Come risolvere un problema di reazione Redox

Questo è un esempio funzionante problema di reazione redox mostrando 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 un tipo di reazione chimica in cui rossouzione e bueidation si verificano. Perché elettroni vengono trasferiti tra specie chimiche, sotto forma di ioni. Quindi, per bilanciare una reazione redox è necessario non solo bilanciare la massa (numero e tipo di atomi su ciascun lato dell'equazione) ma anche caricare. 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 utilizzato per determinare il volume o la concentrazione di qualsiasi reagente o prodotto purché siano noti il ​​volume e la concentrazione di qualsiasi specie.

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.

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

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 utilizza 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 l'hai già preso in considerazione!
• Fai attenzione a segnalare talpe, grammi, concentrazione, ecc., Usando il metodo corretto numero di cifre significative.

• 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.