Redoxreaktioner - Opgaver i Kemi

Side 1

Kemi aflevering

Sæt 2

[navn fjernet] 2.x

1

Opgave 1

Angiv oxidationstal for de enkelte atomer i følgende forbindelser :

Na = 0, fordi det er et grundstof.

Al^{3+} = +III, fordi det er et simpelt ion og oxidationstallet skal være = ladningen.

Na O → Na = +I og O = -II, fordi det er et molekyle skal oxidationstallet være = 0, og O’s

2 2

oxidationstal skal være = -II

CH → C = -IV og H = +I, fordi det er et molekyle og H’s oxidationstal skal være = +I.

4

CHCl → C = +II, H = +I og Cl = -I, fordi det er et molekyle og H skal være = +I og Cl skal være

3 3

= -I.

H PO → H = +I, P = +V og O = -II, fordi det er et molekyle og H skal være = +I og O skal være

3 4 3 4

= -II.

CrO^{2-} → Cr = +VI og O = -II, fordi det er et sammensat ion, skal oxidationstallet være =

4 4

ladningen. Og O skal være = -II.

IO^{5-} → I = +VII og O = -II. Dette er også en sammensat ion og O skal være = -II.

6 6

H O → H = +I og O = -I. Dette er et molekyle og H skal være = +I, her gælder ikke reglen om O.

2 2 2 2

Opgave 2

0,224 g jern(II)sulfat heptahydrat opløses i demineraliseret vand, hvorefter opløsningen fortyndes til 100 mL.

a) Beregn den aktuelle koncentration af Fe^{2+} i opløsningen

Vi skal først finde stofmængden af jern(II)sulfat, dette gøres ved hjælp af formlen

Side 2

Kemi aflevering

Sæt 2

[navn fjernet] 2.x

2

𝑛 =

𝑚

𝑀

𝐻𝑣𝑜𝑟 𝑀 = 55,85 + 32,07 + 16 ∙ 4 = 151,92_{𝑚𝑜𝑙}^{𝑔}

𝑛 = = 0,001474 𝑚𝑜𝑙

0,224 𝑔

151,92_{𝑚𝑜𝑙}^{𝑔}

For at finde koncentrationen skal vi bruge formlen

𝑐 =

𝑛

𝑉

𝑐 = = 0,01474^{𝑚𝑜𝑙}_{𝐿}

0,001474 𝑚𝑜𝑙

100 ∙ 10^{−3} 𝐿
Fe^{2+} (aq) reagerer i sur væske med MnO^{-} (aq) efter reaktionsskemaet:

4

Fe^{2+} (aq) + MnO (aq) → Fe (aq) + Mn^{2+} (aq)

4

- 3+

b) Afstem reaktionsskemaet

+II

  2+     +VII    -      +III 3+     +II  2+
Fe (aq) +   MnO  (aq) →    Fe (aq) +  Mn  (aq)

4

Fe stiger 1 og Mn falder 5. Nu skal der findes en fælles fakta.

5Fe^{2+} (aq) + MnO^{-} (aq) → 5Fe^{3+} (aq) + Mn^{2+} (aq)

4

Nu skal ladningen tjekkes.

Venstre side = +9
Højre side = +17

Det vil sige at vi skal komme nogle hydroner ind, da det er en sur væske.

8H^{+} (aq) + 5Fe^{2+} (aq) + MnO^{-} (aq) → 5Fe^{3+} (aq) + Mn^{2+} (aq) + 4H O (l)

4 2

Side 3

Kemi aflevering

Sæt 2

[navn fjernet] 2.x

3

c) Hvor mange mL 0,0206 M KMnO (aq) skal der anvendes for at oxidere alle Fe^{2+} (aq) i

4

opløsningen til Fe^{3+} (aq) ?

Først skal vi finde stofmængden af MnO^{-}, det gøres ved hjælp af:

4

Vi kender stofmængden for Fe^{2+} i forvejen og vi ved at forholdet mellem MnO^{-} og Fe^{2+} er 1 : 5.

