Дано: реагирующие вещества: Zn – HNO3(разб); рН < 7.
Найти: ЭДС - ?
Решение
Между веществами происходит следующая реакция
Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + N2O + H2O
Схема реакции в ионном виде
Zn0 + H+ + NO3- → Zn2+ + 2NO3- + N2O + H2O
Составим схемы полуреакций окисления и восстановления:
Zn0 – 2e → Zn2+ | 4 – окисление;
2NO3- + 10H+ + 8e → N2O + 5H2O | 1 – восстановление.
Для 2 и 8 электронов наименьшим кратным является 8
. Коэффициент в полуреакции окисления равен 8 : 2 = 4, а в полуреакции восстановления – 8 : 8 = 1. Сложим полуреакции с учетом найденных коэффициентов:
4Zn0 + 2NO3- + 10H+ = 4Zn2+ + N2O + 5H2O
Запишем уравнение в молекулярном виде:
4Zn + 10HNO3 = 4Zn(NO3)2 + N2O↑ + 5H2O
Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы равны:
Е0(Zn2+/Zn) = - 0,763 B;
E0(2NO3- + 10H+/N2O + 5H2O) = +1,116 В.
HNO3 – окислитель; Zn – восстановитель.
ЭДС = Е0ок-ля – Е0восст-ля;
ЭДС = 1,116 – (-0,763) = 1,879 (В).
Так как ЭДС > 0, окислительно-восстановительная реакция может идти самопроизвольно в прямом направлении.
При добавлении к разбавленному раствору азотной кислоты гранул цинка происходит растворение металла и выделение бесцветного газа с резким запахом.