Reazioni di ossido-riduzione - problema di esempio di equazione bilanciata

Questo è un esempio di problema di reazione redox che mostra come calcolare il volume e la concentrazione di reagenti e prodotti usando un'equazione redox bilanciata.

Key Takeaways: problema di chimica della reazione redox

• Una reazione redox è una reazione chimica in cui si verificano riduzione e ossidazione.
• Il primo passo per risolvere qualsiasi reazione redox è bilanciare l'equazione redox. Questa è un'equazione chimica che deve essere bilanciata per la carica e per la massa.
• Una volta che l'equazione redox è bilanciata, utilizzare il rapporto molare per trovare la concentrazione o il volume di qualsiasi reagente o prodotto, a condizione che sia noto il volume e la concentrazione di qualsiasi altro reagente o prodotto.

Recensione rapida di Redox

Una reazione redox è un tipo di reazione chimica in cui rossouction e buesi verifica l'idicazione. Poiché gli elettroni vengono trasferiti tra specie chimiche, si formano ioni. Quindi, per bilanciare una reazione redox richiede non solo il bilanciamento della massa (numero e tipo di atomi su ciascun lato dell'equazione), ma anche la carica. In altre parole, il numero di cariche elettriche positive e negative su entrambi i lati della freccia di reazione è lo stesso in un'equazione bilanciata.

Una volta che l'equazione è bilanciata, il rapporto molare può essere usato per determinare il volume o la concentrazione di qualsiasi reagente o prodotto purché sia ​​noto il volume e la concentrazione di qualsiasi specie.

Problema di reazione Redox

Data la seguente equazione redox bilanciata per la reazione tra MnO₄^- e Fe²⁺ in una soluzione acida:

MnO₄^-(aq) + 5 Fe²⁺(aq) + 8 H⁺(aq) → Mn²⁺(aq) + 5 Fe³⁺(aq) + 4 H₂O

Calcola il volume di 0,100 M KMnO₄ necessario per reagire con 25,0 cm³ 0,100 M Fe²⁺ e la concentrazione di Fe²⁺ in una soluzione se sai che 20,0 cm³ di soluzione reagisce con 18,0 cm³ di 0,100 KMnO₄.

Come risolvere

Poiché l'equazione redox è bilanciata, 1 mol di MnO₄^- reagisce con 5 mol di Fe²⁺. Usando questo, possiamo ottenere il numero di moli di Fe²⁺:

talpe Fe²⁺ = 0,100 mol / L x 0,0250 L

talpe Fe²⁺ = 2,50 x 10^-3 mol

Utilizzando questo valore:

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

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

volume di 0,100 M KMnO₄ = (5,00 x 10^-4 mol) / (1.00 x 10^-1 mol / L)

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

Per ottenere la concentrazione di Fe²⁺ posto nella seconda parte di questa domanda, il problema è risolto allo stesso modo, tranne che per la soluzione della concentrazione sconosciuta di ioni ferro:

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

talpe MnO₄^- = 1,80 x 10^-3 mol

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

talpe Fe²⁺ = 9,00 x 10^-3 mol Fe²⁺

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

concentrazione Fe²⁺ = 0.450 M

Suggerimenti per il successo

Quando risolvi questo tipo di problema, è importante controllare il tuo lavoro:

• Verificare che l'equazione ionica sia bilanciata. Assicurati che il numero e il tipo di atomi siano gli stessi su entrambi i lati dell'equazione. Accertarsi che la carica elettrica netta sia la stessa su entrambi i lati della reazione.
• Fare attenzione a lavorare con il rapporto molare tra reagenti e prodotti e non con le quantità di grammi. È possibile che ti venga chiesto di fornire una risposta finale in grammi. In tal caso, risolvi il problema usando le talpe e quindi usa la massa molecolare della specie per convertire tra le unità. La massa molecolare è la somma dei pesi atomici degli elementi in un composto. Moltiplica i pesi atomici degli atomi per tutti i pedici che seguono il loro simbolo. Non moltiplicare per il coefficiente davanti al composto nell'equazione perché a questo punto lo hai già preso in considerazione!
• Fare attenzione a segnalare talpe, grammi, concentrazione, ecc., Utilizzando il numero corretto di cifre significative.

fonti

• Schüring, J., Schulz, H. D., Fischer, W. R., Böttcher, J., Duijnisveld, W. H., eds (1999). Redox: fondamenti, processi e applicazioni. Springer-Verlag, Heidelberg ISBN 978-3-540-66528-1.
• Tratnyek, Paul G .; Grundl, Timothy J .; Haderlein, Stefan B., eds. (2011). Chimica Redox acquatica. Serie ACS Symposium. 1071. ISBN 9780841226524.