Окислительно-восстановительных реакций

Возможность самопроизвольного превращения веществ в окислительно-восстановительных реакциях может быть определена по изменению свободной энергии в системе. Если DG < 0, то реакция протекает при обычных условиях самопроизвольно.

DG = - nF ^. Е°,

где n – число электронов, переходящих от восстановителя к окислителю;

F – число Фарадея, равное 96500 кулонов.

Е° = φ°_{окислителя} - φ °_{восстановителя}.

Е° - стандартная разность потенциалов при стандартных условиях (С_М = 1 моль/л, р = 1 атм, Т = 273 К).

Возможность протекания ОВР зависит от разности потенциалов окислителя и восстановителя. Окислительно-восстановительный потенциал характеризует работу, затрачиваемую на отрыв электронов при окислении восстановителя.

При самопроизвольном протекании процесса разность потенциалов:

DЕ° > 0, так как φ °_{окислителя} > φ °_{восстановителя}.

Пример. Возможен ли самопроизвольный процесс между H₂S и FeCl₃?

H₂S^-2 + 2Fe³⁺Cl₃ = S⁰ + 2Fe⁺²Cl₂ + 2HCl

Восстановитель S^-2 - 2ē = S⁰ 1

Окислитель Fe⁺³ + 1ē = Fe⁺² 2

У серы S^-2 низшая степень окисления, поэтому по отношению к FeCl₃ она играет роль восстановителя, окисляясь до свободной серы. Частица Fe⁺³ окисляется до Fe⁺². Число электронов, переходящих от S^-2 к Fe⁺³ равно 2 (n = 2).

DЕ° = φ °_{окислителя} - φ °_{восстановителя} = 0,771 – (-0,48) = 1,25 В.

DЕ° > 0 DG = - 2 ^. 96500 ^. 1,251 < 0.

Таким образом, DG < 0, процесс возможен.

При расчетах нужно пользоваться таблицей из приложения 4 (стр. 137).

Упражнения

Уравнять реакции методом электронного баланса, определить тип ОВР.

1. Mg + HNO_{3 (разб.)} ® Mg(NO₃)₂ + N₂ + H₂O

2. KMnO₄ + H₂S + H₂SO₄ ® K₂SO₄ + MnSO₄ + S + H₂O

3. KMnO₄ + HCl ® MnCl₂ + KCl + Cl₂ + H₂O

4. K + H₂SO_{4 (конц.)} ® K₂SO₄ + H₂S + H₂O

5. K + HNO_{3 (разб.)} ® KNO₃ + NH₄NO₃ + H₂O

6. MnO₂ + HCl ® MnCl₂ + Cl₂ + H₂O

7. Zn + H₂SO_{4 (конц.)} ® ZnSO₄ + SO₂ + H₂O

8. Cu + HNO_{3 (разб.)} ® Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O

9. Ag + HNO_{3 (разб.)} ® AgNO₃ + NO + H₂O

10. KJ + KMnO₄ + H₂SO₄ ® J₂ + K₂SO₄ + MnSO₄ + H₂O

11. FeSO₄ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ ® Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + H₂O

12. Zn + K₂Cr₂O₇ + HСl ® ZnCl₂ + KCl + CrCl₃ + H₂O

13. H₂O₂ + KМnO₄ + H₂SO₄ ® MnSO₄ + K₂SO₄ + O₂ + H₂O

14. KМnO₄ + MnSO₄ + КОН ® K₂МnO₄ + K₂SO₄ + H₂O

15. KJ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ ® J₂ + K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + H₂O

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: