KOOA05 F3 Reaktioner, stökiometri

1. Halvcellsmetoden – basisk lösning

Ex.: Halvcellsmetoden, redoxformel och koncentration

1. Halvcellsmetoden

Används för basiska lösningar. pH>7. Kan uppta vätejoner, ge bort elektronpar.

  1. Skriv obalanserad reaktionsformel i jonform
  2. Skriv obalanserade halvcellsreaktioner
  3. Fortsätt för varje halvcell med att:
    • a. Balansera allt utom O och H
    • b. Balansera O med H_2O
    • c. Balansera H med H^+
      • cI. Lägg till motsvarande mängd OH^- på båda sidorna
      • cII. Gör vatten av H^+ och OH^-
    • d. Balansera laddningar med elektroner
  4. Gör antalet elektroner lika på båda sidor
  5. Sätt samman halvcellsreaktionerna
  6. Ta bort lika ämne
  7. Kontrollera massbalans och elektroneutralitet!

 

Exempel

Nedan följer exempel.

Ex.: Halvcellsmetoden

Hypoklorit reagerar med Cr(OH)_4^- i basisk lösning varvid det bildas kromatjon och kloritjon. Skriv reaktionen!

Lösning

1. Skriv obalanserad reaktionsformel i jonform:
ClO^-+Cr(OH)_4^-\not\to CrO_4^{2-}+Cl^-

2. Halvcellerna
Delar upp reaktionen i två delar.

Börjar med ClO^- \not\to Cl^-.

2a. Balansering av allt utom O och H. VL:HL nedan.

  •  1:1.

2b. Balansering av O med H_2O.

  • 1:o. Får: ClO^- \not\to Cl^-+H_2O.

2c. Balanserar H med H^+

  • cI. Lägg till H^+. 0:2. Får 2H^++ClO^- \not\to Cl^-+H_2O.
  • cII. Lägger till samma mängd (2) OH^- på båda sidorna. 2OH^-+2H^++ClO^- \not\to Cl^-+H_2O+2OH^-.
  • cIII. Gör vatten av H^+ och OH^-2H_2O+ClO^- \not\to Cl^-+H_2O+2OH^-.

2d. Balansera laddningar med elektroner

  • -1:-3. Lägger in 2 elektroner VL. 2e^-+ 2H_2O+ClO^- \not\to Cl^-+H_2O+2OH^-.

Genomför (2) på halvcellen Cr(OH)_4^-\not\to CrO_4^{2-}.

2a. Balansering 1:1. Ok.

2b. O med H_2O. 4:4. Ok

2c. H med H^+
2cI. 4:0. Cr(OH)_4^-\not\to CrO_4^{2-}+4H^+.
2cII. Samma mängd OH^-4OH^-+Cr(OH)_4^-\not\to CrO_4^{2-}+4H^++4OH^-.
2cIII. Vatten av H^+ och OH^-4OH^-+Cr(OH)_4^-\not\to CrO_4^{2-}+4H_2O.

2d. Samma laddningar. -5:-2. 4OH^-+Cr(OH)_4^-\not\to CrO_4^{2-}+4H_2O + 3e^-.

Har nu alltså de två halvcellsreaktionerna:

  • 2e^-+ 2H_2O+ClO^- \not\to Cl^-+H_2O+2OH^-(*)
  • 4OH^-+Cr(OH)_4^-\not\to CrO_4^{2-}+4H_2O + 3e^-(**)

3. Gör antalet elektroner lika på båda sidor. Detta uppnås genom: 3(*) och 2(**):

  • 6e^-+ 6H_2O+3ClO^- \not\to 3Cl^-+3H_2O+6OH^-
  • 8OH^-+2Cr(OH)_4^-\not\to 2CrO_4^{2-}+8H_2O + 6e^-

4. Sätt samman halvcellsreaktionerna.

VL: 6e^-+ 6H_2O+3ClO^- +8OH^-+2Cr(OH)_4^-\not\to
HL: 3Cl^- + 3H_2O + 6OH^- + 2CrO_4^{2-} + 8H_2O + 6e^-

5. Ta bort lika ämnen

  • e^-. 6:6. Behåll 0.
  • H_2O. 6:3+8=6:11. Behåll 5 HL.
  • OH^-. 8:6. Behåll 2 VL.
  • Får: 3ClO^- +2OH^-+2Cr(OH)_4^- \to 3Cl^- + 2CrO_4^{2-} + 5H_2O

6. Kontrollera massbalans och elektroneutralitet!

  • Cl. 3:3.
  • O. 3+2+8:8+5=13:13. Ok
  • H. 2+8:10=10:10. Ok
  • Cr. 2:2. Ok
  • Elektroneutralitet. (-)(3+2+2:3+4=7:7) Ok!

Ex.: Redoxformel och koncentration

För att bestämma sulfitjonkoncentrationen i ett avloppsvatten titrerades 25,00 ml prov med en 0,02237 mol/l KMnO_4^- lösning (violett färg).
Då 31,46 ml tillsatts av kaliumpermanganatlösningen kvarstod den violetta färgen.
Skriv den balanserade redoxformeln (jonform) för reaktionen i sur lösning om sulfatjon och mangan(II)jon bildas och beräkna koncentrationen sulfitjoner i avloppsvattnet.

Lösning

1. Reaktionsformel

2MnO_4^-+5SO_3^{2-}+6H^+\to Mn^{2+}+5SO_4^{2-}+3H_2O.

2. Stökiometri

\frac{n_{MnO_4^-}}{2}=\frac{n_{SO_3^{2-}}}{5}.

3. Beräkna antalet mol av MnO_3^-.

n_{MnO_3^-}=31,46\cdot 10^{-3}\cdot 0,02237 \text{mol/l}=7,038\cdot 10^{-4} \text{mol}.

4. Beräkna antalet mol SO_4^{2-} per mol MnO_4^2

n_{SO_4^{2-}}=\frac{5}{2}\cdot 7,038\cdot 10^{-4}=1,759\cdot 10^{-3}\text{mol}.

5. Beräkna koncentrationen SO_4^{2-} i provet.

\left[SO_4^{2-}\right]=\frac{1,759\cdot 10^{-3}}{25\cdot 10^{-3}}=7,038\cdot 10^{-2}\text{mol/l}.

Kommentera

E-postadressen publiceras inte. Obligatoriska fält är märkta *

Denna webbplats använder Akismet för att minska skräppost. Lär dig hur din kommentardata bearbetas.