Redoks reakcije: primer uravnotežene enačbe

Rafe Swan, Getty Images

To je delujoč primer problem redoks reakcije prikazuje, kako izračunati prostornino in koncentracijo reaktantov in produktov z uporabo uravnotežene redoks enačbe.

Ključni zaključki: Problem redoks reakcijske kemije

• Redoks reakcija je kemijska reakcija, pri kateri pride do redukcije in oksidacije.
• Prvi korak pri reševanju katere koli redoks reakcije je uravnoteženje redoks enačbe. To je kemijska enačba, ki mora biti uravnotežena za naboj in maso.
• Ko je redoks enačba uravnotežena, uporabite molsko razmerje, da poiščete koncentracijo ali prostornino katerega koli reaktanta ali produkta, če sta znana volumen in koncentracija katerega koli drugega reaktanta ali produkta.

Hitri redox pregled

Redoks reakcija je vrsta kemijske reakcije, pri kateri rdeča ukcija in vol idacija pojavijo. Ker elektroni se prenašajo med kemičnimi vrstami, nastajajo ioni. Za uravnoteženje redoks reakcije torej ni potrebna samo uravnotežena masa (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 enako v uravnoteženi enačbi.

Ko je enačba uravnotežena, je molsko razmerje se lahko uporablja za določanje volumna ali koncentracije katerega koli reaktant ali proizvod, če sta znani volumen in koncentracija katere koli vrste.

Problem redoks reakcije

Glede na naslednjo uravnoteženo redoks enačbo za reakcijo med MnO₄^-in Fe²⁺v kisli raztopini:

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

Izračunajte prostornino 0,100 M KMnO₄potrebno za reakcijo s 25,0 cm³0,100 M Fe²⁺in koncentracijo Fe²⁺v raztopini, če veste, da je 20,0 cm³raztopine reagira z 18,0 cm³od 0,100 KMnO₄.

Kako rešiti

Ker je redoks enačba uravnotežena, 1 mol MnO₄^-reagira s 5 mol Fe²⁺. S tem lahko dobimo število molov Fe²⁺:

• moli Fe²⁺= 0,100 mol/L x 0,0250 L
• moli Fe²⁺= 2,50 x 10^-3mol
• Uporaba te vrednosti:
• molov MnO₄^-= 2,50 x 10^-3mol Fe²⁺x (1 mol MnO₄^-/ 5 mol Fe²⁺)
• molov MnO₄^-= 5,00 x 10^-4mol MnO₄^-
• prostornina 0,100 M KMnO₄= (5,00 x 10^-4mol) / (1,00 x 10^-1mol/l)
• prostornina 0,100 M KMnO₄= 5,00 x 10^-3L = 5,00 cm³

Za pridobitev koncentracije Fe²⁺zastavljeno v drugem delu tega vprašanja, se problem rešuje na enak način, razen reševanja neznane koncentracije železovih ionov:

• molov MnO₄^-= 0,100 mol/L x 0,180 L
• molov MnO₄^-= 1,80 x 10^-3mol
• moli Fe²⁺= (1,80 x 10^-3mol MnO₄^-) x (5 mol Fe²⁺/ 1 mol MnO₄)
• moli Fe²⁺= 9,00 x 10^-3mol Fe²⁺
• koncentracija Fe²⁺= (9,00 x 10^-3mol Fe²⁺) / (2,00 x 10^-dvaL)
• koncentracija Fe²⁺= 0,450 M

Nasveti za uspeh

Pri reševanju te vrste problema 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 z gramskimi količinami. Morda boste morali dati končni odgovor v gramih. Če je tako, rešite problem z uporabo molov in nato uporabite molekulsko maso vrste za pretvorbo med enotami. Molekulska masa je vsota atomskih mas elementov v spojini. Pomnožite atomsko težo atomov s katerim koli indeksom, ki sledi njihovemu simbolu. Ne množite s koeficientom pred spojino v enačbi, ker ste to do te točke že upoštevali!
• Pazite, da poročate o molih, gramih, koncentraciji itd., pri čemer uporabite pravilno število pomembnih številk .

Viri

• Schüring, J., Schulz, H.D., Fischer, W.R., Böttcher, J., Duijnisveld, W.H., ur. (1999). Redox: osnove, procesi in aplikacije . Springer-Verlag, Heidelberg ISBN 978-3-540-66528-1.
• Tratnyek, Paul G.; Grundl, Timotej J.; Haderlein, Stefan B., ur. (2011). Vodna redoks kemija . Serija simpozijev ACS. 1071. ISBN 9780841226524.