Como resolver um problema de reação redox

Este é um exemplo trabalhado problema de reação redox mostrando como calcular o volume e a concentração de reagentes e produtos usando uma equação redox balanceada.

Principais conclusões: Problema químico da reação redox

Uma reação redox é um tipo de reação química em que vermelhoação e boiidentificação ocorrer. Porque elétrons são transferidos entre espécies químicas, formam-se íons. Portanto, equilibrar uma reação redox requer não apenas a massa de equilíbrio (número e tipo de átomos de cada lado da equação), mas também a carga. Em outras palavras, o número de cargas elétricas positivas e negativas em ambos os lados da seta de reação é o mesmo em uma equação equilibrada.

Uma vez que a equação é equilibrada, o proporção molar pode ser usado para determinar o volume ou a concentração de qualquer reagente ou produto, desde que sejam conhecidos o volume e a concentração de qualquer espécie.

Dada a seguinte equação redox balanceada para a reação entre MnO₄^- e Fe²⁺ numa solução ácida:

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

Calcular o volume de 0,100 M KMnO₄ necessário para reagir com 25,0 cm³ 0.100 M Fe²⁺ e a concentração de Fe²⁺ em uma solução, se você souber que 20,0 cm³ da solução reage com 18,0 cm³ de 0.100 KMnO₄.

Como a equação redox é balanceada, 1 mol de MnO₄^- reage com 5 mol de Fe²⁺. Usando isso, podemos obter o número de moles de Fe²⁺:

• toupeiras de Fe²⁺ = 0,100 mol / L x 0,0250 L
• toupeiras de Fe²⁺ = 2,50 x 10^-3 mol
• Usando este valor:
• toupeira MnO₄^- = 2,50 x 10^-3 mol Fe²⁺ x (1 mol MnO₄^-/ 5 mol Fe²⁺)
• toupeira MnO₄^- = 5,00 x 10^-4 mol MnO₄^-
• volume de 0,1100 M KMnO₄ = (5,00 x 10^-4 mol) / (1,00 x 10^-1 mol / L)
• volume de 0,1100 M KMnO₄ = 5,00 x 10^-3 L = 5.00 cm³

Para obter a concentração de Fe²⁺ perguntado na segunda parte desta pergunta, o problema é trabalhado da mesma maneira, exceto a solução para a concentração desconhecida de íons de ferro:

• toupeira MnO₄^- = 0,100 mol / L x 0,180 L
• toupeira MnO₄^- = 1,80 x 10^-3 mol
• toupeiras de Fe²⁺ = (1,80 x 10^-3 mol MnO₄^-) x (5 mol Fe²⁺ / 1 mol MnO₄)
• toupeiras de Fe²⁺ = 9,00 x 10^-3 mol Fe²⁺
• concentração Fe²⁺ = (9,00 x 10^-3 mol Fe²⁺) / (2,00 x 10^-2 EU)
• concentração Fe²⁺ = 0,450 M

Ao resolver esse tipo de problema, é importante verificar seu trabalho:

• Verifique se a equação iônica está equilibrada. Certifique-se de que o número e o tipo de átomos sejam iguais nos dois lados da equação. Certifique-se de que a carga elétrica líquida seja a mesma nos dois lados da reação.
• Tenha cuidado ao trabalhar com a razão molar entre reagentes e produtos e não as quantidades de gramas. Você pode ser solicitado a fornecer uma resposta final em gramas. Nesse caso, resolva o problema usando moles e use a massa molecular da espécie para converter entre unidades. A massa molecular é a soma dos pesos atômicos dos elementos em um composto. Multiplique os pesos atômicos dos átomos por quaisquer subscritos após seu símbolo. Não multiplique pelo coeficiente na frente do composto na equação, porque você já levou isso em consideração neste ponto!
• Tenha cuidado ao relatar moles, gramas, concentração etc. usando as número de números significativos.

• Schüring, J., Schulz, H. D. Fischer, W. R., Böttcher, J., Duijnisveld, W. H., eds (1999). Redox: Fundamentos, Processos e Aplicações. Springer-Verlag, Heidelberg ISBN 978-3-540-66528-1.
• Tratnyek, Paul G.; Grundl, Timothy J.; Haderlein, Stefan B., eds. (2011). Química Aquática Redox. Série do Simpósio ACS. 1071. ISBN 9780841226524.