Redoxreacties: voorbeeld van een gebalanceerde vergelijking

Rafe Swan, Getty Images

Dit is een uitgewerkt voorbeeld redoxreactie probleem laten zien hoe het volume en de concentratie van reactanten en producten te berekenen met behulp van een uitgebalanceerde redoxvergelijking.

Belangrijkste aandachtspunten: Redox-reactiechemieprobleem

• Een redoxreactie is een chemische reactie waarbij reductie en oxidatie optreden.
• De eerste stap bij het oplossen van een redoxreactie is het balanceren van de redoxvergelijking. Dit is een chemische vergelijking die zowel voor lading als voor massa moet worden uitgebalanceerd.
• Zodra de redoxvergelijking in evenwicht is, gebruikt u de molverhouding om de concentratie of het volume van een reactant of product te vinden, op voorwaarde dat het volume en de concentratie van een andere reactant of product bekend is.

Snelle Redox-beoordeling

Een redoxreactie is een soort chemische reactie waarbij: rood uction en os idee voorkomen. Omdat elektronen worden overgedragen tussen chemische soorten, vormen ionen. Om een ​​redoxreactie in evenwicht te brengen, is dus niet alleen de massa nodig (aantal en type atomen aan elke kant van de vergelijking), maar ook de lading. Met andere woorden, het aantal positieve en negatieve elektrische ladingen aan beide zijden van de reactiepijl is hetzelfde in een gebalanceerde vergelijking.

Zodra de vergelijking in evenwicht is, de molverhouding kan worden gebruikt om het volume of de concentratie van een reactant of product zolang het volume en de concentratie van een soort bekend zijn.

Redoxreactieprobleem

Gegeven de volgende evenwichtige redoxvergelijking voor de reactie tussen MnO₄^-en Fe²⁺in een zure oplossing:

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

Bereken het volume van 0,100 M KMnO₄nodig om te reageren met 25,0 cm³0,100 M Fe²⁺en de concentratie van Fe²⁺in een oplossing als je weet dat 20,0 cm³oplossing reageert met 18,0 cm³van 0,100 KMnO₄.

Hoe op te lossen

Omdat de redoxvergelijking in evenwicht is, is 1 mol MnO₄^-reageert met 5 mol Fe²⁺. Hiermee kunnen we het aantal mol Fe . verkrijgen²⁺:

• mollen Fe²⁺= 0,100 mol/L x 0,0250 L
• mollen Fe²⁺= 2,50 x 10^-3mol
• Met deze waarde:
• mol MnO₄^-= 2,50 x 10^-3mol Fe²⁺x (1 mol MnO₄^-/ 5 mol Fe²⁺)
• mol MnO₄^-= 5,00 x 10^-4mol MnO₄^-
• volume van 0,100 M KMnO₄= (5,00 x 10^-4mol) / (1.00 x 10^-1mol/L)
• volume van 0,100 M KMnO₄= 5,00 x 10^-3L = 5,00 cm³

Om de concentratie van Fe . te verkrijgen²⁺gevraagd in het tweede deel van deze vraag, wordt het probleem op dezelfde manier behandeld, behalve het oplossen van de onbekende ijzerionconcentratie:

• mol MnO₄^-= 0,100 mol/L x 0,180 L
• mol MnO₄^-= 1,80 x 10^-3mol
• mollen Fe²⁺= (1,80 x 10^-3mol MnO₄^-) x (5 mol Fe²⁺/ 1 mol MnO₄)
• mollen Fe²⁺= 9.00 x 10^-3mol Fe²⁺
• concentratie Fe²⁺= (9.00 x 10^-3mol Fe²⁺) / (2,00 x 10^-tweeL)
• concentratie Fe²⁺= 0,450 M

Tips voor succes

Bij het oplossen van dit soort problemen is het belangrijk om uw werk te controleren:

• Controleer of de ionische vergelijking in evenwicht is. Zorg ervoor dat het aantal en het type atomen aan beide kanten van de vergelijking hetzelfde is. Zorg ervoor dat de netto elektrische lading aan beide kanten van de reactie gelijk is.
• Zorg ervoor dat u werkt met de molverhouding tussen reactanten en producten en niet met de gramhoeveelheden. Mogelijk wordt u gevraagd om een ​​definitief antwoord in grammen te geven. Als dat zo is, werk dan het probleem uit met behulp van mollen en gebruik vervolgens de molecuulmassa van de soort om tussen eenheden om te zetten. De molecuulmassa is de som van de atoomgewichten van de elementen in een verbinding. Vermenigvuldig de atoomgewichten van atomen met eventuele subscripts die op hun symbool volgen. Vermenigvuldig niet met de coëfficiënt voor de verbinding in de vergelijking, want daar heb je op dit punt al rekening mee gehouden!
• Zorg ervoor dat u moedervlekken, grammen, concentratie enz. meldt met de juiste aantal significante cijfers .

bronnen

• Schüring, J., Schulz, H.D., Fischer, W.R., Böttcher, J., Duijnisveld, W.H., eds (1999). Redox: grondbeginselen, processen en toepassingen . Springer-Verlag, Heidelberg ISBN 978-3-540-66528-1.
• Tratnyek, Paul G.; Grundl, Timothy J.; Haderlein, Stefan B., eds. (2011). Aquatische Redox-chemie . Serie ACS Symposium. 1071. ISBN 9780841226524.