe^2+ + MnO4^- + 8H^+ → 5Fe^3+ + Mn^2+ + 4H2O

 

Fe^2+ : MnO4^- = 5 : 1 계수비(= 몰수비) 이므로,

1 mol MnO4^-와 반응하는 Fe3O4의 몰수는 (5/3) mol.

 

즉, Fe3O4 : MnO4^- = (5/3) : 1 계수비(= 몰수비) 이므로,

1.177109 mmol MnO4^-와 반응하는 Fe3O4의 몰수를 계산하면,

Fe3O4 : MnO4^- = (5/3) : 1 = ? mmol : 1.177109 mmol

 

? = 1.177109 × (5/3) = 1.9618483 mmol Fe3O4

 

 

 

Fe3O4의 몰질량 = 231.53 g/mol 이므로,

1.9618483 mmol Fe3O4의 질량을 계산하면,

1.9618483 mmol × (231.53 mg/mmol)

= 454.2267 mg = 0.4542267 g Fe3O4

 

 

 

시료에 포함된 Fe3O4의 질량 백분율을 계산하면,

(0.4542267 g / 1.543 g) × 100 = 29.44% Fe3O4

 

 

 

답: 21.30% Fe^2+, 29.44% Fe3O4

 

 

 

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/9201 ]

철의 정량분석. Fe3O4를 포함한 철광석 0.8040 g의 시료

 

 

 

[키워드] 광석에 들어있는 철의 질량백분율 기준문서, Fe3O4 1.543 g Fe^2+ H2SO4 Fe^3+ 0.0281 M KMnO4 41.89 mL

 

[FAQ] [①23/04/22]