Условные потенциалы. Влияние кислотности на направление окислительно-восстановительных реакций

Стандартный потенциал – это потенциал при условии, что концентрации всех участвующих в полуреакции веществ равны 1 моль/л. Если в полуреакции участвуют ионы водорода, то и концентрация ионов водорода равна 1 моль/л, т.е. среда сильно кислая. В этом случае кислотность среды оказывает существенное влияние на возможность и направление реакции. Для оценки направления реакции в этом случае необходимо пользоваться не стандартными потенциалами, а условными стандартными потенциалами. Рассмотрим окислительно-восстановительную пару Cr₂O₇^2-/Cr³⁺:

Cr₂O₇^2- +14H⁺ +6e ® 2Cr³⁺ +7H₂O.

Запишем уравнение Нернста:

E=E⁰+0,059/6 lg[Cr₂O₇^2-]·[H⁺]¹⁴/[Cr³⁺]²

При условии постоянства концентрации ионов водорода в процессе реакции, это выражение переписывают в виде:

E=E⁰+0,059/6 lg[H⁺]¹⁴+0,059/6 lg[Cr₂O₇^2-]/[Cr³⁺]² =

=E⁰+0,059·14/6 lg[H⁺]+0,059/6 lg[Cr₂O₇^2-]/[Cr³⁺]²=

=E⁰-0,059·14/6 рН+0,059/6 lg[Cr₂O₇^2-]/[Cr³⁺]²=

В этом случае первое и второе слагаемые постоянны. Их объединяют и называют условным стандартным потенциалом: E⁰’= E⁰-0,059·14/6 рН.

Рассчитаем условный потенциал пары Cr₂O₇^2-/Cr³⁺ при рН 6:

E⁰’= E⁰-0,059·14/6 рН= 1,33-[0,059·14/6]×6=0,504В.

При рН 6 мы не сможем окислить бихроматом бромиды, железо(II), йодиды, которые могли окислить при рН 0. При рН 6 можно окислить лишь олово(II).

Глубина протекания окислительно-восстановительных реакций

Количественно оценить направление протекания окислительно-восстановительной реакции, а также глубину ее протекания можно рассчитав константу равновесия реакции.

Для реакции окисления железа(II) бихроматом калия

Cr₂O₇^2- +14Н⁺ +6е ® 2Cr³⁺ + 7 Н₂О            1

Fe²⁺ -e ® Fe³⁺                                      6

Cr₂O₇^2-+6 Fe²⁺ + 14Н⁺ ® 2Cr³⁺ + 6Fe³⁺ + 7 Н₂О

выражение для константы имеет вид:

Кр=[Cr₂O₇^2-]·[Fe²⁺]⁶·[H⁺¹⁴]/[ Cr³⁺]²·[ Fe³⁺]⁶·.

Значение константы окислительно-восстановительной реакции можно рассчитать по формуле:

     [E^0’_ox-E^0’_red]×n/0,059

Кр=10,

где: n –общее число электронов,

E^0’_ox – условный потенциал предполагаемого окислителя,

E^0’_red - условный потенциал предполагаемого восстановителя.

Если Кр>1 идет прямая реакция,

если Кр<1 – идет обратная реакция.

В случае, если Кр>10⁶ прямая реакция протекает нацело.

Рассчитаем константу равновесия реакции окисления железа(II) бихроматом при рН 0 и 6.

рН 0 lgКр= [1,33-0,771]×6/0,059=56,8; Кр=10[56,8]-протекает нацело.

рН 6 lgКр= [0,504-0,771]×6/0,059=-27,15; Кр=10[-27,15]-протекает в обратном направлении, т.е. хром(III) восстанавливает железо(III).

 

 

---

Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 137; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!