15 faktů o H2SO4 + MnO2: Co, jak vyvážit a často kladené otázky

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 taktoAH2SO4 + 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

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 V1S= 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.

MolekulaHerectví
síly
H2SO4elektrostatický,
van der Waala
dipól
interakce
MnO2Iontové a
elektrostatický
MnSO4Coulombická síla,
silné iontové
interakce
H2Okovalentní,
H-vazba
O2Van der Waalova síla
a londýnské síly
Mezimolekulární 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.

MolekulaEnthalpy
(KJ/mol)
MnO2-520
H2SO4-814
MnSO4-220.83
H2O-68
O20
Entalpie reaktantů a Produkt

9. Je H2SO4 + MnO2 tlumivý roztok?

Reakce mezi H2SO4 + MnOdává 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 MnSOspolu 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.

Snímek obrazovky 2022 11 25 211006
Redoxní schéma
H2SO4 a MnO2 Reakce

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.

Snímek obrazovky 2022 11 25 210912
Reakce dvojitého vytěsnění

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.