$ \ pu {40 g} $ $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ ( mol. wt. = 375) 산성 매질에 약간의 불활성 불순물이 포함 된 샘플은 $ \ pu {3 M} $ $ \ ce {H2O2} $의 $ \ pu {125 mL} $와 완전히 반응합니다. 샘플의 순도 백분율은 얼마입니까?
실제로 책에서이 질문을 찾았지만 해결책을 찾았지만 제대로 이해할 수 없습니다. 다음은 주어진 첫 번째 방정식입니다.
$ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ = 밀리 당량 $ \ ce {H2O2} $ $$ (w / 375) \ times10 \ times1000 = 3 \ times125 \ times2 $$
$ 3 \ times125 $는 n- 팩터를 곱한 밀리몰 수를 제공하므로 RHS를 이해합니다. 그러나 LHS는 어디에서 왔습니까? 그리고 $ w $는 무엇입니까? 다음 줄에는
$$ \ text {percentage purity} = (w / 40) \ times100 $$
여기서 $ w $의 값은 첫 번째 방정식. 누군가 제게 설명해 주 시겠어요?
답변
$ \ ce {Ba (MnO4) 2}의 n-factor $는 위의 반응에서 $ \ mathrm {10} $입니다. 그리고 $ w $는 순도 %를 얻기 위해 우리가 찾아야하는 불순한 샘플에서 순수한 $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $의 질량입니다.
따라서 우리는 $$ \ pu {milli-equivalents of \ ce {Ba (MnO4) 2} = moles * n-factor * 1000} $$이며, 귀하의 경우에는 $$ \입니다. pu {Meq.of \ ce {Ba (MnO4) 2} = \ frac {w} {375} * 10 * 1000} $$
댓글
- 감사합니다! 나는 이것이 어리석은 의심이라는 것을 알고 있지만 MnO4-가 산화되면 n-factor는 10입니다. Ba (MnO4) 2가 H2O2와 반응하면 어떻게 산화 될 수 있습니까? Ba의 원자가가 2이기 때문에 화합물의 n-factor가 2라고 실제로 가정했습니다. 제 가정에 무엇이 잘못되었는지 말씀해 주시겠습니까?
- @Hema No, MnO4- in acidic medium은 항상 감소합니다. Mn2 + (n 계수 = 5)에. 화합물 1 몰에는 MnO4- 2 몰이 포함되어 있으므로 n 계수는 2 * 5 = 10입니다.
Answer
이 질문은 “등가”를 사용하여 해결하도록 요구하지 않습니다. 저는 두더지를 사용하여 보편적 인 방법으로 문제를 해결하려고 시도 할 것입니다. OP가 올바르게 제안했듯이 $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ 및 $ \ ce {H2O2} $ 는 산화 환원 반응입니다. 반응이 발생 했으므로 산성 매질에서 완전히 반응 한 경우 (투명한 용액으로 판단했다고 가정하여 외관으로 관찰한다고 가정) 반쪽 반응은 다음과 같아야합니다.
$$ \ begin {align} \ ce {MnO4- + 8H + + 5e- &-> Mn ^ 2 + + 4H2O} & E ^ \ circ & = \ pu {1.507 V} \\ \ ce {H2O2 & -> O2 (g) + 2H + + 2e-} & E ^ \ circ
= \ pu {-0.695 V} \ end {align} $$
따라서 총 산화 환원 반응은 다음과 같이 작성할 수 있습니다.
$$ \ ce {2MnO4- + 6H + + 5H2O2-> 2Mn ^ 2 + + 5O2 (g) + 8H2O} \ quad E ^ \ circ_ \ mathrm {rxn} = \ pu {0.812 V} $$
양수 $ E ^ \ circ_ \ mathrm { rxn} $ 은 반응이 자발적임을 의미합니다. 또한 $ \ ce {H2O2} $ span 중 $ \ pu {5 mol} $ 이 필요함을 보여줍니다. > $ \ ce {MnO4-} $ 중 $ \ pu {2 mol} $ 와 완전히 반응합니다. . $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ 의 $ \ pu {1 mol} $ 에는 $ \ ce {MnO4-} $ 중 $ \ pu {2 mol} $ , $ \ ce {H2O2} $ 중 $ \ pu {5 mol} $ 가 $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ 중 $ \ pu {1 mol} $ .
불순한 샘플의 $ \ pu {40 g} $ 에 $ x ~ \ pu가 포함되어 있다고 가정합니다. $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ 중 {g} $ . 그러면 샘플에서 $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ 의 양은
$$ \ frac {x ~ \ pu {g}} {\ pu {375 g \ cdot mol-1}} = \ frac {x} {\ pu {375 mol}}. $$
그 금액에 완전히 대응하려면
$$ \ left (5 \ cdot \ frac {x} {375} \ pu { mol} \ right) ~ \ text {of} ~ \ ce {H2O2}. $$
따라서
$$ 5 \ times \ frac {x} {375} \ pu {mol} = \ pu {3 \ frac {mol} {L}} \ times \ pu {125 mL} \ times \ pu {10 ^ {-3} \ frac {L} {mL}} = 3 \ times \ pu {0.125 mol} \ label {eq : 1} \ tag {1} $$
$$ \ 따라서 x = \ pu {\ frac {3 \ times 0.125 \ times 375} {5} g} = \ pu {28.1g} $$
따라서
$$ \ text {% of $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ in the $ \ pu {40 g} $ of sample} = \ frac {28.1} {40} \ times 100 = 70.2 $$
방정식 $ \ eqref {eq : 1} $ 는 귀하의 것과 완전히 동일합니다 (minieq. 사용)
댓글
- ' 화학 방정식도 포함 했으므로 답변을 찬성하겠습니다. // ' 또한 milliequivalents는 감가 상각 된 개념임을 지적합니다.