平衡「鈰離子」氧化「錫離子」的方程式

化學原理啟迪63

1.     【範例】鈰ceriumⅣ 是很強的氧化劑，它會接受1個電子還原為鈰ceriumⅢ：Ce ⁴⁺(aq) + e^－→Ce³⁺(aq)

2.     我們用含有「Ce⁴⁺鈰離子」的溶液，去滴定含有未知濃度的「Sn²⁺錫離子」的溶液，「鈰離子Ce⁴⁺」會氧化「Sn²⁺錫離子」成「Sn⁴⁺錫離子」。

3.     1.00L的未知濃度的「Sn²⁺錫離子」溶液，需要46.45ml的0.1050M的「鈰離子Ce⁴⁺」溶液，才能達到滴定終點（化學計量平衡）。計算這個溶液的「Sn²⁺錫離子」濃度。

4.     【解決】這個滴定反應尚未平衡的方程式是：

Ce⁴⁺(aq)+ Sn²⁺(aq) → Ce³⁺(aq) + Sn⁴⁺(aq)

5.     平衡的方程式是：

2Ce⁴⁺(aq)+ Sn²⁺(aq) → 2Ce³⁺(aq) + Sn⁴⁺(aq)

6.     我們可以從滴定溶液「鈰離子Ce⁴⁺」的體積和莫耳濃度，得到「鈰離子Ce4+」的莫耳數：

46.45ml ×(1L/1000ml)×(0.1050mlCe⁴⁺/L) = 4.877×10^－3 mol Ce⁴⁺

7.     「Sn²⁺錫離子」的莫耳數，可利用平衡過的方程式，所呈現的比例關係求出：

(4.877×10^─3 mol Ce⁴⁺) ×(1mol Sn²⁺/2molCe⁴⁺)=2.439×10^─3  mol Sn²⁺

這就是在1L溶液裡的「Sn²⁺錫離子」的莫耳數。

8.     所以，未知溶液的「Sn²⁺錫離子」濃度是：

莫耳濃度＝molSn²⁺/L溶液＝(2.439×10 -3mol Sn²⁺/1.00L)

=2.44×10^─3 M

n   翻譯編寫Steven S. Zumdahl 《Chemical Principles》

 

徐弘毅：

1.     這個滴定反應未平衡的方程式是：

Ce⁴⁺(aq)+ Sn²⁺(aq) → Ce³⁺(aq) + Sn⁴⁺(aq)

2.     像我這樣死背規則的人，就會依照半反應的平衡規則告訴自己：1.先平衡元素。2.平衡電子。

3.     既然反應前後的元素鈰Ⅳ與錫的莫耳單位都是1，那元素就平衡了，但是電荷沒有平衡，那就在反應後加上1個電子，就平衡了：

4.     Ce⁴⁺(aq)+ Sn²⁺(aq) → Ce³⁺(aq) + Sn⁴⁺(aq) +e^－

5.     這個想法是錯的，為什麼？氧化還原反應，是指電子從某個化合物轉移到另一個化合物，這個方程式出現孤伶伶的電子，沒有歸宿，這不是平衡的方程式。

6.     會出現這種錯誤的原因是，沒有按照半反應的步驟思考。

7.     鈰ceriumⅣ 是很強的氧化劑，它會接受1個電子還原為鈰ceriumⅢ，所以：

氧化半反應：Ce ⁴⁺(aq) + e^－→Ce³⁺(aq)

8.     Ce ⁴⁺是從Sn²⁺身上吸走電子，使Sn²⁺變為Sn⁴⁺，所以：

9.     還原半反應：Sn²⁺(aq) →Sn⁴⁺(aq) +2e^－

10.  當這二個半反應要合而為一的時候，要用觀察法，使二個半反應的「電子e^－」數量一樣。

11.  「鈰Ce ⁴⁺離子」的還原半反應，只有吸收1個電子，但是，「Sn²⁺錫離子」卻失去2個「電子e^－」，所以，應該調整讓「鈰Ce ⁴⁺離子」吸收的電子等於「Sn²⁺錫離子」失去的電子：

氧化半反應：2Ce ⁴⁺(aq) +2 e^－ → 2Ce³⁺(aq)

12.  二個半反應相加，消去反應前後一樣的部分：

2Ce ⁴⁺(aq) +2 e^－ +Sn²⁺(aq)→ 2Ce³⁺(aq) + Sn⁴⁺(aq) +2e^－

13.  得到平衡的方程式：

2Ce⁴⁺(aq)+ Sn²⁺(aq) → 2Ce³⁺(aq) + Sn⁴⁺(aq)

14.  富蘭克林：疏忽，有時候比缺乏知識更有害。因為缺少馬蹄釘的疏忽，失去了馬蹄鐵，因而失去了馬，結果被敵人追上，殺了。歸根結底，完全是為了捨不得多釘一個馬蹄釘。

15.  富蘭克林：一個人失敗的最大原因，是對自己的能力不敢充分信任，甚至一直害怕自己會失敗。

16.  富蘭克林：心智敏捷，並不一定是長處；一個鐘擺的功能，不在於快速，而在於準確。