To jest sprawdzony przykład problem reakcji redoks pokazujący, jak obliczyć objętość i stężenie reagentów i produktów przy użyciu zrównoważonego równania redoks.
Kluczowe informacje: problem chemiczny reakcji redoks
- Reakcja redoks to reakcja chemiczna, w której zachodzi redukcja i utlenianie.
- Pierwszym krokiem w rozwiązaniu dowolnej reakcji redoks jest zrównoważenie równania redoks. Jest to równanie chemiczne, które musi być zrównoważone zarówno dla ładunku, jak i masy.
- Po zrównoważeniu równania redoks, użyj stosunku molowego, aby znaleźć stężenie lub objętość dowolnego reagenta lub produktu, pod warunkiem, że znana jest objętość i stężenie dowolnego innego reagenta lub produktu.
Szybki przegląd Redox
Reakcja redoks jest rodzajem reakcji chemicznej, w której czerwonyuction i wółidation pojawić się. Bo elektrony są przenoszone między gatunkami chemicznymi, tworzą jony. Zatem zrównoważenie reakcji redoks wymaga nie tylko równoważenia masy (liczby i rodzaju atomów po każdej stronie równania), ale także ładunku. Innymi słowy, liczba dodatnich i ujemnych ładunków elektrycznych po obu stronach strzałki reakcji jest taka sama w równaniu zrównoważonym.
Gdy równanie zostanie zrównoważone, stosunek molowy można zastosować do określenia objętości lub stężenia dowolnego reagent lub produkt, o ile znana jest objętość i stężenie dowolnego gatunku.
Problem reakcji redoks
Biorąc pod uwagę następujące zrównoważone równanie redoks dla reakcji między MnO4- i Fe2+ w kwasowym roztworze:
- MnO4-(aq) + 5 Fe2+(aq) + 8 godz+(aq) → Mn2+(aq) + 5 Fe3+(aq) + 4 godz2O
Obliczyć objętość 0,100 M KMnO4 potrzebne do reakcji z 25,0 cm3 0,100 mln Fe2+ i stężenie Fe2+ w rozwiązaniu, jeśli wiesz, że 20,0 cm3 roztworu reaguje z 18,0 cm3 0,100 KMnO4.
Jak rozwiązać
Ponieważ równanie redoks jest zrównoważone, 1 mol MnO4- reaguje z 5 molami Fe2+. Za pomocą tego możemy uzyskać liczbę moli Fe2+:
- mole Fe2+ = 0,100 mol / l x 0,0250 l
- mole Fe2+ = 2,50 x 10-3 mol
- Używając tej wartości:
- liczba moli MnO4- = 2,50 x 10-3 mol Fe2+ x (1 mol MnO4-/ 5 mol Fe2+)
- liczba moli MnO4- = 5,00 x 10-4 mol MnO4-
- objętość 0,100 M KMnO4 = (5,00 x 10-4 mol) / (1,00 x 10-1 mol / L)
- objętość 0,100 M KMnO4 = 5,00 x 10-3 L = 5,00 cm3
Aby uzyskać stężenie Fe2+ zadany w drugiej części tego pytania problem działa w ten sam sposób, z wyjątkiem rozwiązania nieznanego stężenia jonów żelaza:
- liczba moli MnO4- = 0,100 mol / l x 0,180 l
- liczba moli MnO4- = 1,80 x 10-3 mol
- mole Fe2+ = (1,80 x 10-3 mol MnO4-) x (5 mol Fe2+ / 1 mol MnO4)
- mole Fe2+ = 9,00 x 10-3 mol Fe2+
- stężenie Fe2+ = (9,00 x 10-3 mol Fe2+) / (2,00 x 10-2 L)
- stężenie Fe2+ = 0,450 mln
Wskazówki na sukces
Przy rozwiązywaniu tego rodzaju problemu ważne jest sprawdzenie swojej pracy:
- Sprawdź, czy równanie jonowe jest zrównoważone. Upewnij się, że liczba i rodzaj atomów jest taka sama po obu stronach równania. Upewnij się, że ładunek elektryczny netto jest taki sam po obu stronach reakcji.
- Uważaj, aby pracować ze stosunkiem molowym między reagentami i produktami, a nie z gramami. Możesz zostać poproszony o podanie ostatecznej odpowiedzi w gramach. Jeśli tak, rozwiąż problem za pomocą moli, a następnie użyj masy cząsteczkowej gatunku do konwersji między jednostkami. Masa cząsteczkowa jest sumą mas atomowych pierwiastków w związku. Pomnóż masę atomową atomów przez dowolny indeks dolny następujący po ich symbolu. Nie mnoż przez współczynnik przed związkiem w równaniu, ponieważ już to uwzględniłeś!
- Uważaj, aby zgłosić mole, gramy, stężenie itp., Używając prawidłowego liczba znaczących liczb.
Źródła
- Schüring, J., Schulz, H. D., Fischer, W. R., Böttcher, J., Duijnisveld, W. H., eds (1999). Redox: podstawy, procesy i aplikacje. Springer-Verlag, Heidelberg ISBN 978-3-540-66528-1.
- Tratnyek, Paul G.; Grundl, Timothy J.; Haderlein, Stefan B., red. (2011). Wodna chemia redoks. ACS Symposium Series. 1071. ISBN 9780841226524.