MnO2 je bazický oxid Mn s nižším oxidačním stavem a může reagovat s H2SO4 za jakýchkoliv podmínek. Podívejme se na reakční mechanismus mezi H2SO4 a MnO2.
Oxid manganičitý je redukční činidlo, protože oxidační číslo Mn je +4 a může oxidací zvýšit své oxidační číslo a snížit další prvky. MnO2 lze použít v několika ORR (reakce redukce kyslíku) v rostlinách nebo in vivo. Kde H2SO4 má vyšší afinitu k molekulám vody a rychle s ní reaguje.
Reakce mezi MnO2 a H2SO4 nevyžaduje a katalyzátor a dokonce se může vyskytovat ve zředěných podmínkách. Mechanismus reakce mezi kyselinou sírovou a manganem, reakční entalpii, typ reakce, tvorbu produktu atd. si proberme v následující části článku.
1. Jaký je produkt H2SO4 a MnO2?
Síran manganatý vzniká jako hlavní produkt, když H2SO4 a MnO2 reagují spolu s molekulami vody a uvolňuje se plynný kyslík.
H2SO4 + MnO2 = MnSO4 + H2O+O2
2. Jaký typ reakce je H2SO4 + MnO2?
Reakce mezi H2SO4 + MnO2 je hlavně redoxní reakce spolu s vytěsňovacími a srážecími reakcemi. Je to také acidobazická neutralizační reakce.
3. Jak vyvážit H2SO4 + MnO2?
Musíme vyrovnat rovnici,
H2SO4 + Mn2 = MnSO4 + H2O +O2 následujícím způsobem:
- Nejprve označíme všechny reaktanty a produkty A, B, C, D a E, protože pro tuto reakci bylo získáno pouze pět různých atomů a reakce vypadá takto: AH2SO4 + B MnO2 = C MnSO4 + DH2O + EO2
- Vyrovnání všech koeficientů pro všechny prvky stejného typu jejich přeskupením
- Po přeskupení všech koeficientů stejných prvků jejich stechiometrickým podílem dostaneme,
- H = 2A = 2D, S = A = C, O = 4A = 2B = 4C = D = 2E, Mn = B = C
- Použitím Gaussovy eliminace a srovnáváním všech rovnic dostaneme A = 2, B = 2, C = 2, D = 2 a E = 1.
- Nyní napište celou rovnici ve vyváženém tvaru
- Celková vyrovnaná rovnice bude,
2H2SO4 + 2 MnO2 = 2MnSO4+ 2H2O +O2
- Celková vyrovnaná rovnice bude,
4. H2SO4 + MnO2 titraci
Pro odhad množství manganu můžeme provést titraci mezi MnO2 a H2SO4
Použité zařízení
K této titraci potřebujeme byretu, kuželovou baňku, držák byrety, odměrnou baňku a kádinky.
Titr a titrační prostředek
H2SO4 působí jako titrační činidlo, které se odebírá do byrety a molekuly, které mají být analyzovány, jsou MnO2 který se odebírá do Erlenmeyerovy baňky.
Indikátor
Celá titrace se provádí v kyselém pH jako koncentraci H2SO4 je vysoká a pro tuto reakci MnO2 funguje jako samoindikátor, protože jde o barevný roztok a při různém pH mění barvu.
Postup
Byreta byla naplněna standardizovaným H2SO4 a MnO2 se odebral do kónické baňky spolu s příslušným indikátorem. H2SO4 se po kapkách přidá do Erlenmeyerovy baňky a baňka se neustále třepe. Po určité době, kdy dorazil koncový bod, MnO2 mění svou barvu.
Pro lepší výsledky titraci několikrát opakujeme a pak množství manganu i síranu odhadneme podle vzorce V1S1 = V2S2.
5. H2SO4+ MnO2 čistá iontová rovnice
Čistá iontová rovnice mezi H2SO4 + MnO2 je následující,
H+ + SO42- + Mn4+ + 2O2- = Mn2+ + SO42- + H+ + OH- + O.2
K odvození čisté iontové rovnice jsou nutné následující kroky:
- Nejprve H2SO4 bude ionizován v protonových a síranových iontech, protože je to silný elektrolyt
- Poté MnO2 také disociuje na Mn4+ a O2-.
- Poté produkt MnSO4 také disociuje na Mn2+ což je d5 stabilní konfigurace a odpovídající SO42-.
