KMnO4 용액의 몰농도. 7.22 g Fe + KMnO4 용액 187 mL

KMnO4 용액의 몰농도. 7.22 g Fe + KMnO4 용액 187 mL

 

 

7.22 g의 고체 철(몰질량 = 55.85)을 산성 용액 속에서 완전히 반응시키는데 미지 농도의 KMnO4 용액 187 mL가 필요하였다. KMnO4 용액의 몰농도(M)는?

(단, 미완결 반응식은 H^+(aq) + Fe(s) + MnO4^-(aq) → Fe^3+(aq) + Mn^2+(aq) + H2O(l)이다.)

 

---------------------------------------------------

 

▶ 계산(설명)이 바로 이해되면, 참고는 pass하세요.

( 참고는 이해를 돕기 위한 보충 설명입니다. )

 

 

[방법 1] 당량(eq)수로 계산.

 

H^+(aq) + Fe(s) + MnO4^-(aq) → Fe^3+(aq) + Mn^2+(aq) + H2O(l)

 

Fe의 산화수는 0에서 +3으로, 3 증가.

---> Fe의 당량수 = 3 eq/mol.

 

Mn의 산화수는 +7에서 +2로, 5 감소.

---> MnO4^-의 당량수 = 5 eq/mol.

( 참고 https://ywpop.tistory.com/4105 )

 

 

Fe의 몰질량 = 55.85 g/mol 이므로,

7.22 g Fe의 몰수를 계산하면,

7.22 g / (55.85 g/mol) = 0.129275 mol Fe

( 참고 https://ywpop.tistory.com/7738 )

 

 

Fe의 당량수 = 3 eq/mol 이므로,

몰수를 eq수로 환산하면,

0.129275 mol × (3 eq/mol) = 0.387825 eq Fe

 

 

1당량 대 1당량 반응하므로,

0.387825 eq Fe와 반응한 MnO4^-의 eq수 = 0.387825 eq

 

 

MnO4^-의 당량수 = 5 eq/mol 이므로,

eq수를 몰수로 환산하면,

0.387825 eq / (5 eq/mol) = 0.077565 mol MnO4^-

 

 

몰농도 = 용질 mol수 / 용액 L수

= 0.077565 mol / 0.187 L

= 0.414786 mol/L

= 0.41 M

 

 

 

또는

Fe의 산화수는 0에서 +3으로 3만큼 변화
---> Fe의 당량수 = 3 eq/mol

 

Mn의 산화수는 +7에서 +2로 5만큼 변화
---> Mn의 당량수 = 5 eq/mol

 

Fe의 몰질량 = 55.85 g/mol 이므로,
7.22 g Fe의 몰수를 계산하면,
7.22 g / (55.85 g/mol) = 0.129275 mol Fe

 

1당량 대 1당량 반응하므로,
0.129275 mol × (3 eq/mol) = (? mol/L) × (5 eq/mol) × (0.187 L)
즉, 반응한 Fe의 eq수 = 반응한 KMnO4의 eq수

 

? = (0.129275 × 3) / (5 × 0.187) = 0.414786 mol/L
= 0.41 M

 

---------------------------------------------------

 

[방법 2] 몰(mol)수로 계산.

 

7.22 g Fe의 몰수 = 0.129275 mol Fe

 

 

균형 맞춘 반응식

5Fe + 3MnO4^- + 24H^+ → 5Fe^3+ + 3Mn^2+ + 12H2O

( 식 설명 https://ywpop.tistory.com/8557 )

---> 당량수를 사용해서 화학량론적 계산을 할 때는

균형 맞춘 반응식이 필요 없지만, (이것이 당량 개념의 유일한 장점)

몰수를 사용해서 화학량론적 계산을 할 때는

반드시 균형 맞춘 반응식이 필요하다.

 

 

Fe : MnO4^- = 5 : 3 계수비(= 몰수비) 이므로,

0.129275 mol Fe와 반응하는 MnO4^-의 몰수를 계산하면,

Fe : MnO4^- = 5 : 3 = 0.129275 mol : ? mol

? = 3 × 0.129275 / 5 = 0.077565 mol MnO4^-

 

 

몰농도 = 용질 mol수 / 용액 L수

= 0.077565 mol / 0.187 L

= 0.414786 mol/L

= 0.41 M

 

 

답: 0.41 M