Redokso reakcijos: subalansuotos lygties pavyzdys

Rafe Swan, Getty Images

Tai veikiantis pavyzdys redokso reakcijos problema parodyta, kaip apskaičiuoti reagentų ir produktų tūrį ir koncentraciją naudojant subalansuotą redokso lygtį.

Pagrindiniai dalykai: redokso reakcijos chemijos problema

• Redokso reakcija yra cheminė reakcija, kurios metu vyksta redukcija ir oksidacija.
• Pirmasis žingsnis sprendžiant bet kokią redokso reakciją yra subalansuoti redokso lygtį. Tai cheminė lygtis, kuri turi būti subalansuota tiek krūviui, tiek masei.
• Kai redokso lygtis yra subalansuota, naudokite molinį santykį, kad surastumėte bet kurio reagento arba produkto koncentraciją arba tūrį, jei žinote bet kurio kito reagento ar produkto tūris ir koncentracija.

Greita Redox apžvalga

Redokso reakcija yra cheminės reakcijos rūšis, kurios metu raudona aukcionas ir Jautis idacija atsirasti. Nes elektronų yra pernešami tarp cheminių rūšių, susidaro jonai. Taigi, norint subalansuoti redokso reakciją, reikia ne tik balansuojančios masės (atomų skaičiaus ir tipo kiekvienoje lygties pusėje), bet ir krūvio. Kitaip tariant, teigiamų ir neigiamų elektros krūvių skaičius abiejose reakcijos rodyklės pusėse yra vienodas subalansuotoje lygtyje.

Kai lygtis bus subalansuota, molinis santykis gali būti naudojamas bet kurio tūriui ar koncentracijai nustatyti reagentas arba produktas, jei yra žinomas kokios nors rūšies tūris ir koncentracija.

Redokso reakcijos problema

Pateikta tokia subalansuota MnO reakcijos redokso lygtis₄^-ir Fe²⁺rūgštiniame tirpale:

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

Apskaičiuokite 0,100 M KMnO tūrį₄reikia reaguoti su 25,0 cm³0,100 M Fe²⁺ir Fe koncentracija²⁺tirpale, jei žinote, kad 20,0 cm³tirpalo reaguoja su 18,0 cm³0,100 KMnO₄.

Kaip išspręsti

Kadangi redokso lygtis yra subalansuota, 1 mol MnO₄^-reaguoja su 5 mol Fe²⁺. Naudodami tai galime gauti Fe molių skaičių²⁺:

• apgamai Fe²⁺= 0,100 mol/L x 0,0250 l
• apgamai Fe²⁺= 2,50 x 10^-3mol
• Naudojant šią vertę:
• kurmių MnO₄^-= 2,50 x 10^-3molis Fe²⁺x (1 mol MnO₄^-/ 5 mol Fe²⁺)
• kurmių MnO₄^-= 5,00 x 10^-4mol MnO₄^-
• tūris 0,100 M KMnO₄= (5,00 x 10^-4molis) / (1,00 x 10^-1mol/l)
• tūris 0,100 M KMnO₄= 5,00 x 10^-3L = 5,00 cm³

Norint gauti Fe koncentraciją²⁺Užduodamas antroje šio klausimo dalyje, problema išspręsta taip pat, išskyrus nežinomos geležies jonų koncentracijos sprendimą:

• kurmių MnO₄^-= 0,100 mol/L x 0,180 l
• kurmių MnO₄^-= 1,80 x 10^-3mol
• apgamai Fe²⁺= (1,80 x 10^-3mol MnO₄^-) x (5 mol Fe²⁺/ 1 mol MnO₄)
• apgamai Fe²⁺= 9,00 x 10^-3molis Fe²⁺
• koncentracija Fe²⁺= (9,00 x 10^-3molis Fe²⁺) / (2,00 x 10^{- du}L)
• koncentracija Fe²⁺= 0,450 mln

Sėkmės patarimai

Sprendžiant tokio tipo problemas, svarbu patikrinti savo darbą:

• Patikrinkite, ar joninė lygtis yra subalansuota. Įsitikinkite, kad atomų skaičius ir tipas yra vienodi abiejose lygties pusėse. Įsitikinkite, kad grynasis elektros krūvis yra vienodas abiejose reakcijos pusėse.
• Būkite atsargūs, vadovaudamiesi reagentų ir produktų moliniu santykiu, o ne kiekiu gramais. Jūsų gali būti paprašyta pateikti galutinį atsakymą gramais. Jei taip, išspręskite problemą naudodami apgamus ir tada naudokite rūšies molekulinę masę, kad konvertuotumėte vienetus. Molekulinė masė yra junginio elementų atominių svorių suma. Padauginkite atomų svorius iš bet kurių apatinių indeksų, esančių po jų simbolio. Nedauginkite iš koeficiento prieš junginį lygtyje, nes šiuo tašku jau atsižvelgėte į tai!
• Būkite atsargūs ir nurodykite apgamus, gramus, koncentraciją ir pan., naudodami teisingą reikšmingų skaičių .

Šaltiniai

• Schüring, J., Schulz, H.D., Fischer, W.R., Böttcher, J., Duijnisveld, W.H., eds (1999). Redox: pagrindai, procesai ir programos . Springer-Verlag, Heidelbergas ISBN 978-3-540-66528-1.
• Tratnyek, Paulius G.; Grundl, Timothy J.; Haderlein, Stefan B., red. (2011). Vandens redokso chemija . ACS simpoziumo serija. 1071. ISBN 9780841226524.