$ \ pu {40 g} $ $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ ( mol. mas. = 375) próbka zawierająca pewne obojętne zanieczyszczenia w środowisku kwaśnym jest całkowicie przereagowana z $ \ pu {125 mL} $ $ \ pu {3 M} $ \ ce {H2O2} $. Jaka jest procentowa czystość próbki?
Właściwie znalazłem to pytanie w książce, znalazłem jego rozwiązanie, ale nie mogę go właściwie zrozumieć. To jest pierwsze podane równanie:
Ponieważ miliekwiwalenty $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ = miliekwiwalenty $ \ ce {H2O2} $ $$ (w / 375) \ times10 \ times1000 = 3 \ times125 \ times2 $$
RHS rozumiem jako 3 $ \ times125 $ daje liczbę milimoli, która pomnożona przez współczynnik n daje miliekwiwalenty. Ale skąd się bierze LHS? A co to jest $ w $? W następnym wierszu podano
$$ \ text {procent czystości} = (w / 40) \ times100 $$
gdzie wartość $ w $ jest pobierana z pierwsze równanie. Czy ktoś mógłby mi to wyjaśnić?
Odpowiedź
Współczynnik n $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ to $ \ mathrm {10} $ w powyższej reakcji. A $ w $ jest masą czystego $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ w zanieczyszczonej próbce, którą musimy znaleźć w celu uzyskania% czystości.
Mamy więc równanie $$ \ pu {milli-ekwiwalenty \ ce {Ba (MnO4) 2} = mole * współczynnik n * 1000} $$, które w twoim przypadku wynosi $$ \ pu {Meq.of \ ce {Ba (MnO4) 2} = \ frac {w} {375} * 10 * 1000} $$
Komentarze
- Dziękuję! Wiem, że to głupie wątpliwości, ale współczynnik n wynosi 10, kiedy MnO4- utlenia się, prawda? Jak może się utleniać, jeśli Ba (MnO4) 2 reaguje z H2O2? Właściwie założyłem, że współczynnik n związku wynosi 2, ponieważ wartościowość Ba wynosi 2, czy możesz mi powiedzieć, co było nie tak z moim założeniem?
- @Hema Nie, MnO4- w środowisku kwaśnym jest zawsze zmniejszone do Mn2 + (współczynnik n = 5). Ponieważ jeden mol związku zawiera 2 mole MnO4-, współczynnik n wynosi 2 * 5 = 10.
Odpowiedź
Pytanie nie wymaga rozwiązania go za pomocą „odpowiedników”, spróbuję rozwiązać problem w sposób uniwersalny, używając moli. Jak poprawnie zasugerował OP, ta reakcja $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ i $ \ ce {H2O2} $ to reakcja redoks. Ponieważ reakcja miała miejsce w środowisku kwaśnym i przereagował całkowicie (zakładając, że obserwacja jest dokonywana na podstawie wyglądu, więc zakładając, że została oceniona przez klarowny roztwór), dwie połowy reakcji powinny wyglądać następująco:
$$ \ begin {align} \ ce {MnO4- + 8H + + 5e- & – > Mn ^ 2 + + 4H2O} & E ^ \ circ & = \ pu {1.507 V} \\ \ ce {H2O2 & – > O2 (g) + 2H + + 2e-} & E ^ \ circ
= \ pu {-0.695 V} \ end {align} $$
Zatem całkowitą reakcję redoks można zapisać jako:
$$ \ ce {2MnO4- + 6H + + 5H2O2 – > 2Mn ^ 2 + + 5O2 (g) + 8H2O} \ quad E ^ \ circ_ \ mathrm {rxn} = \ pu {0.812 V} $$
Dodatnia $ E ^ \ circ_ \ mathrm { rxn} $ oznacza, że reakcja jest spontaniczna. Pokazuje również, że potrzebujesz $ \ pu {5 mol} $ $ \ ce {H2O2} $ aby całkowicie zareagować z $ \ pu {2 mol} $ z $ \ ce {MnO4 -} $ . Ponieważ $ \ pu {1 mol} $ z $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ zawiera $ \ pu {2 mol} $ of $ \ ce {MnO4 -} $ , poprawnie powiedz, że $ \ pu {5 mol} $ z $ \ ce {H2O2} $ całkowicie zareaguje $ \ pu {1 mol} $ z $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ .
Załóżmy, że $ \ pu {40 g} $ zanieczyszczonej próbki zawiera $ x ~ \ pu {g} $ z $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ . Następnie kwota $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ w próbce wynosi
$$ \ frac {x ~ \ pu {g}} {\ pu {375 g \ cdot mol-1}} = \ frac {x} {\ pu {375 mol}}. $$
Aby całkowicie zareagować z tą kwotą, potrzebujesz
$$ \ left (5 \ cdot \ frac {x} {375} \ pu { mol} \ right) ~ \ text {of} ~ \ ce {H2O2}. $$
Zatem
$$ 5 \ times \ frac {x} {375} \ pu {mol} = \ pu {3 \ frac {mol} {L}} \ times \ pu {125 mL} \ times \ pu {10 ^ {- 3} \ frac {L} {mL}} = 3 \ times \ pu {0,125 mol} \ label {eq: 1} \ tag {1} $$
$$ \ Dlatego x = \ pu {\ frac {3 \ times 0,125 \ times 375} {5} g} = \ pu {28.1 g} $$
Zatem
$$ \ text {procent $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ w $ \ pu {40 g} $ próbki} = \ frac {28.1} {40} \ times 100 = 70,2 $$
Zwróć uwagę, że równanie $ \ eqref {eq: 1} $ jest dokładnie taki sam jak twój (z minieq.)
Komentarze
- Ja ' zagłosuję za Twoją odpowiedzią, ponieważ uwzględniłeś również równanie chemiczne. // I ' Zwrócę również uwagę, że miliekwiwalenty to koncepcja przestarzała.