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Reacciones redox: problema de ejemplo de ecuación equilibrada

Reacciones redox: problema de ejemplo de ecuación equilibrada

Este es un problema de reacción redox de ejemplo trabajado que muestra cómo calcular el volumen y la concentración de reactivos y productos usando una ecuación redox equilibrada.

Conclusiones clave: problema de química de reacción redox

  • Una reacción redox es una reacción química en la que se produce la reducción y la oxidación.
  • El primer paso para resolver cualquier reacción redox es equilibrar la ecuación redox. Esta es una ecuación química que debe equilibrarse tanto para la carga como para la masa.
  • Una vez que la ecuación redox esté equilibrada, use la relación molar para encontrar la concentración o el volumen de cualquier reactivo o producto, siempre que se conozca el volumen y la concentración de cualquier otro reactivo o producto.

Revisión rápida de Redox

Una reacción redox es un tipo de reacción química en la que rojoUction y bueySe produce la ida. Debido a que los electrones se transfieren entre especies químicas, se forman iones. Por lo tanto, para equilibrar una reacción redox se requiere no solo un equilibrio de masa (número y tipo de átomos en cada lado de la ecuación), sino también carga. En otras palabras, el número de cargas eléctricas positivas y negativas en ambos lados de la flecha de reacción es el mismo en una ecuación equilibrada.

Una vez que la ecuación está equilibrada, la relación molar se puede usar para determinar el volumen o la concentración de cualquier reactivo o producto siempre que se conozca el volumen y la concentración de cualquier especie.

Problema de reacción redox

Dada la siguiente ecuación redox equilibrada para la reacción entre MnO4- y Fe2+ en una solución ácida:

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

Calcule el volumen de 0.100 M KMnO4 necesario para reaccionar con 25.0 cm3 0.100 M Fe2+ y la concentración de Fe2+ en una solución si sabes que 20.0 cm3 de solución reacciona con 18.0 cm3 de 0.100 KMnO4.

Cómo resolver

Como la ecuación redox está equilibrada, 1 mol de MnO4- reacciona con 5 mol de Fe2+. Usando esto, podemos obtener la cantidad de moles de Fe2+:

moles Fe2+ = 0.100 mol / L x 0.0250 L

moles Fe2+ = 2.50 x 10-3 mol

Usando este valor:

moles MnO4- = 2.50 x 10-3 mol Fe2+ x (1 mol MnO4-/ 5 mol de Fe2+)

moles MnO4- = 5.00 x 10-4 mol MnO4-

volumen de 0.100 M KMnO4 = (5.00 x 10-4 mol) / (1.00 x 10-1 prostituta)

volumen de 0.100 M KMnO4 = 5.00 x 10-3 L = 5,00 cm3

Para obtener la concentración de Fe2+ En la segunda parte de esta pregunta, el problema funciona de la misma manera, excepto para resolver la concentración desconocida de iones de hierro:

moles MnO4- = 0.100 mol / L x 0.180 L

moles MnO4- = 1.80 x 10-3 mol

moles Fe2+ = (1.80 x 10-3 mol MnO4-) x (5 mol de Fe2+ / 1 mol de MnO4)

moles Fe2+ = 9.00 x 10-3 mol Fe2+

concentración de Fe2+ = (9.00 x 10-3 mol Fe2+) / (2.00 x 10-2 L)

concentración de Fe2+ = 0.450 M

Consejos para el éxito

Al resolver este tipo de problema, es importante verificar su trabajo:

  • Verifique para asegurarse de que la ecuación iónica esté equilibrada. Asegúrese de que el número y tipo de átomos sea el mismo en ambos lados de la ecuación. Asegúrese de que la carga eléctrica neta sea la misma en ambos lados de la reacción.
  • Tenga cuidado de trabajar con la relación molar entre reactivos y productos y no con las cantidades en gramos. Se le puede pedir que proporcione una respuesta final en gramos. Si es así, resuelva el problema usando lunares y luego use la masa molecular de la especie para convertir entre unidades. La masa molecular es la suma de los pesos atómicos de los elementos en un compuesto. Multiplique los pesos atómicos de los átomos por cualquier subíndice que siga a su símbolo. ¡No multiplique por el coeficiente frente al compuesto en la ecuación porque ya lo ha tenido en cuenta en este punto!
  • Tenga cuidado al reportar lunares, gramos, concentración, etc., usando el número correcto de cifras significativas.

Fuentes

  • Schüring, J., Schulz, H. D., Fischer, W. R., Böttcher, J., Duijnisveld, W. H., eds (1999). Redox: fundamentos, procesos y aplicaciones. Springer-Verlag, Heidelberg ISBN 978-3-540-66528-1.
  • Tratnyek, Paul G .; Grundl, Timothy J .; Haderlein, Stefan B., eds. (2011) Química Redox Acuática. Serie Simposio ACS. 1071. ISBN 9780841226524.