$ \ pu {40 g} $ $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ ( molvikt = 375) prov innehållande vissa inerta föroreningar i surt medium reageras fullständigt med $ \ pu {125 ml} $ av $ \ pu {3 M} $ $ \ ce {H2O2} $. Hur är provets procentuella renhet?
Jag hittade faktiskt den här frågan i en bok, jag hittade dess lösning men jag förstår den inte riktigt. Detta är den första ekvationen som ges:
Eftersom milliekvivalenter på $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ = milliekvivalenter på $ \ ce {H2O2} $ $$ (w / 375) \ times10 \ times1000 = 3 \ times125 \ times2 $$
Jag förstår RHS som $ 3 \ times125 $ ger antalet millimol som multipliceras med n-faktor ger milliekvivalenter. Men var kommer LHS från? Och vad är $ w $? I nästa rad ges
$$ \ text {procent renhet} = (w / 40) \ times100 $$
där värdet $ w $ tas från första ekvationen. Skulle någon snälla förklara detta för mig?
Svar
N-faktorn $ $ ce {Ba (MnO4) 2} $ är $ \ mathrm {10} $ i ovanstående reaktion. Och $ w $ är massan av ren $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ i det orena provet, vilket är vad vi krävs för att hitta för att få% renhet.
Således har vi ekvationen, $$ \ pu {milli-ekvivalenter av \ ce {Ba (MnO4) 2} = mol * n-faktor * 1000} $$ som i ditt fall är $$ \ pu {Meq.of \ ce {Ba (MnO4) 2} = \ frac {w} {375} * 10 * 1000} $$
Kommentarer
- Tack! Jag vet att det här är ett dumt tvivel men n-faktorn är 10 när MnO4- oxideras, eller hur? Hur kan det oxideras om Ba (MnO4) 2 reagerar med H2O2? Jag hade faktiskt antagit att n-faktorn av förening är 2 eftersom valensen av Ba är 2, skulle du snälla berätta för mig vad som var fel med mitt antagande? till Mn2 + (n-faktor = 5). Eftersom en mol av föreningen innehåller 2 mol MnO4- är n-faktorn 2 * 5 = 10.
Svar
Frågan kräver inte att man ska lösa det med ”ekvivalenter”, jag ska försöka lösa problemet på universellt sätt med hjälp av mol. Som OP föreslog korrekt, denna reaktion av $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ och $ \ ce {H2O2} $ är en redoxreaktion. Eftersom reaktionen har ägt rum i surt medium och har reagerat fullständigt (förutsatt att observationen görs genom utseende så förutsatt att den bedömdes av en klar lösning), bör de två halva reaktionerna vara: \ 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} $$
Således kan total redoxreaktion skrivas som:
$$ \ ce {2MnO4- + 6H + + 5H2O2 – > 2Mn ^ 2 + + 5O2 (g) + 8H2O} \ quad E ^ \ circ_ \ mathrm {rxn} = \ pu {0.812 V} $$
Den positiva $ E ^ \ circ_ \ mathrm { rxn} $ betyder att reaktionen är spontan. Och det visar också att du behöver $ \ pu {5 mol} $ av $ \ ce {H2O2} $ att reagera helt med $ \ pu {2 mol} $ av $ \ ce {MnO4 -} $ . Eftersom $ \ pu {1 mol} $ av $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ innehåller $ \ pu {2 mol} $ av $ \ ce {MnO4 -} $ , det är korrekt att säg att $ \ pu {5 mol} $ av $ \ ce {H2O2} $ skulle reagera helt med $ \ pu {1 mol} $ av $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ .
Antag att $ \ pu {40 g} $ av orent prov innehåller $ x ~ \ pu {g} $ av $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ . Mängden $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ i exemplet är då
$$ \ frac {x ~ \ pu {g}} {\ pu {375 g \ cdot mol-1}} = \ frac {x} {\ pu {375 mol}}. $$
För att helt kunna reagera med det beloppet behöver du
$$ \ left (5 \ cdot \ frac {x} {375} \ pu { mol} \ höger) ~ \ text {av} ~ \ ce {H2O2}. $$
Således
$$ 5 \ times \ frac {x} {375} \ pu {mol} = \ pu {3 \ frac {mol} {L}} \ times \ pu {125 mL} \ times \ pu {10 ^ {- 3} \ frac {L} {mL}} = 3 \ gånger \ pu {0,125 mol} \ label {eq: 1} \ tag {1} $$
$$ \ därför x = \ pu {\ frac {3 \ gånger 0.125 \ gånger 375} {5} g} = \ pu {28.1 g} $$
Således
$$ \ text {procent av $ \ ce {Ba (MnO4) 2} $ i $ \ pu {40 g} $ av exempel} = \ frac {28.1} {40} \ gånger 100 = 70.2 $$
Observera att ekvationen $ \ eqref {eq: 1} $ är exakt samma som din (med minieq.)
Kommentarer
- Jag ' Jag kommer att rösta på ditt svar eftersom du också inkluderade den kemiska ekvationen. // I ' Jag påpekar också att milliekvivalenter är ett avskrivet koncept.