Αυτό είναι ένα καλό παράδειγμα πρόβλημα οξειδοαναγωγής που δείχνει τον τρόπο υπολογισμού του όγκου και της συγκέντρωσης των αντιδραστηρίων και των προϊόντων χρησιμοποιώντας μια ισορροπημένη εξίσωση οξειδοαναγωγής.
Λέξεις κλειδιά: Πρόβλημα χημικής αντίδρασης Redox
- Μια οξειδοαναγωγική αντίδραση είναι μια χημική αντίδραση στην οποία συμβαίνουν μείωση και οξείδωση.
- Το πρώτο βήμα για την επίλυση κάθε οξειδοαναγωγικής αντίδρασης είναι η εξισορρόπηση της εξίσωσης οξειδοαναγωγής. Αυτή είναι μια χημική εξίσωση που πρέπει να είναι ισορροπημένη τόσο για τη φόρτιση όσο και για τη μάζα.
- Αφού εξισορροπηθεί η εξίσωση οξειδοαναγωγής, χρησιμοποιήστε τη γραμμομοριακή αναλογία για να βρείτε τη συγκέντρωση ή τον όγκο οποιουδήποτε αντιδραστηρίου ή προϊόντος, υπό τον όρο ότι είναι γνωστός ο όγκος και η συγκέντρωση οποιουδήποτε άλλου αντιδραστηρίου ή προϊόντος.
Γρήγορη αναθεώρηση Redox
Μια οξειδοαναγωγική αντίδραση είναι ένας τύπος χημικής αντίδρασης στην οποία το κόκκινοσίας και βόδιμετεξέλιξη συμβούν. Επειδή ηλεκτρόνια
μεταφέρονται μεταξύ χημικών ειδών, σχηματίζονται ιόντα. Έτσι, για την εξισορρόπηση μιας αντίδρασης οξειδοαναγωγής απαιτείται όχι μόνο η εξισορρόπηση μάζας (αριθμός και τύπος ατόμων σε κάθε πλευρά της εξίσωσης), αλλά και φόρτιση. Με άλλα λόγια, ο αριθμός των θετικών και αρνητικών ηλεκτρικών φορτίων στις δύο πλευρές του βέλους αντίδρασης είναι ο ίδιος σε μια ισορροπημένη εξίσωση.Μόλις ισορροπηθεί η εξίσωση, το γραμμομοριακή αναλογία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό του όγκου ή της συγκέντρωσης οποιουδήποτε αντιδραστήριο ή προϊόντος, εφόσον ο όγκος και η συγκέντρωση οποιουδήποτε είδους είναι γνωστά.
Προβλήματα αντίδρασης Redox
Λαμβάνοντας υπόψη την ακόλουθη ισορροπημένη εξίσωση οξειδοαναγωγής για την αντίδραση μεταξύ MnO4- και Fe2+ σε όξινο διάλυμα:
- MnO4-(υδ) + 5 Fe2+(υδ) + 8 Η+(υδ) · Μη2+(υδ) + 5 Fe3+(υδ) + 4 Η2Ο
Υπολογίστε τον όγκο 0.100 M KMnO4 που απαιτείται για να αντιδράσει με 25,0 cm3 0.100 Μ Fe2+ και η συγκέντρωση Fe2+ σε μια λύση αν γνωρίζετε ότι 20,0 cm3 του διαλύματος αντιδρά με 18,0 cm3 0,100 KMnO4.
Πώς να λύσετε
Δεδομένου ότι η εξίσωση οξειδοαναγωγής είναι ισορροπημένη, 1 mol MnO4- αντιδρά με 5 γραμμομόρια Fe2+. Χρησιμοποιώντας αυτό, μπορούμε να πάρουμε τον αριθμό των γραμμομορίων Fe2+:
- moles Fe2+ = 0.100 mol / L χ 0.0250 L
- moles Fe2+ = 2.50 χ 10-3 mol
- Χρησιμοποιώντας αυτήν την τιμή:
- moles MnO4- = 2.50 χ 10-3 mol Fe2+ x (1 mol ΜηΟ4-/ 5 mol Fe2+)
- moles MnO4- = 5.00 χ 10-4 mol ΜηΟ4-
- όγκου 0.100 Μ KMnO4 = (5.00 χ 10-4 mol) / (1,00 χ 10-1 φίλη αλήτη)
- όγκου 0.100 Μ KMnO4 = 5.00 χ 10-3 L = 5,00 cm3
Για να ληφθεί η συγκέντρωση Fe2+ στο δεύτερο μέρος αυτής της ερώτησης, το πρόβλημα λειτουργεί με τον ίδιο τρόπο εκτός από την επίλυση της άγνωστης συγκέντρωσης ιόντων σιδήρου:
- moles MnO4- = 0.100 mol / L χ 0.180 L
- moles MnO4- = 1,80 χ 10-3 mol
- moles Fe2+ = (1,80 χ 10-3 mol ΜηΟ4-) χ (5 mol Fe2+ / 1 mol MnO4)
- moles Fe2+ = 9,00 χ 10-3 mol Fe2+
- συγκέντρωση Fe2+ = (9,00 χ 10-3 mol Fe2+) / (2,00 χ 10-2 ΜΕΓΑΛΟ)
- συγκέντρωση Fe2+ = 0.450 Μ
Συμβουλές για την επιτυχία
Όταν επιλύετε αυτό το είδος προβλήματος, είναι σημαντικό να ελέγξετε την εργασία σας:
- Ελέγξτε για να βεβαιωθείτε ότι η ιονική εξίσωση είναι ισορροπημένη. Βεβαιωθείτε ότι ο αριθμός και ο τύπος των ατόμων είναι ο ίδιος και στις δύο πλευρές της εξίσωσης. Βεβαιωθείτε ότι το καθαρό ηλεκτρικό φορτίο είναι το ίδιο και στις δύο πλευρές της αντίδρασης.
- Προσέξτε να εργαστείτε με τη γραμμομοριακή αναλογία μεταξύ αντιδραστηρίων και προϊόντων και όχι με τις ποσότητες γραμμαρίων. Ενδέχεται να σας ζητηθεί να δώσετε μια τελική απάντηση σε γραμμάρια. Αν ναι, να δουλέψετε το πρόβλημα χρησιμοποιώντας γραμμομόρια και στη συνέχεια να χρησιμοποιήσετε τη μοριακή μάζα του είδους για να μετατρέψετε μεταξύ μονάδων. Η μοριακή μάζα είναι το άθροισμα των ατομικών βαρών των στοιχείων μιας ένωσης. Πολλαπλασιάστε τα ατομικά βάρη των ατόμων με οποιονδήποτε δείκτη ακολουθώντας το σύμβολό τους. Μην πολλαπλασιάζετε με τον συντελεστή μπροστά από την ένωση στην εξίσωση επειδή έχετε ήδη λάβει αυτό υπόψη από αυτό το σημείο!
- Προσέξτε να αναφέρετε κρότωνες, γραμμάρια, συγκέντρωση κλπ., Χρησιμοποιώντας το σωστό αριθμός σημαντικών αριθμών.
Πηγές
- Schüring, J., Schulz, Η. D., Fischer, W. R., Böttcher, J., Duijnisveld, W. Η., Eds (1999). Redox: Βασικές αρχές, διαδικασίες και εφαρμογές. Springer-Verlag, Heidelberg ISBN 978-3-540-66528-1.
- Tratnyek, Paul G.; Grundl, Timothy J.; Haderlein, Stefan Β., Eds. (2011). Aquatic Redox Chemistry. Σειρά Συμποσίου ACS. 1071. ISBN 9780841226524.