Gruß chemweazle,
Zu
Vollständige Oxidation/ Stöchiometrie
Kann mir jemand erklären, wie ich hier vorgehen muss? Bei Eisen(II)- kann man sich die Lösung aussuchen. Es geht hier hauptsächlich um das Verständnis. Ich komme aber nicht weiter. Daher wäre ich für einen Rechenweg dankbar.
Natriumdichromat (Lösung A) reagiert mit einer Eisen(II)-Lösung (Lösung B).
Lösung A: c = 0,5 mol/L c
Lösung B: c = 0,25 mol/L, V = 1,5 m3
Welches Volumen von Lösung A wird benötigt, um Lösung B vollständig zu oxidieren?
Problem/Ansatz:
An erster Stelle würde ich eine Reaktionsgleichung aufstellen und dann das Verhältnis zwischen A und B ausrechnen. Aber wie soll man hier generell die Reaktionsgleichung aufstellen?
Genau, dann anhand der stöchiometrischen Faktoren das Stoffmengenverhältnis bestimmen.
Wichtig ist es, zu wissen, daß Dichromat nur im sauren Millieu oxidiert. Beim Permanganat gibt es zwei Möglichkeiten. Es kann im alkalischer und schwach saurer Lösung unter Reduktion zu Mn(IV) und in stark saurer Lösung unter Reduktion zu Mn(II) oxidieren.
Das Dichromat(Farbe: orange) wird in stark saurer Lösung zu Cr(III), Farbe: meist grün, reduziert.
1 mol Dichromationen kann als Oxidationsmittel 6 mol Elektronen aufnehmen, dabei werden 2 mol Cr(III)-Ionen gebildet. Bei der Oxidation von 1 mol Eisen(II)-Ionen zu Eisen(III)-Ionen wird 1 mol Elektronen an das Oxidationsmittel abgegeben. Also oxidiert 1 mol Dichromat 6 mol Eisen /II)-Ionen zu 6 mol Fe(III)-Ionen.
Redox-Teilgleichungen
Reduktion des Ox.-Mittels Dichromat zu Cr(III)
Cr2O7(2-) + 6 e(-) + 14 H(+) → 2 Cr(3+)(aq) + 7 H2O
Oxidation des Red.-Mittels Fe(II) zu Fe(III)
Fe(2+)(aq) → Fe(3+)(aq) + e(-)
| Cr2O7(2-) + 6 e(-) + 14 H(+) | → | 2 Cr(3+)(aq) + 7 H2O | | ( mal 1 ) |
| Fe(2+)(aq) | → | Fe(3+)(aq) + e(-) | | ( mal 6 ) |
| Cr2O7(2-) + 6 e(-) + 14 H(+) + 6 Fe(2+)(aq) | → | 2 Cr(3+)(aq) + 7 H2O + 6 Fe(3+)(aq) + 6 e(-) | Summation und Kürzung |
| Cr2O7(2-) + 14 H(+) + 6 Fe(2+)(aq) | → | 2 Cr(3+)(aq) + 7 H2O + 6 Fe(3+)(aq) | Gesamtredoxgleichung |
Stöchiometrie:
1 mol Dichromationen reagiert mit 6 mol Eisen(II)-Ionen zu 2 mol Cr(III)-Ionen. Das Stoffmengenverhältnis von Dichromat zu Eisen(II) entspricht dem Verhältnis der Stöchiometrischen Koeffizieneten, das ist 1 : 6.
| $$\frac{n(Cr_{2}O_{7}^{(2-)})}{n(Fe^{(2+)})} = \frac{1}{6}$$ | Gl. 1 |
| $$n(Cr_{2}O_{7}^{(2-)}) = \frac{1}{6}\cdot n(Fe^{(2+)})$$ | Gl. 2 |
Nun kann man mit den gegeben Konzentrationen an Dichromatlösung und Eisen(II)-Lösung das Volumenverhältnis zum Beispiel von V(Cr2O7(2-)) zu V( Fe(2+)) bestimmen.
Mit Stoffmenge ist gleich Konzentration mal Volumen, n = c * V ergibt sich für Gl. 2:
$$c(Cr_{2}O_{7}^{(2-)})\cdot V(Cr_{2}O_{7}^{(2-)}) = \frac{1}{6}\cdot c(Fe^{(2+)})\cdot V(Fe^{(2+)})$$
Die Werte der Konzentrationen eingesetzt, ergibt zunächst:
Lösung A: c(Cr2O7(2-)) = 0,5 mol / l = (1⁄2 ) mol / l
Lösung B: c(Fe(2+)) = 0,25 mol / l = (1⁄4 ) mol / l
$$\frac{1}{2}\cdot \frac{mol}{l}\cdot V(Cr_{2}O_{7}^{(2-)}) = \frac{1}{6}\cdot 0,25\cdot \frac{mol}{l}\cdot V(Fe^{(2+)})$$
$$\frac{V(Cr_{2}O_{7}^{(2-)})}{V(Fe^{(2+)})} = 2\cdot \frac{l}{mol}\cdot \frac{1}{6}\cdot 0,25\cdot \frac{mol}{l}$$
$$\frac{V(Cr_{2}O_{7}^{(2-)})}{V(Fe^{(2+)})} = 2\cdot \frac{1}{6}\cdot \frac{1}{4} = \frac{1}{12}$$
Das Volumenverhältnis von Dichromatlösung zu Eisen(II)-Lösung beträgt 1 : 12, weil das Konzentrationsverhältnis von Dichromatlösung zu Eisen(II)-Lösung 1 : 2 ist, und das Stoffmengenverhältnis von Dichromat zu Eisen(II) 1 : 6 beträgt.
V(Cr2O7(2-)) = (1⁄12 ) * V(Fe(2+))
Beispiele:
Für V(Fe(2+)) = 15 ml, ⇒ V(Cr2O7(2-)) = 15⁄12 ml = 5⁄4 ml = 1,25 ml
Oder $$V(Fe^{(2+)}) = 1,5 m^{3}$$
$$V(Cr_{2}O_{7}^{(2-)}) = \frac{3}{2}\cdot \frac{1}{12}\cdot m^{3} = \frac{1}{6}\cdot m^{3}$$
