To je obdelan primer problem redoks reakcije prikazuje, kako izračunati količino in koncentracijo reaktantov in produktov z uporabo uravnotežene redoks enačbe.
Ključni ukrepi: Problem reakcijske kemije Redox
- Redoks reakcija je kemijska reakcija, pri kateri pride do redukcije in oksidacije.
- Prvi korak pri reševanju redoks reakcij je uravnavanje redoks enačbe. To je kemijska enačba, ki mora biti uravnotežena tako za naboj kot tudi za maso.
- Ko je redoks enačba uravnotežena, uporabite molsko razmerje, da poiščete koncentracijo ali prostornino katerega koli reaktanta ali izdelka, pod pogojem, da sta znani volumen in koncentracija katerega koli drugega reaktanta ali izdelka.
Hiter pregled Redox
Redoks reakcija je vrsta kemijske reakcije, pri kateri rdečadelovanje in volidation se pojavijo. Ker elektronov se prenašajo med kemične vrste, tvorijo ione. Torej za uravnavanje redoks reakcije ni potrebna le uravnavanje mase (število in vrsta atomov na vsaki strani enačbe), ampak tudi naboj. Z drugimi besedami, število pozitivnih in negativnih električnih nabojev na obeh straneh reakcijske puščice je v uravnoteženi enačbi enako.
Ko je enačba uravnotežena, je enačba molsko razmerje se lahko uporabi za določitev prostornine ali koncentracije katerega koli reaktant ali izdelka, dokler sta znani volumen in koncentracija katere koli vrste.
Problem z reakcijo Redox
Glede na naslednjo uravnoteženo redoksno enačbo za reakcijo med MnO4- in Fe2+ v kisli raztopini:
- MnO4-(aq) + 5 Fe2+(aq) + 8 H+(aq) → Mn2+(aq) + 5 Fe3+(aq) + 4H2O
Izračunajte prostornino 0,100 M KMnO4 potreben za reagiranje s 25,0 cm3 0,100 M Fe2+ in koncentracija Fe2+ v raztopini, če veste, da 20,0 cm3 raztopine reagira z 18,0 cm3 od 0,100 KMnO4.
Kako rešiti
Ker je redoks enačba uravnotežena, 1 mol MnO4- reagira s 5 mola Fe2+. S tem lahko dobimo število molov Fe2+:
- molovi Fe2+ = 0,100 mol / L x 0,0250 L
- molovi Fe2+ = 2,50 x 10-3 mol
- Uporaba te vrednosti:
- molovi MnO4- = 2,50 x 10-3 mol Fe2+ x (1 mol MnO4-/ 5 mol Fe2+)
- molovi MnO4- = 5,00 x 10-4 mol MnO4-
- prostornina 0,100 M KMnO4 = (5,00 x 10-4 mol) / (1,00 x 10-1 mol / L)
- prostornina 0,100 M KMnO4 = 5,00 x 10-3 L = 5,00 cm3
Da dobimo koncentracijo Fe2+ postavljeno v drugem delu tega vprašanja, problem deluje na enak način, razen reševanja neznane koncentracije železovih ionov:
- molovi MnO4- = 0,100 mol / L x 0,180 L
- molovi MnO4- = 1,80 x 10-3 mol
- molovi Fe2+ = (1,80 x 10)-3 mol MnO4-) x (5 mol Fe2+ / 1 mol MnO4)
- molovi Fe2+ = 9,00 x 10-3 mol Fe2+
- koncentracija Fe2+ = (9,00 x 10-3 mol Fe2+) / (2,00 x 10-2 L)
- koncentracija Fe2+ = 0,450 M
Nasveti za uspeh
Pri reševanju te vrste težav je pomembno, da preverite svoje delo:
- Preverite, ali je ionska enačba uravnotežena. Prepričajte se, da sta število in vrsta atomov enaka na obeh straneh enačbe. Prepričajte se, da je neto električni naboj enak na obeh straneh reakcije.
- Pazite, da delate z molskim razmerjem med reaktanti in produkti in ne s količinami gramov. Morda boste morali končno odgovoriti v gramih. Če je tako, rešite težavo z moli in nato uporabite molekularno maso vrste za pretvorbo med enotami. Molekularna masa je vsota atomske teže elementov v spojini. Pomnožite atomsko maso atomov s poljubnimi naročniki po njihovem simbolu. Ne pomnožite s koeficientom pred spojino v enačbi, ker ste to do te točke že upoštevali!
- Pazite, da prijavite mole, grame, koncentracijo itd., Pri čemer uporabite pravilno število pomembnih številk.
Viri
- Schüring, J., Schulz, H. D., Fischer, W. R., Böttcher, J., Duijnisveld, W. H., eds (1999). Redox: Osnove, procesi in aplikacije. Springer-Verlag, Heidelberg ISBN 978-3-540-66528-1.
- Tratnyek, Paul G.; Grundl, Timothy J.; Haderlein, Stefan B., eds. (2011). Vodna kemija Redox. Serija ACS Symposium. 1071. ISBN 9780841226524.