Восстановитель окислитель
З апишем уравнения полуреакций для процессов окисления и восстановления:
Fe2+ – e = Fe3+
MnO4– + 8H+ + 5e = Mn2+ + 4H2O
В справочнике найдем значения соответствующих окислительно-восстановительных потенциалов:
F
e2+
–
e
= Fe3+; о
= 0,77 В
M
nO4–
+ 8H+
+ 5e
= Mn2+
+ 4H2O; о
= 1,51 В
Р ассчитаем разность потенциалов окислителя и восстановителя:
о = 1,51 – 0,77 = 0,74 В
С делаем вывод о возможности протекания процесса в прямо направлении.
Реакция может протекать в прямом направлении, так как ∆φ > 0.
Для подтверждения сделанного вывода можно рассчитать изменение энергии Гиббса:
Go = -nFо = -5 965000,74 = -357050 Дж = -357 кДж
Задание: подоберите условия для осуществления реакции окисления соляной кислоты дихроматом калия:
K2Cr2O7 + HCl CrCl3 + Cl2 + KCl + H2O
О пределим степени окисления элементов и найдем окислитель и восстановитель:
K
восстановитель
2 O7 + H
2(SO4)3
+ Cl2
+ KCl + H2O
окислитель
З апишем уравнения полуреакций для процессов окисления и восстановления:
Cr2O72– + 14Н+ = 2Сr3+ + 7Н2О
2Cl– = Cl2
У кажем значения стандартных окислительно-восстановительных потенциалов:
Cr2O72- + 14Н+ = 2Сr3+ + 7Н2О; φо = 1,33 В
2Cl– = Cl2; φо = 1,36 В
Р ассчитаем разность потенциалов окислителя и восстановителя:
о = 1,33 – 1,36 = -0,03 В
С делаем вывод о возможности протекания процесса в прямом направлении.
Реакция не может протекать в прямом направлении при стандартных условиях, так как ∆φ < 0.
Подберем условия для практического осуществления процесса.
|
Вопрос!
|
|
Почему дихромат калия и соляная кислота в растворе с концентрацией
1 Моль/л (м) не взаимодействуют друг с другом?
Но, если к 1м раствору дихромата калия прилить более концентрированный, например, 2м раствор соляной кислоты, то начинается самопроизвольная реакция.
Объяснение
Значение окислительно-восстановительного потенциала зависит от температуры и концентрации раствора. Эта зависимость описывается уравнением Нернста:
где:
φ – окислительно-восстановительный потенциал (электродный потенциал) при нестандартных условиях;
φ0 – окислительно-восстановительный потенциал (электродный потенциал) при стандартных условиях;
Стандартные условия – это условия протекания реакции при постоянстве температуры и давления системы. За стандартную может быть принята любая температура, если она в ходе реакции поддерживается постоянной. Как правило значением стандартной температуры считают 298 К. Стандартное давление равно 1.105 Па при отсутствии газообразных веществ в реакции. Если в процессе участвуют газообразные вещества (реагенты или продукты), то давление каждого из них поддерживается равным 1.105 Па. Стандартная концентрация раствора равна 1 моль/л.
n – число передаваемых электронов (наименьшее общее кратное);
F – постоянная Фарадея (96500 Кл);
[ок. форма] и [восстан. форма] – концентрация окисленной и восстановленной форм вещества, участвующего в полуреакции.
Е
сли
в уравнение Нернста подставить числовые
значения констант R
и F
и перейти от натуральных
логарифмов
к десятичным,
то при T
= 298K получим
Окислительная способность вещества (иона) проявляется в большей степени у того вещества (иона), у которого окислительно-восстановительный потенциал () имеет большее значение.
Например, из двух веществ перманганат-ион и оксид марганца(IV):
MnO4+ 8 H+ + 5 e = Mn2+ + 4 H2O; . = + 1,531 В
MnО2(кр.) + 4 Н+ + 2 e = Mn2+ + 2 H2O; . = + 1,239 В
Более сильным окислителем в кислой среде является ион MnO4, так как полуреакция его восстановления характеризуется более высоким значением стандартного потенциала (+ 1,531 В).
Восстановительная способность вещества (иона) тем выше, чем меньше значение стандартного потенциала полуреакции, в которой данное вещество (ион) является восстановленной формой (продуктом).
Так, из двух веществ цинк и иодид-ион:
Zn2+ + 2 e = Zn; = 0,763 В
I2(т) + 2 e = 2 I; = + 0,535 В
более сильным восстановителем будет цинк, полуреакция образования которого из катионов цинка (II) характеризуется более низким значением стандартного потенциала ( 0,763 В).