Tämä on toimiva esimerkki redox-reaktio-ongelma näytetään kuinka laskea reagenssien ja tuotteiden tilavuus ja pitoisuus käyttämällä tasapainotettua redoksiyhtälöä.
Keskeiset vaihtoehdot: Redox-reaktiokemian ongelma
- Redox-reaktio on kemiallinen reaktio, jossa tapahtuu pelkistys ja hapettuminen.
- Ensimmäinen askel minkä tahansa redox-reaktion ratkaisemisessa on tasapainottaa redox-yhtälö. Tämä on kemiallinen yhtälö, joka on tasapainotettava sekä varauksen että massan suhteen.
- Kun redoksiyhtälö on tasapainotettu, käytä moolisuhdetta minkä tahansa reagenssin tai tuotteen pitoisuuden tai tilavuuden edellyttäen, että minkä tahansa muun reagenssin tai tuotteen tilavuus ja pitoisuus tiedetään.
Nopea Redox-arvostelu
Redox-reaktio on eräänlainen kemiallinen reaktio, jossa punainenuction ja härkäidation esiintyä. Koska elektronit siirtyvät kemiallisten lajien välillä, ioneja muodostuu. Joten, redox-reaktion tasapainottamiseksi tarvitaan paitsi tasapainottavaa massaa (atomien lukumäärä ja tyyppi yhtälön molemmilla puolilla), myös varausta. Toisin sanoen positiivisten ja negatiivisten sähkövarausten lukumäärä reaktion nuolen molemmilla puolilla on sama tasapainotetussa yhtälössä.
Kun yhtälö on tasapainotettu, moolisuhde voidaan käyttää minkä tahansa tilavuuden tai pitoisuuden määrittämiseen reaktanttia tai tuotetta niin kauan kuin minkä tahansa lajin tilavuus ja pitoisuus tunnetaan.
Redox-reaktio-ongelma
Kun otetaan huomioon seuraava tasapainoinen redox-yhtälö MnO: n väliselle reaktiolle4- ja Fe2+ happamassa liuoksessa:
- MnO4-(aq) + 5 Fe2+(aq) + 8 H+(aq) → Mn2+(aq) + 5 Fe3+(aq) + 4 H2O
Laske 0,100 M KMnO: n tilavuus4 tarvitaan reagoimaan 25,0 cm: n kanssa3 0,100 M Fe2+ ja Fe: n pitoisuus2+ ratkaisussa, jos tiedät, että 20,0 cm3 liuos reagoi 18,0 cm: n kanssa3 0,100 KMnO4.
Miten ratkaista
Koska redox-yhtälö on tasapainossa, 1 mooli MnO: ta4- reagoi 5 moolin kanssa Fe: tä2+. Tätä käyttämällä saadaan Fe-moolien lukumäärä2+:
- moolit Fe2+ = 0,100 mol / L x 0,0250 L
- moolit Fe2+ = 2,50 x 10-3 mol
- Tämän arvon käyttäminen:
- moolit MnO4- = 2,50 x 10-3 mol Fe2+ x (1 mol MnO4-/ 5 mol Fe2+)
- moolit MnO4- = 5,00 x 10-4 mol MnO4-
- tilavuus 0,100 M KMnO4 = (5,00 x 10-4 mol) / (1,00 x 10-1 mol / l)
- tilavuus 0,100 M KMnO4 = 5,00 x 10-3 L = 5,00 cm3
Fe-pitoisuuden saamiseksi2+ kysyttiin tämän kysymyksen toisessa osassa, ongelma käsitellään samalla tavalla paitsi ratkaisematta tuntematon rauta-ionipitoisuus:
- moolit MnO4- = 0,100 mol / L x 0,180 L
- moolit MnO4- = 1,80 x 10-3 mol
- moolit Fe2+ = (1,80 x 10-3 mol MnO4-) x (5 mol Fe2+ / 1 mol MnO4)
- moolit Fe2+ = 9,00 x 10-3 mol Fe2+
- pitoisuus Fe2+ = (9,00 x 10-3 mol Fe2+) / (2,00 x 10-2 L)
- pitoisuus Fe2+ = 0,450 M
Vinkkejä menestykseen
Kun ratkaistaan tämän tyyppisiä ongelmia, on tärkeää tarkistaa työsi:
- Tarkista, että ioninen yhtälö on tasapainossa. Varmista, että atomien lukumäärä ja tyyppi on sama yhtälön molemmilla puolilla. Varmista, että nettovaraus on sama reaktion molemmilla puolilla.
- Ole varovainen työskentelemään reagenssien ja tuotteiden moolisuhteen, älä grammaisten määrien suhteen. Sinua voidaan pyytää antamaan lopullinen vastaus grammoina. Jos näin on, käsittele ongelma käyttämällä moolia ja käytä sitten lajien molekyylimassaa muuntamiseksi yksiköiden välillä. Molekyylimassa on yhdisteessä olevien elementtien atomipainojen summa. Kerro atomien atomipainot kaikilla alamerkeillä, jotka seuraavat niiden symbolia. Älä kerro kertoimella yhtälön yhdisteen edessä, koska olet jo ottanut tämän huomioon tässä vaiheessa!
- Ole varovainen ilmoittamalla moolit, grammat, pitoisuudet jne. Oikein merkittävien lukujen lukumäärä.
Lähteet
- Schüring, J., Schulz, H. D., Fischer, W. R., Böttcher, J., Duijnisveld, W. H., toim. (1999). Redox: Perusteet, prosessit ja sovellukset. Springer-Verlag, Heidelberg ISBN 978-3-540-66528-1.
- Tratnyek, Paul G.; Grundl, Timothy J.; Haderlein, Stefan B., toim. (2011). Veden redoksikemia. ACS Symposium -sarja. 1071. ISBN 9780841226524.