Katera od naslednjih reakcij je / je spontana? (i) Cl_2 + 2Br ^ (-) -> Br_2 + 2Cl ^ (-) (ii) Br_2 + 2I ^ (-) -> I_2 + 2Br ^ (-)

Odgovor:

Obe reakciji sta spontani.

Pojasnilo:

Dejansko se ukvarjate z dvema redoks reakcijama, kar pomeni, da lahko z lahkoto ugotovite, katera, če sploh, spontano gleda na potencialno zmanjšanje za polovične reakcije.

Vzemite prvo reakcijo

#Cl_ (2 (g)) + 2Br _ ((aq)) ^ (-) -> Br_ (2 (l)) + 2Cl _ ((aq)) ^ (-) #

The potencialno zmanjšanje za polovične reakcije

#Br_ (2 (l)) + 2e ^ (-) desnafarpona 2Br _ ((aq)) ^ (-) #, # E ^ @ = "+1.09 V" #

#Cl_ (2 (g)) + 2e ^ (-) desnafarpona 2Cl _ ((aq)) ^ (-) #, # E ^ @ = "+1,36 V" #

Da bo reakcija potekala, potrebujete klor oksidirati bromidni anion v tekoči bromim in se v postopku reducira v kloridni anion.

Ker ima klor a bolj pozitivno #E ^ @ # vrednost, bo več kot le sposobna storiti prav to. To pomeni, da se bo prva ravnotežna reakcija dejansko premaknila v levoin druga ravnotežna reakcija se bo premaknila na prav.

Standardni celični potencial za celotno reakcijo bo tako

#E_ "celica" ^ @ = E_ "katoda" ^ @ + E_ "anoda" ^ @ #

#E_ "celica" ^ @ = "1.36 V" + underbrace ((- "1.09 V")) _ (barva (modra) ("ker se ravnotežje premika v levo!")) = "+0.27 V" #

Spontanost celice je podana z enačbo

# DeltaG ^ @ = -nF * E_ "celica" ^ @ #, kje

# n # - število izmenjanih elektronov v reakciji;

# F # - Faradayova konstanta.

To v bistvu pomeni, da je celična reakcija spontano, #DeltaG ^ @ # mora biti negativno, kar pomeni #E_ "celica" ^ @ # mora biti pozitiven.

Ker gre za prvo reakcijo, je res spontano.

Isti pristop se lahko uporabi za drugo reakcijo.

#Br_ (2 (l)) + 2I _ ((aq)) ^ (-) -> I_ (2 (aq)) + 2Br _ ((aq)) ^ (-) #

Še enkrat uporabite standardni potencial elektrod

#I_ (2 (s)) + 2e ^ (-) desnafarpona 2I _ ((aq)) ^ (-) #, # E ^ @ = "+0,54 V" #

#Br_ (2 (l)) + 2e ^ (-) desnafarpona 2Br _ ((aq)) ^ (-) #, # E ^ @ = "+1.09 V" #

Tokrat potrebujete brom oksidirati jodidnega aniona na jod in ga zmanjšamo v procesu. The bolj pozitivno #E ^ @ # vrednost za zmanjšanje polobloka broma potrjuje, da se bo to zgodilo.

Prvo ravnotežje se bo spet premaknilo v levoin drugo ravnotežje. t prav. To pomeni, da imate

#E_ "celica" ^ @ = E_ "katoda" ^ @ + E_ "anoda" ^ @ #

#E_ "celica" ^ @ = "+1.09 V" + underbrace ((- "0.54 V")) _ (barva (modra) ("ker se ravnotežje premakne levo!")) = "+0.55 V" #

Še enkrat, a pozitiven #E_ "celica" ^ @ # pomeni a negativno #DeltaG ^ @ #, in s tem a spontana reakcija.