$ \ pu {40 g} $ $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ ( mol. wt. = 375) prøve som inneholder noen inerte urenheter i surt medium reageres fullstendig med $ \ pu {125 ml} $ av $ \ pu {3 M} $ $ \ ce {H2O2} $. Hvor stor er prosentandelen av prøven?
Jeg fant faktisk dette spørsmålet i en bok, jeg fant løsningen, men jeg kan ikke forstå det ordentlig. Dette er den første ligningen gitt:
Siden milliekvivalenter på $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ = milliekvivalenter på $ \ ce {H2O2} $ $$ (w / 375) \ times10 \ times1000 = 3 \ times125 \ times2 $$
Jeg forstår RHS som $ 3 \ times125 $ gir antall millimol som multiplisert med n-faktor gir milliekvivalenter. Men hvor kommer LHS fra? Og hva er $ w $? I neste linje er det gitt
$$ \ text {prosent renhet} = (w / 40) \ times100 $$
hvor verdien av $ w $ er hentet fra første ligning. Ville noen forklare dette for meg?
Svar
N-faktoren til $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ er $ \ mathrm {10} $ i reaksjonen ovenfor. Og $ w $ er massen av ren $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ i den urene prøven, det er det vi kreves for å finne for å få% renhet.
Dermed har vi ligningen $$ \ pu {milli-ekvivalenter av \ ce {Ba (MnO4) 2} = mol * n-faktor * 1000} $$ som i ditt tilfelle er $$ \ pu {Meq.of \ ce {Ba (MnO4) 2} = \ frac {w} {375} * 10 * 1000} $$
Kommentarer
- Takk! Jeg vet at dette er en dum tvil, men n-faktor er 10 når MnO4 blir oksidert, ikke sant? Hvordan kan det bli oksidert hvis Ba (MnO4) 2 reagerer med H2O2? Jeg hadde faktisk antatt at n-faktor av forbindelse er 2 siden valens av Ba er 2, vil du fortelle meg hva som var galt med antagelsen min?
- @Hema Nei, MnO4- i surt medium er alltid redusert til Mn2 + (n-faktor = 5). Siden en mol av forbindelsen inneholder 2 mol MnO4-, er n-faktoren 2 * 5 = 10.
Svar
Spørsmålet krever ikke å løse det ved hjelp av «ekvivalenter», jeg skal prøve å løse problemet på en universell måte, ved hjelp av føflekker. Som OP foreslo riktig, reaksjonen av «> $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ og $ \ ce {H2O2} $ er en redoksreaksjon. Siden reaksjonen har funnet sted i surt medium og har reagert fullstendig (forutsatt at observasjon gjøres ved utseende, forutsatt at den ble bedømt av klar løsning), bør de to halvreaksjonene være:
$$ \ begin {align} \ ce {MnO4- + 8H + + 5e- & – > Mn ^ 2 + + 4H2O} & E ^ \ circ & = \ pu {1.507 V} \\ \ ce {H2O2 & – > O2 (g) + 2H + + 2e-} & E ^ \ circ
= \ pu {-0.695 V} \ end {align} $$
Dermed kan total redoksreaksjon skrives som:
$$ \ ce {2MnO4- + 6H + + 5H2O2 – > 2Mn ^ 2 + + 5O2 (g) + 8H2O} \ quad E ^ \ circ_ \ mathrm {rxn} = \ pu {0.812 V} $$
Den positive $ E ^ \ circ_ \ mathrm { rxn} $ betyr at reaksjonen er spontan. Og det viser også at du trenger $ \ pu {5 mol} $ av $ \ ce {H2O2} $ for å reagere fullstendig med $ \ pu {2 mol} $ av $ \ ce {MnO4 -} $ . Siden $ \ pu {1 mol} $ av $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ inneholder $ \ pu {2 mol} $ av $ \ ce {MnO4 -} $ , er det riktig å si at $ \ pu {5 mol} $ av $ \ ce {H2O2} $ ville reagere fullstendig med $ \ pu {1 mol} $ av $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ .
Anta at $ \ pu {40 g} $ av uren prøve inneholder $ x ~ \ pu {g} $ av $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ . Så er mengden av $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ i prøven
$$ \ frac {x ~ \ pu {g}} {\ pu {375 g \ cdot mol-1}} = \ frac {x} {\ pu {375 mol}}. $$
For å reagere helt med det beløpet, trenger du
$$ \ left (5 \ cdot \ frac {x} {375} \ pu { mol} \ right) ~ \ text {of} ~ \ ce {H2O2}. $$
Dermed
$$ 5 \ times \ frac {x} {375} \ pu {mol} = \ pu {3 \ frac {mol} {L}} \ times \ pu {125 mL} \ times \ pu {10 ^ {- 3} \ frac {L} {mL}} = 3 \ ganger \ pu {0,125 mol} \ label {eq: 1} \ tag {1} $$
$$ \ derfor x = \ pu {\ frac {3 \ ganger 0.125 \ ganger 375} {5} g} = \ pu {28.1 g} $$
Dermed
$$ \ text {prosent av $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ i $ \ pu {40 g} $ av eksempel} = \ frac {28.1} {40} \ ganger 100 = 70.2 $$
Merk at ligningen $ \ eqref {eq: 1} $ er nøyaktig den samme som din (med minieq.)
Kommentarer
- Jeg ' Jeg vil stemme svaret ditt siden du også inkluderte den kjemiske ligningen. // I ' Jeg vil også påpeke at milliekvivalenter er et avskrevet konsept.