Redoxreaktioner - Balanserad ekvation Exempel Problem

Detta är ett fungerat exempel på redoxreaktionsproblem som visar hur man beräknar volym och koncentration av reaktanter och produkter med en balanserad redoxekvation.

Key Takeaways: Redox Reaction Chemistry Problem

En redoxreaktion är en kemisk reaktion där reduktion och oxidation sker.
Det första steget i att lösa alla redoxreaktioner är att balansera redoxekvationen. Detta är en kemisk ekvation som måste balanseras både för laddning och massa.
När redoxekvationen är balanserad, använd molförhållandet för att hitta koncentrationen eller volymen av någon reaktant eller produkt, förutsatt att volymen och koncentrationen av någon annan reaktant eller produkt är känd.

Snabb redoxgranskning

En redoxreaktion är en typ av kemisk reaktion där rödurktion och oxeidation inträffar. Eftersom elektroner överförs mellan kemiska arter bildas joner. Så för att balansera en redoxreaktion krävs inte bara balanseringsmassa (antal och typ av atomer på varje sida av ekvationen), utan också laddning. Med andra ord är antalet positiva och negativa elektriska laddningar på båda sidor av reaktionspilen samma i en balanserad ekvation.

När ekvationen är balanserad kan molförhållandet användas för att bestämma volymen eller koncentrationen av vilken reaktant eller produkt som helst så länge volymen och koncentrationen av vilken art som helst är känd.

Redox-reaktionsproblem

Givet följande balanserade redoxekvation för reaktionen mellan MnO₄^- och Fe²⁺ i en sur lösning:

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

Beräkna volymen 0,100 M KMnO₄ behövde reagera med 25,0 cm³ 0,100 M Fe²⁺ och koncentrationen av Fe²⁺ i en lösning om du vet att 20,0 cm³ av lösningen reagerar med 18,0 cm³ av 0,100 KMnO₄.

Hur man löser

Eftersom redoxekvationen är balanserad, 1 mol MnO₄^- reagerar med 5 mol Fe²⁺. Med detta kan vi få antalet mol Fe²⁺:

mol Fe²⁺ = 0,100 mol / L x 0,0250 L

mol Fe²⁺ = 2,50 x 10^-3 mol

Använda detta värde:

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

mol MnO₄^- = 5,00 x 10^-4 mol MnO₄^-

volym av 0,100 M KMnO₄ = (5,00 x 10)^-4 mol) / (1,00 x 10^-1 mol / L)

volym av 0,100 M KMnO₄ = 5,00 x 10^-3 L = 5,00 cm³

För att erhålla koncentrationen av Fe²⁺ ställde i den andra delen av denna fråga, problemet fungerar på samma sätt förutom att lösa för den okända järnjonkoncentrationen:

mol MnO₄^- = 0,100 mol / L x 0,180 L

mol MnO₄^- = 1,80 x 10^-3 mol

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

mol Fe²⁺ = 9,00 x 10^-3 mol Fe²⁺

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

koncentration Fe²⁺ = 0,450 M

Tips för framgång

När du löser denna typ av problem är det viktigt att kontrollera ditt arbete:

Kontrollera att jonekvationen är balanserad. Se till att antalet och typen av atomer är desamma på båda sidor av ekvationen. Se till att den elektriska nettoladdningen är densamma på båda sidor av reaktionen.
Var noga med att arbeta med molförhållandet mellan reaktanter och produkter och inte grammängderna. Du kan bli ombedd att ge ett slutligt svar i gram. Om så är fallet, arbeta problemet med mol och använd sedan artens molekylmassa för att konvertera mellan enheter. Molekylmassan är summan av atomvikterna för elementen i en förening. Multiplicera atomens vikter med alla underskrifter som följer deras symbol. Multiplicera inte med koefficienten framför sammansättningen i ekvationen eftersom du redan har beaktat det vid denna punkt!
Var noga med att rapportera mol, gram, koncentration etc. med rätt antal viktiga siffror.

källor

Schüring, J., Schulz, H. D., Fischer, W. R., Böttcher, J., Duijnisveld, W. H., eds (1999). Redox: Grunder, processer och applikationer. Springer-Verlag, Heidelberg ISBN 978-3-540-66528-1.
Tratnyek, Paul G .; Grundl, Timothy J .; Haderlein, Stefan B., red. (2011). Vattenredoxkemi. ACS Symposium Series. 1071. ISBN 9780841226524.

Vetenskap