Brauche Hilfe bei der Nernst Gleichung (Chemie)?
Hallo,
Ich habe folgendes Problem:
Formulieren Sie eine Reaktionsgleichung für die Reduktion von Permanganat mit Fe2+ - Ionen, die dabei zu Fe3+ - Ionen oxidiert werden. Berechnen Sie nun das elektrochemische Potenzial einer Lösung von Kaliumpermanganat (158.04 mg) nach der Reaktion mit 695.15 mg FeSO4 . 7 H2O. Die Reaktionslösung wurde mit verdünnter Schwefelsäure zubereitet und wurde nach der Reaktion auf 100 mL aufgefüllt, pH = 2, E° für das Redoxsystem MnO4-/Mn2+ im sauren Medium ist 1.51 V.
Stellen Sie auch für das Redoxsystem Fe3+/Fe2+ die Nernst´sche Gleichung auf und überlegen Sie, ob das Fe2+ vollständig zu Fe3+ oxidiert werden konnte. (Tipp. Überlegen Sie, wie sich das Halbzellenpotenzial dieser Fe3+/Fe2+ - Halbzelle entwickeln würde, wenn wirklich alles Fe2+ zu Fe3+ oxidiert werden könnte und stoppen Sie diese Reaktion dort, wo die Fe3+/Fe2+ - Halbzelle das gleiche Potenzial erreicht wie Sie es für die Permanganat/Mn2+ - Halbzelle ausgerechnet haben). E° für Fe3+/Fe2+ = 0.77 V.
Reaktionsgleichung:
KMnO4 + 5Fe2+ + 8 H+ -> K+ + Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O
Fe2+ -> Fe3+ + e-
Stoffmenge Kaliumpermanganat:
1 mmol
Stoffmenge FeSO4 7 H2O:
2,5 mmol
2,5 mmol FeSO4 7H2O reduzieren 0,5 mmol Permanganat, da 1 mmol Permanganat 5 mmol e- benötigt um vollständig reduziert zu werden
2,5 mmol FeSO4 7H2O geben 2,5 mmol Elektronen ab
Gleichung
E = 1,51 V + 0,059V / 5 x log (0,5 x 0,01^8/ 0,5)
E = 1,3121V
Gleichung für Fe2+ / Fe3+
E = 0,77 + 0,059V x log (Fe3+ / Fe2+)
Meine Frage ist, was würde passieren wenn das ganze Fe2+ zu Fe3+ oxidiert wird
2 Antworten
letzte Zeile: es fehlen die Konzentrationen der Eisenionen.
E = 0,77 + 0,059V x log ( c(Fe3+) / c(Fe2+) )
nun merkst du sicher, was passiert ...
c(Fe2+) wird immer kleiner und damit wird der log-Ausdruck immer größer. Die Potentialdifferenz (Spannung) zwischen den Elektroden wird also kleiner und wenn U = 0 V ist, dann ist das das Ende der Reaktion.
...0,059: da fehlt die Einheit V: ...0,059V * log(...)
ja, das ist die richtige Richtung. Sie zeigt dir, dass das Potential der Fe³+7Fe²+ Halbzelle dramatisch steigt. Hier ist allerdings das Potential schon größer als das der anderen Halbzelle. Das Ende der Reaktion wird erreicht, wenn alle Stoffe (praktisch) verbraucht sind. Du kannst ja (aus reiner Lust) mit dem Bruch im log spielen, bis du nahe bei E = 1,3121V bist.
Die Reaktion geht nur bis dahin die Spannung 0 V wird, also EFe3+/Fe2+ = auch 1,31 V
1,31=0,77+ logCFe3+/CFe2+
CFe3+/CFe2+=3,47
Das bedeutet, dass das Fe2+ vollständig zu Fe3+ nicht oxidiert werden konnte.
Ich habe bei der letzten Gleichung für Fe2+/Fe3+ folgendes eingesetzt um die Spannung von ungefähr 1,3121 V zu bekommen
E = 0,77V + 0,059 x log (2,499999999 / 0,000000001)
E = 1,3244 V
Stimmt das so?