В уравнениях окислительно-восстановительных реакций, соответствующих Вашему номеру задания (табл. 11), расставьте коэффициенты. Для реакции а используйте метод электронного баланса, а для реакции б – ионно-электронный метод. В каждой реакции определите окислитель и восстановитель. Вычислите ЭДС и константу равновесия реакции б. Определите направление и полноту протекания реакции в стандартных условиях. Значения стандартных электродных окислительно-восстановительных потенциалов приведены в прил., табл. П.5.
а) Са + НNO3 → NН4NО3 + Са(NO3)2 + Н2О
б) K2Cr2О7 + FeSO4 + Н2SО4 → Сr2(SO4)3 + Fe2(SO4)3 + …
Решение
Са + НNO3 → NН4NО3 + Са(NO3)2 + Н2О
Расставим степени окисления :
HN+5O3 + Ca0 → N-3H4NO3 + Ca+2(NO3)2 + H2O
Составим электронные уравнения:
Ca0 - 2ē → Ca+284 – процесс окисление; Ca - восстановитель
N+5 + 8ē → N-321 – процесс окисления; HNO3 - окислитель
Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которое присоединяет окислитель, расставляем коэффициенты 4 и 1, далее коэффициент 4 – ставим перед Ca и Ca(NO3)2, перед NH4NO3 – ничего не ставим, остальные коэффициенты находим методом подбора, получаем:
10 HNO3 + 4Ca → NH4NO3 + 4Ca(NO3)2 + 3H2O
б) K2Cr2О7 + FeSO4 + Н2SО4 → Сr2(SO4)3 + Fe2(SO4)3 + …
K2Cr+62O7 + H2SO4 + Fe+2SO4 = Fe+32(SO4)3 + Cr+32(SO4)3 +…
Коэффициенты определяем методом ионно-электронного баланса (метод полуреакций)
. Составим уравнения полуреакций с учетом кислой среды:
2Fe+2 –2 ē = 2 Fe+363
Cr2O72- + 14Н+ + 6ē = 2 Cr3+ + 7 H2O21
K2Cr2O7 – окислитель; FeSO4 - восстановитель
Количество отданных электронов должно быть равно количеству принятых, поэтому ставим коэффициенты 3 и 1 и с учетом коэффициентов, записываем:
6 Fe+2 + Cr2O72- + 14Н+ = 6 Fe+3 +2 Cr3+ + 7 H2O
Дописываем недостающие ионы, получаем готовое уравнение:
K2Cr2O7 +7 H2SO4 + 6FeSO4 =3 Fe2(SO4)3 + K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 7H2O
Направление протекания реакции определяем по величине стандартной энергии Гиббса ∆G0 , которая связана с ЭДС окислительно-восстановительной реакции соотношением:
∆G0 = –nFE0 ,
где n – число электронов, принимающих участие в реакции (наименьшее общее кратное числа электронов, участвующих в полуреакциях окисления и восстановления);
F – постоянная Фарадея, F ≈ 96 500 Кл/моль;
E0 – стандартная ЭДС окислительно-восстановительной реакции, В.
Величину E0 рассчитывают как разность стандартных электродных окислительно-восстановительных потенциалов окислителя φ0окисл и восстановителя φ0восст ( из справочных данных):
E0 = φ0окисл - φ0восст
Для нашей реакции:
E0 = φ0окисл - φ0восст = φ0(Cr2O72- / Cr3+) - φ0 (Fe+2 / Fe+3) = 1,33 – 0,77 = 0,56 В
Вычислим стандартную энергию Гиббса реакции:
∆G0 = –nFE0
где n – число электронов, принимающих участие в реакции (наименьшее общее кратное числа электронов, участвующих в полуреакциях окисления и восстановления), в нашем примере n = 6
∆G0 = –nFE0 = - 6 ∙ 96 500 Кл/моль ∙ 0,56 В = - 324240 Дж
Поскольку ∆G0 < 0, реакция идет в прямом направлении
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
