Redox-reacties - Voorbeeld van evenwichtige vergelijking

Dit is een uitgewerkt voorbeeld van een redoxreactieprobleem dat laat zien hoe het volume en de concentratie van reactanten en producten kan worden berekend met behulp van een evenwichtige redoxvergelijking.

Belangrijkste afhaalrestaurants: probleem met redoxreactiechemie

• Een redoxreactie is een chemische reactie waarbij reductie en oxidatie optreden.
• De eerste stap bij het oplossen van een redoxreactie is om de redoxvergelijking in evenwicht te brengen. Dit is een chemische vergelijking die moet worden gebalanceerd voor zowel lading als massa.
• Nadat de redoxvergelijking in balans 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 redoxbeoordeling

Een redoxreactie is een soort chemische reactie waarin rooduction en osidatie optreden. Omdat elektronen worden overgedragen tussen chemische soorten, vormen ionen. Om een ​​redoxreactie in evenwicht te brengen, is dus niet alleen een balans tussen massa (aantal en type atomen aan elke zijde van de vergelijking) vereist, maar ook lading. Met andere woorden, het aantal positieve en negatieve elektrische ladingen aan beide zijden van de reactiepijl is hetzelfde in een evenwichtige vergelijking.

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

Redox-reactieprobleem

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) + 4 H₂O

Bereken het volume van 0,100 M KMnO₄ nodig om te reageren met 25,0 cm³ 0,100 M Fe²⁺ en de concentratie van Fe²⁺ in een oplossing als je weet dat 20,0 cm³ van de oplossing reageert met 18,0 cm³ van 0,100 KMnO₄.

Hoe op te lossen

Omdat de redoxvergelijking evenwichtig 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^-3 mol

Gebruik deze waarde:

mollen MnO₄^- = 2,50 x 10^-3 mol Fe²⁺ x (1 mol MnO₄^-/ 5 mol Fe²⁺)

mollen MnO₄^- = 5,00 x 10^-4 mol MnO₄^-

volume van 0,100 M KMnO₄ = (5,00 x 10^-4 mol) / (1,00 x 10^-1 mol / l)

volume van 0,100 M KMnO₄ = 5,00 x 10^-3 L = 5,00 cm³

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

mollen MnO₄^- = 0,100 mol / L x 0,180 L

mollen MnO₄^- = 1,80 x 10^-3 mol

mollen Fe²⁺ = (1,80 x 10^-3 mol MnO₄^-) x (5 mol Fe²⁺ / 1 mol MnO₄)

mollen Fe²⁺ = 9,00 x 10^-3 mol Fe²⁺

concentratie Fe²⁺ = (9,00 x 10^-3 mol Fe²⁺) / (2,00 x 10^-2 L)

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 balans is. Zorg ervoor dat het aantal en type atomen hetzelfde is aan beide zijden van de vergelijking. Zorg ervoor dat de netto elektrische lading aan beide zijden van de reactie hetzelfde is.
• Let op 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. Zo ja, werk het probleem met behulp van mollen en gebruik vervolgens de moleculaire massa van de soort om te zetten tussen eenheden. De moleculaire massa is de som van de atoomgewichten van de elementen in een verbinding. Vermenigvuldig de atoomgewichten van atomen met subscripts die hun symbool volgen. Vermenigvuldig niet met de coëfficiënt voor de verbinding in de vergelijking, omdat je hier al rekening mee hebt gehouden!
• Zorg ervoor dat u mollen, grammen, concentratie, enz. Meldt met het juiste aantal significante cijfers.

bronnen

• Schüring, J., Schulz, H. D., Fischer, W. R., Böttcher, J., Duijnisveld, W. H., eds (1999). Redox: basisprincipes, 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. ACS Symposium-serie. 1071. ISBN 9780841226524.