Это проработанный пример проблема окислительно-восстановительной реакции показывая, как рассчитать объем и концентрацию реагентов и продуктов, используя сбалансированное окислительно-восстановительное уравнение.
Ключевые выводы: проблема химии окислительно-восстановительной реакции
- Окислительно-восстановительная реакция - это химическая реакция, в которой происходит восстановление и окисление.
- Первым шагом в решении любой окислительно-восстановительной реакции является уравновешивание окислительно-восстановительного уравнения. Это химическое уравнение, которое должно быть сбалансировано как по заряду, так и по массе.
- Как только уравнение окислительно-восстановительного потенциала сбалансировано, используйте мольное отношение, чтобы найти концентрацию или объем любого реагента или продукта, при условии, что известны объем и концентрация любого другого реагента или продукта.
Быстрый окислительно-восстановительный обзор
Окислительно-восстановительная реакция представляет собой тип химической реакции, в которой
красныйед ен ие и волidation происходят. Так как электроны переносятся между химическими веществами, образуются ионы. Таким образом, для уравновешивания окислительно-восстановительной реакции требуется не только уравновешивание массы (число и тип атомов на каждой стороне уравнения), но и заряд. Другими словами, количество положительных и отрицательных электрических зарядов с обеих сторон стрелки реакции одинаково в сбалансированном уравнении.Как только уравнение сбалансировано, мольное отношение может использоваться для определения объема или концентрации любого реагент или продукт, если известны объем и концентрация любых видов.
Проблема окислительно-восстановительной реакции
Приведено следующее сбалансированное окислительно-восстановительное уравнение для реакции между MnO4- и Fe2+ в кислотном растворе:
- MnO4-(вод) + 5 Fe2+(вод) + 8 H+(aq) → Mn2+(вод) + 5 Fe3+(вод) + 4 H2О
Рассчитать объем 0,100 М KMnO4 нужно реагировать с 25,0 см3 0,100 М Fe2+ и концентрация Fe2+ в растворе, если вы знаете, что 20,0 см3 раствора реагирует с 18,0 см3 0,100 кМнО4.
Как решить
Поскольку уравнение окислительно-восстановительного равновесия сбалансировано, 1 моль MnO4- реагирует с 5 моль Fe2+. Используя это, мы можем получить количество молей Fe2+:
- родинки Fe2+ = 0,100 моль / л х 0,0250 л
- родинки Fe2+ = 2,50 х 10-3 моль
- Используя это значение:
- родинки MnO4- = 2,50 х 10-3 моль Fe2+ х (1 моль MnO4-/ 5 моль Fe2+)
- родинки MnO4- = 5,00 х 10-4 моль MnO4-
- объем 0,100 М KMnO4 = (5,00 х 10-4 моль) / (1,00 х 10-1 Молл)
- объем 0,100 М KMnO4 = 5,00 х 10-3 L = 5,00 см3
Для получения концентрации Fe2+ заданный во второй части этого вопроса, проблема решается таким же образом, за исключением решения для неизвестной концентрации ионов железа:
- родинки MnO4- = 0,100 моль / л х 0,180 л
- родинки MnO4- = 1,80 х 10-3 моль
- родинки Fe2+ = (1,80 х 10-3 моль MnO4-) х (5 моль Fe2+ / 1 моль MnO4)
- родинки Fe2+ = 9,00 х 10-3 моль Fe2+
- концентрация Fe2+ = (9,00 х 10-3 моль Fe2+) / (2,00 х 10-2 L)
- концентрация Fe2+ = 0,450 М
Советы для успеха
При решении этого типа проблемы важно проверить свою работу:
- Убедитесь, что ионное уравнение сбалансировано. Убедитесь, что число и тип атомов одинаковы с обеих сторон уравнения. Убедитесь, что чистый электрический заряд одинаков с обеих сторон реакции.
- Будьте осторожны при работе с мольным соотношением реагентов и продуктов, а не с количеством в граммах. Вас могут попросить предоставить окончательный ответ в граммах. Если это так, решите проблему, используя родинки, а затем используйте молекулярную массу видов для преобразования между единицами. Молекулярная масса представляет собой сумму атомных весов элементов в соединении. Умножьте атомные веса атомов на любые индексы, следующие за их символом. Не умножайте на коэффициент перед соединением в уравнении, потому что вы уже учли это к этому моменту!
- Будьте внимательны, сообщайте родинки, граммы, концентрацию и т. Д., Используя правильные количество значимых цифр.
источники
- Schüring, J., Schulz, H. Д., Фишер, В. R., Böttcher J., Duijnisveld, W. H., Eds (1999). Redox: основы, процессы и приложения. Springer-Verlag, Гейдельберг ISBN 978-3-540-66528-1.
- Тратник, Павел Г.; Грундл, Тимоти Дж.; Хадерлейн, Стефан Б., ред. (2011). Водная окислительно-восстановительная химия. Симпозиум серии ACS. 1071. ISBN 9780841226524.