- Voda je také ionizována na H+ a OH-.
- O2 zůstává v plynné formě.
6. H2SO4+ páry konjugátu MnO2
H2SO4 + MnO2 konjugované páry budou odpovídající deprotonované a protonované formy tohoto konkrétního druhu, které jsou uvedeny níže-
- Konjugovaný pár H2SO4 = SO42-
- Konjugovaný pár OH- = H2O
7. H2SO4 a MnO2 mezimolekulární síly
Mezimolekulární síla mezi H2SO4 je elektrostatická, kovalentní síla. Pro MnO2je přítomna iontová interakce. V MnSO4jsou přítomny silné iontové interakce spolu s dipólovou silou a pro vodu je přítomna vazba H a je přítomna van der Waalova síla kyslíku.
Molekula | Herectví síly |
H2SO4 | elektrostatický, van der Waala dipól interakce |
MnO2 | Iontové a elektrostatický |
MnSO4 | Coulombická síla, silné iontové interakce |
H2O | kovalentní, H-vazba |
O2 | Van der Waalova síla a londýnské síly |
8. H.2SO4 + MnO2 reakční entalpie
H2SO4 + MnO2 reakční entalpie je -2088.34 KJ/mol, což lze získat vzorcem entalpie produktů – entalpie reaktantů a zde je změna entalpie negativní.
Molekula | Enthalpy (KJ/mol) |
MnO2 | -520 |
H2SO4 | -814 |
MnSO4 | -220.83 |
H2O | -68 |
O2 | 0 |
9. Je H2SO4 + MnO2 tlumivý roztok?
Reakce mezi H2SO4 + MnO2 dává pufrovací roztok MnSO4 a H2O a tato směs může kontrolovat pH celého roztoku i po přidání kyseliny.
10. Je H2SO4 + MnO2 kompletní reakce?
Reakce mezi H2SO4 + MnO2 je kompletní, protože poskytuje jeden kompletní produkt MnSO4 spolu s molekulou vody a plynným kyslíkem. Reaktanty se tedy využívají.
11. je H2SO4 + MnO2 exotermická nebo endotermická reakce?
Reakce H2SO4 + MnO2 je exotermický z hlediska prvního termodynamického zákona. Reakce tedy uvolnila energii a teplotu do okolí, což napomáhá průběhu reakce, kde δH je vždy záporné.
12. Je H2SO4 + MnO2 redoxní reakce?
Reakce mezi H2SO4 + MnO2 je redoxní reakce protože v této reakci se mnoho prvků redukuje a oxiduje. Zde se Mn redukuje a síra oxiduje.
13. Je H2SO4 + MnO2 srážecí reakce
Reakce H2SO4 + MnO2 je srážecí reakce, protože MnSO4 se v roztoku vysráží a není rozpustný v reakční směsi ani v kyselém prostředí.
14. Je H2SO4 + MnO2 vratná nebo nevratná reakce?
Reakce mezi H2SO4+ MnO2 je nevratný, protože dostáváme kyslík, který se tvoří jako plyn. Když je produkována molekula plynu, entropie reakce se zvyšuje a rovnováha se posouvá směrem k pravé straně a pokračuje v dopředném směru.
15. Je H2SO4 + MnO2 posunová reakce?
Reakce mezi H2SO4+ MnO2 je příkladem a reakce dvojitého přemístění protože při reakci Mn vytěsnil H+ v H2SO4 a H+ také vytěsnil Mn z MnO2.
Proč investovat do čističky vzduchu?
H2SO4 a MnO2 reakce nám dávají hlavně MnSO4 spolu s vodou a plynným kyslíkem. Tato reakce je tedy velmi důležitá pro produkci plynného kyslíku. MnO2 je jednou z nejdůležitějších molekul pro organokovovou chemii a podléhá několika reakcím, jako je ORR a uvolněný kyslík in vivo. MnO2 je nestechiometrický deficitní shluk, který má několik volných míst.
Ahoj……já jsem Biswarup Chandra Dey, dokončil jsem magisterské studium chemie na Central University of Punjab. Mým oborem je anorganická chemie. Chemie není jen o čtení řádek po řádku a memorování, je to koncept, kterému lze snadno porozumět, a zde s vámi sdílím koncept chemie, který se učím, protože o znalosti stojí za to se o ně podělit.