レドックス反応: 平衡方程式の例題

ラフ・スワン、ゲッティイメージズ

これは実際の例です 酸化還元反応の問題 バランスの取れた酸化還元方程式を使用して、反応物と生成物の体積と濃度を計算する方法を示します。

重要ポイント: レドックス反応化学の問題

• 酸化還元反応は、還元と酸化が起こる化学反応です。
• 酸化還元反応を解決するための最初のステップは、酸化還元方程式のバランスを取ることです。これは、電荷と質量のバランスが取れている必要がある化学式です。
• 酸化還元方程式のバランスが取れたら、モル比を使用して、他の反応物または生成物の体積と濃度がわかっている場合、反応物または生成物の濃度または体積を見つけます。

クイックレドックスレビュー

酸化還元反応は化学反応の一種で、 赤 オークション と 牛 観想 発生する。なぜなら 電子 化学種間で移動し、イオンが形成されます。したがって、レドックス反応のバランスをとるには、質量 (方程式の各辺の原子の数と種類) のバランスを取るだけでなく、電荷のバランスを取る必要があります。言い換えれば、反応矢印の両側の正と負の電荷の数は、平衡方程式では同じです。

方程式のバランスが取れたら、 モル比 量または濃度を決定するために使用できます。 反応物 または任意の種の量と濃度が知られている限り製品。

レドックス反応の問題

MnO 間の反応について、次のバランスのとれた酸化還元方程式が与えられます。₄^-とFe²⁺酸性溶液中：

• MnO₄^-(水) + 5 Fe²⁺(aq) + 8 H⁺(aq) → Mn²⁺(水) + 5 Fe³⁺(aq) + 4H₂〇

0.100 M KMnOの量を計算します₄25.0cmで反応する必要があります³0.100M鉄²⁺および鉄の濃度²⁺20.0cmとわかっていれば溶液で³溶液の 18.0 cm と反応します³0.100KMnOの₄.

の解き方

酸化還元方程式が釣り合っているので、1molのMnO₄^-5モルのFeと反応する²⁺.これを使ってFeのモル数を求めることができます²⁺:

• モル Fe²⁺= 0.100mol/L×0.0250L
• モル Fe²⁺= 2.50 × 10^-3モル
• この値の使用:
• モルMnO₄^-= 2.50 × 10^-3モル鉄²⁺x (1 mol MnO₄^-/ 5モルFe²⁺)
• モルMnO₄^-= 5.00 × 10^-4mol MnO₄^-
• 0.100 M KMnOの量₄= (5.00 × 10^-4モル) / (1.00 x 10^-1モル/L)
• 0.100 M KMnOのボリューム₄= 5.00 × 10^-3L = 5.00cm³

Feの濃度を求めるには²⁺この質問の 2 番目の部分で尋ねられた問題は、未知の鉄イオン濃度を解くことを除いて、同じ方法で処理されます。

• モルMnO₄^-= 0.100 mol/L × 0.180 L
• モルMnO₄^-= 1.80 × 10^-3モル
• モル Fe²⁺= (1.80 × 10^-3mol MnO₄^-) x (5 mol Fe²⁺/ 1モルのMnO₄)
• モル Fe²⁺= 9.00 × 10^-3モル鉄²⁺
• 濃度鉄²⁺= (9.00 × 10^-3モル鉄²⁺)/(2.00×10^-2L)
• 濃度鉄²⁺= 0.450M

成功へのヒント

この種の問題を解決するときは、作業内容を確認することが重要です。

• イオン方程式のバランスが取れていることを確認してください。式の両側で原子の数と種類が同じであることを確認します。正味の電荷が反応の両側で同じであることを確認してください。
• グラム量ではなく、反応物と生成物のモル比で作業するように注意してください。最終的な回答をグラム単位で提供するよう求められる場合があります。その場合は、モルを使用して問題を解決し、種の分子量を使用して単位を変換します。分子量は、化合物中の元素の原子量の合計です。原子の原子量に、記号に続く任意の添え字を掛けます。この時点ですでに考慮に入れているため、式の化合物の前に係数を掛けないでください。
• モル、グラム、濃度などを正確に報告するように注意してください。 有効数字の数 .

ソース

• Schüring, J., Schulz, H.D., Fischer, W.R., Böttcher, J., Duijnisveld, W.H., eds (1999). レドックス：基礎、プロセス、応用 . Springer-Verlag、ハイデルベルク ISBN 978-3-540-66528-1。
• Tratnyek、ポール G.; Grundl、Timothy J.; Haderlein、Stefan B.、編。 （2011）。 水生レドックス化学 . ACS シンポジウム シリーズ。 1071. ISBN 9780841226524.