Hur man löser ett redoxreaktionsproblem

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

Key Takeaways: Redox Reaction Chemistry Problem

En redoxreaktion är en typ av kemisk reaktion där röduktion och oxeidation inträffa. Eftersom elektroner överförs mellan kemiska arter, joner bildas. Så för att balansera en redoxreaktion krävs inte bara balansmassa (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, kommer molförhållande kan användas för att bestämma volymen eller koncentrationen för vilken som helst reaktant eller produkt så länge volymen och koncentrationen för någon art är känd.

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.

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

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 betydande siffror.

• 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.