Reações Redox: Problema de Exemplo de Equação Balanceada

Rafe Swan, Getty Images

Este é um exemplo trabalhado problema de reação redox mostrando como calcular o volume e a concentração de reagentes e produtos usando uma equação redox balanceada.

Principais conclusões: Problema de química de reação redox

• Uma reação redox é uma reação química na qual ocorrem redução e oxidação.
• O primeiro passo para resolver qualquer reação redox é balancear a equação redox. Esta é uma equação química que deve ser balanceada para carga e massa.
• Uma vez que a equação redox esteja balanceada, use a razão molar para encontrar a concentração ou volume de qualquer reagente ou produto, desde que o volume e a concentração de qualquer outro reagente ou produto sejam conhecidos.

Revisão Redox Rápida

Uma reação redox é um tipo de reação química na qual vermelho leilão e boi idação ocorrer. Porque elétrons são transferidos entre espécies químicas, formam-se íons. Assim, equilibrar uma reação redox requer não apenas equilibrar a massa (número e tipo de átomos em cada lado da equação), mas também a carga. Em outras palavras, o número de cargas elétricas positivas e negativas em ambos os lados da seta de reação é o mesmo em uma equação balanceada.

Uma vez que a equação esteja balanceada, o razão molar pode ser usado para determinar o volume ou a concentração de qualquer reagente ou produto, desde que o volume e a concentração de qualquer espécie sejam conhecidos.

Problema de Reação Redox

Dada a seguinte equação redox balanceada para a reação entre MnO₄^-e Fe²⁺em solução ácida:

• MnO₄^-(aq) + 5 Fe²⁺(aq) + 8H⁺(aq) → Mn²⁺(aq) + 5 Fe³⁺(aq) + 4H_doisO

Calcule o volume de 0,100 M KMnO₄necessário para reagir com 25,0 cm³0,100 M Fe²⁺e a concentração de Fe²⁺em uma solução se você sabe que 20,0 cm³da solução reage com 18,0 cm³de 0,100 KMnO₄.

Como resolver

Como a equação redox está balanceada, 1 mol de MnO₄^-reage com 5 mols de Fe²⁺. Usando isso, podemos obter o número de mols de Fe²⁺:

• mols de Fe²⁺= 0,100 mol/L x 0,0250 L
• mols de Fe²⁺= 2,50 x 10^-3mol
• Usando este valor:
• mols MnO₄^-= 2,50 x 10^-3mol Fe²⁺x (1 mol MnO₄^-/ 5 mol de Fe²⁺)
• mols MnO₄^-= 5,00 x 10^-4mol MnO₄^-
• volume de 0,100 M KMnO₄= (5,00 x 10^-4mol) / (1,00 x 10^-1mol/L)
• volume de 0,100 M KMnO₄= 5,00 x 10^-3L = 5,00 centímetros³

Para obter a concentração de Fe²⁺perguntado na segunda parte desta pergunta, o problema é trabalhado da mesma maneira, exceto resolvendo para a concentração de íon de ferro desconhecida:

• mols MnO₄^-= 0,100 mol/L x 0,180 L
• mols MnO₄^-= 1,80 x 10^-3mol
• mols de Fe²⁺= (1,80 x 10^-3mol MnO₄^-) x (5 mol Fe²⁺/ 1 mol MnO₄)
• mols de Fe²⁺= 9,00 x 10^-3mol Fe²⁺
• concentração Fe²⁺= (9,00 x 10^-3mol Fe²⁺) / (2,00 x 10^-doisEU)
• concentração Fe²⁺= 0,450M

Dicas para o sucesso

Ao resolver esse tipo de problema, é importante verificar seu trabalho:

• Verifique se a equação iônica está balanceada. Certifique-se de que o número e o tipo de átomos sejam os mesmos em ambos os lados da equação. Certifique-se de que a carga elétrica líquida seja a mesma em ambos os lados da reação.
• Tenha o cuidado de trabalhar com a razão molar entre reagentes e produtos e não com as quantidades em gramas. Você pode ser solicitado a fornecer uma resposta final em gramas. Em caso afirmativo, resolva o problema usando moles e, em seguida, use a massa molecular da espécie para converter entre as unidades. A massa molecular é a soma dos pesos atômicos dos elementos em um composto. Multiplique os pesos atômicos dos átomos por quaisquer subscritos após seu símbolo. Não multiplique pelo coeficiente na frente do composto na equação porque você já levou isso em consideração neste ponto!
• Tenha o cuidado de relatar moles, gramas, concentração, etc., usando o correto número de algarismos significativos .

Fontes

• Schüring, J., Schulz, H.D., Fischer, W.R., Bõttcher, J., Duijnisveld, W.H., eds (1999). Redox: Fundamentos, Processos e Aplicações . Springer-Verlag, Heidelberg ISBN 978-3-540-66528-1.
• Tratnyek, Paul G.; Grundl, Timothy J.; Haderlein, Stefan B., eds. (2011). Química Redox Aquática . Série de Simpósios ACS. 1071. ISBN 9780841226524.