Reakcje redoks: przykład zrównoważonego równania Problem

Rafe Swan, Getty Images

To jest wypracowany przykład problem reakcji redoks pokazanie, jak obliczyć objętość i stężenie reagentów i produktów za pomocą zrównoważonego równania redoks.

Kluczowe wnioski: problem z chemią reakcji redoks

• Reakcja redoks to reakcja chemiczna, w której zachodzi redukcja i utlenianie.
• Pierwszym krokiem w rozwiązaniu każdej reakcji redoks jest zrównoważenie równania redoks. Jest to równanie chemiczne, które musi być zrównoważone zarówno pod względem ładunku, jak i masy.
• Po zrównoważeniu równania redoks użyj stosunku molowego, aby znaleźć stężenie lub objętość dowolnego substratu lub produktu, pod warunkiem, że znana jest objętość i stężenie dowolnego innego substratu lub produktu.

Szybki przegląd Redox

Reakcja redoks to rodzaj reakcji chemicznej, w której czerwony akcja oraz wół idacja zdarzać się. Dlatego elektrony są przenoszone między gatunkami chemicznymi, tworzą się jony. Tak więc zrównoważenie reakcji redoks wymaga nie tylko zrównoważenia 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 zrównoważonym równaniu.

Po zrównoważeniu równania stosunek molowy może być użyty do określenia objętości lub stężenia dowolnego reagent lub produktu, 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 kwaśnym roztworze:

• MnO₄^-(aq) + 5 Fe²⁺(aq) + 8 H⁺(aq) → Mn²⁺(aq) + 5 Fe³⁺(wodny) + 4H_dwaO

Oblicz objętość 0,100 M KMnO₄musiał reagować z 25,0 cm³0,100 mln Fe²⁺i stężenie Fe²⁺w roztworze, jeśli wiesz, że 20,0 cm³roztworu reaguje z 18,0 cm³0,100 KMnO₄.

Jak rozwiązać

Ponieważ równanie redoks jest zrównoważone, 1 mol MnO₄^-reaguje z 5 molami Fe²⁺. Korzystając z tego możemy uzyskać liczbę moli Fe²⁺:

• moli Fe²⁺= 0,100 mol/l x 0,0250 l
• moli Fe²⁺= 2,50 x 10^-3molo
• Używając tej wartości:
• pieprzyki MnO₄^-= 2,50 x 10^-3kret Fe²⁺x (1 mol MnO₄^-/ 5 mol Fe²⁺)
• pieprzyki MnO₄^-= 5,00 x 10^-4mol MnO₄^-
• objętość 0,100 mln KMnO₄= (5,00 x 10^-4kret) / (1,00 x 10^-1mol/L)
• objętość 0,100 mln KMnO₄= 5,00 x 10^-3L = 5,00 cm³

Aby uzyskać stężenie Fe²⁺postawione w drugiej części tego pytania, problem działa w ten sam sposób, z wyjątkiem rozwiązania dla nieznanego stężenia jonów żelaza:

• pieprzyki MnO₄^-= 0,100 mol/l x 0,180 l
• pieprzyki MnO₄^-= 1,80 x 10^-3molo
• moli Fe²⁺= (1,80 x 10^-3mol MnO₄^-) x (5 mol Fe²⁺/ 1 mol MnO₄)
• moli Fe²⁺= 9,00 x 10^-3kret Fe²⁺
• stężenie Fe²⁺= (9,00 x 10^-3kret Fe²⁺) / (2,00 x 10^-dwaL)
• stężenie Fe²⁺= 0,450 mln

Wskazówki dotyczące sukcesu

Przy rozwiązywaniu tego typu problemu ważne jest, aby sprawdzić swoją pracę:

• Sprawdź, czy równanie jonowe jest zrównoważone. Upewnij się, że liczba i rodzaj atomów są takie same 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 a produktami, a nie z ilościami w gramach. Możesz zostać poproszony o podanie ostatecznej odpowiedzi w gramach. Jeśli tak, rozwiąż problem za pomocą moli, a następnie użyj masy cząsteczkowej gatunku do przeliczenia jednostek. Masa cząsteczkowa to suma mas atomowych pierwiastków w związku. Pomnóż masy atomowe atomów przez dowolne indeksy dolne po ich symbolu. Nie mnóż przez współczynnik przed związkiem w równaniu, ponieważ już wziąłeś to pod uwagę w tym punkcie!
• Uważaj, aby zgłaszać mole, gramy, stężenie itp., używając poprawnych liczba cyfr znaczących .

Źródła

• Schüring, J., Schulz, H.D., Fischer, W.R., Böttcher, J., Duijnisveld, W.H., red. (1999). Redox: podstawy, procesy i aplikacje . Springer-Verlag, Heidelberg ISBN 978-3-540-66528-1.
• Tratnyek, Paweł G.; Grundl, Timothy J.; Haderlein, Stefan B., wyd. (2011). Wodna chemia redoks . Seria sympozjów ACS. 1071. ISBN 9780841226524.