$ \ pu {40 g} $ $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ ( mol. hm. = 375) vzorek obsahující některé inertní nečistoty v kyselém prostředí zcela reaguje s $ \ pu {125 ml} $ z $ \ pu {3 M} $ $ \ ce {H2O2} $. Jaká je procentní čistota vzorku?
Tuto otázku jsem skutečně našel v knize, našel jsem její řešení, ale nemohu mu správně porozumět. Toto je první daná rovnice:
Protože miliekvivalenty $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ = miliekvivalenty $ \ ce {H2O2} $ $$ (s 375) \ times10 \ times1000 = 3 \ times125 \ times2 $$
Rozumím RHS jako $ 3 \ times125 $ dává počet milimolů, který vynásobený n-faktorem dává miliekvivalenty. Odkud však pochází LHS? A co je $ w $? V dalším řádku je uveden
$$ \ text {procento čistoty} = (w / 40) \ times100 $$
kde je hodnota $ w $ převzata z první rovnice. Vysvětlil by mi to někdo?
Odpověď
N-faktor $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ je $ \ mathrm {10} $ ve výše uvedené reakci. A $ w $ je hmotnost čistého $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ v nečistém vzorku, což je to, co musíme najít, abychom získali% čistotu.
Máme tedy rovnici $$ \ pu {milli-ekvivalenty \ ce {Ba (MnO4) 2} = mol * n-faktor * 1000} $$, což je ve vašem případě $$ \ pu {Meq.of \ ce {Ba (MnO4) 2} = \ frac {w} {375} * 10 * 1000} $$
Komentáře
- Děkuji! Vím, že je to hloupá pochybnost, ale n-faktor je 10, když se MnO4- oxiduje, že? Jak se může oxidovat, když Ba (MnO4) 2 reaguje s H2O2? Vlastně jsem předpokládal, že n-faktor sloučeniny je 2, protože valence Ba je 2, řekli byste mi, prosím, co se stalo s mým předpokladem?
- @Hema Ne, MnO4- v kyselém prostředí je vždy snížen na Mn2 + (n-faktor = 5). Jelikož jeden mol sloučeniny obsahuje 2 moly MnO4-, je faktor n 2 * 5 = 10.
Odpověď
Tato otázka nevyžaduje řešení pomocí „ekvivalentů“, pokusím se problém vyřešit univerzálním způsobem pomocí krtků. Jak správně navrhl OP, tato reakce $ \ ce {H2O2} $ je redoxní reakce. Protože reakce proběhla v kyselém prostředí a zcela reagoval (za předpokladu, že pozorování je provedeno podle vzhledu, takže za předpokladu, že to bylo posouzeno čirým řešením), by tyto dvě poloviční reakce měly být:
$$ \ begin {align} \ ce {MnO4- + 8H + + 5e- & – > Mn ^ 2 + + 4H2O} & E ^ \ circ & = \ pu {1.507 V} \\ \ ce {H2O2 & – > O2 (g) + 2H + + 2e-} & E ^ \ circ
= \ pu {-0.695 V} \ end {align} $$
Celkovou redoxní reakci lze tedy zapsat jako:
$$ \ ce {2MnO4- + 6H + + 5H2O2 – > 2Mn ^ 2 + + 5O2 (g) + 8H2O} \ quad E ^ \ circ_ \ mathrm {rxn} = \ pu {0.812 V} $$
Pozitivní $ E ^ \ circ_ \ mathrm { rxn} $ znamená, že reakce je spontánní. A také ukazuje, že potřebujete $ \ pu {5 mol} $ z $ \ ce {H2O2} $ úplně reagovat s $ \ pu {2 mol} $ z $ \ ce {MnO4 -} $ . Protože $ \ pu {1 mol} $ z $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ obsahuje $ \ pu {2 mol} $ z $ \ ce {MnO4 -} $ , je správné řekněme, že $ \ pu {5 mol} $ z $ \ ce {H2O2} $ by zcela reagovalo s $ \ pu {1 mol} $ z $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ .
Předpokládejme, že $ \ pu {40 g} $ nečistého vzorku obsahuje $ x ~ \ pu {g} $ z $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ . Množství $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ ve vzorku je pak
$$ \ frac {x ~ \ pu {g}} {\ pu {375 g \ cdot mol-1}} = \ frac {x} {\ pu {375 mol}}. $$
Chcete-li s touto částkou úplně reagovat, potřebujete
$$ \ left (5 \ cdot \ frac {x} {375} \ pu { mol} \ right) ~ \ text {of} ~ \ ce {H2O2}. $$
Tedy
$$ 5 \ times \ frac {x} {375} \ pu {mol} = \ pu {3 \ frac {mol} {L}} \ times \ pu {125 ml} \ times \ pu {10 ^ {- 3} \ frac {L} {mL}} = 3 \ times \ pu {0,125 mol} \ label {eq: 1} \ tag {1} $$
$$ \ proto x = \ pu {\ frac {3 \ krát 0,125 \ krát 375} {5} g} = \ pu {28.1 g} $$
Takto,
$$ \ text {procento $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ v $ \ pu {40 g} $ vzorku} = \ frac {28.1} {40} \ krát 100 = 70,2 $$
Všimněte si, že rovnice $ \ eqref {eq: 1} $ je přesně stejný jako ten váš (s minieq.)
Komentáře
- I ' souhlasím s vaší odpovědí, protože jste zahrnuli také chemickou rovnici. // I ' upozorňuji také na to, že miliekvivalenty jsou odepisovaným konceptem.