4

Derfor skal Fe^{2+} ’ stofmængde divideres med 5, for at få MnO^{-} ’ stofmængde.

4

𝑛_{𝑀𝑛𝑂_{4}^{−}} = = = 0,00295 𝑚𝑜𝑙

𝑛_{𝐹𝑒} 2+ 0,001474 𝑚𝑜𝑙

5 5

Nu skal vi bruge formlen

𝑉 = 𝑐 ∙ 𝑛

For at finde volumen af KMnO.

4

𝑉 = 0,0206^{𝑚𝑜𝑙}_{𝐿} ∙ 0,000295 𝑚𝑜𝑙 = 0,000006 𝐿
0,000006 𝐿 ∙ 1000 = 0,006 𝑚𝐿

Opgave 3

Hydrogenperoxid anvendes til sårrensning. Oxydol er handelsnavnet for en 3 % opløsning af hydrogenperoxid.

Koncentrationen af Oxydol tjekkes ved redoxtitrering.

Der anvendes 1 mL Oxydol til analysen.

                           -
Først tilsættes overskud af iodid, I

, i sur væske. Herved omdannes hydrogenperoxid ved følgende redoxreaktion

H O (aq) + I^{-} (aq) → H O (l) + I (aq)

2 2 2 2

Side 4

Kemi aflevering

Sæt 2

[navn fjernet] 2.x

4

a) Afstem reaktionsskemaet.

+I

  -I       -I -     +I -II    0
H  O (aq) + I (aq) → H  O (l) + I (aq)

2 2 2 2

O falder med 1 og I stiger med 1. Vores fælles nævner er derfor 1.

H O (aq) + I^{-} (aq) → H O (l) + I (aq)

2 2 2 2

Ladningen:

Venstre side = -2
Højre side = 0

Derfor sætter vi nogle hydroner ind.

2H^{+} (g) + H O (aq) + 2I^{-} → 2H O (l) + I (aq)

2 2 2 2

Den dannede mængde diiod, I

2 2 2 3

, titreres derefter med en 0,1 M Na

S

O opløsning.

I (aq) + S O^{2-} (aq) → I^{-} (aq) + S O^{2-} (aq)

2 2 3 4 6

Der tilsættes stivelse som indikator. I ækvivalenspunktet er der tilsat 17,4 mL Na S O opløsning.

2 2 3

b) Afstem reaktionsskemaet for titreringsreaktionen.

0

       +II -II 2-     -I -    +2,5 -II 2-
I (aq) + S  O  (aq) →  I (aq) + S  O  (aq)

2 2 3 4 6

Det vil sige at I falder 1 og S stiger med 0,5. Vores fælles nævner vil derfor bliver 1. Vi ganger 0,5 med 2.

I (aq) + 2S O^{2-} (aq) → 2I^{-} (aq) + S O^{2-} (aq)

2 2 3 4 6

Vores ladning på begge sider er -4.

Side 5

Kemi aflevering

Sæt 2

[navn fjernet] 2.x

5

c) Beregn Oxydolens koncentration og kommenter resultatet.

Her skal vi bruge formlen

𝑐 =

𝑛

𝑉

Men først skal vi beregne stofmængden, ved hjælp af

𝑛 =

𝑚

𝑀

𝑛 =        = 0,029398 mol
         𝑔
    34,016
         𝑚𝑜𝑙

1 𝑔

m = 1 g, da det er 1 mL der er blevet tilsat.
𝐻_{2} 𝑂_{2} 𝑀 = 1,008 ∙ 2 + 16 ∙ 2 = 34,016_{𝑚𝑜𝑙}^{𝑔}

𝑐 = = 0,029398^{𝑚𝑜𝑙}_{𝐿} 𝑒𝑙. 𝑀

0,029398 𝑚𝑜𝑙

1 𝐿

Dette passer nogenlunde med at det skulle være en 3 % opløsning. For hvis det var 1 liter ville der skulle være 30 g.