Направление протекания окислительно-восстановительных реакций

Сравнивая величины стандартных окислительно-восстановительных по­тенциалов участвующих веществ, можно сделать заключение о возможности самопроизвольного протекания окислительно-восстановительной реакции при условиях, близких к стандартным.

Известно, что гальванический элемент работает при условии, что разность потенциалов является положительной величиной. Окислительно-восстановительная реакция может протекать в выбранном направлении при том же условии, т.е. если электродвижущая сила реакции является поло­жительной величиной. В этом случае изменение энергии Гиббса сохраняет отрицательный знак; общий запас энергии в системе уменьшается.

Зная окислительно-восстановительные потенциалы, можно определить э.д.с. реакции

где окисл.- потенциал окислителя; восст.- потенциал восстано­вителя.

ПРИМЕР 1. Определить, в каком направлении пойдет следующая реакция:

Решение окислительно-восстановительные потенци­алы и рассчитаем э.д.с. реакции:

Окислителем здесь может быть только, так как

Реакция протекает в прямом направлении, т.е. происходят следующие окислительно-восстановительные процессы:

ПРИМЕР 2. Определить, будут ли перманганат - ионы окислять хлорид-ионы до свободного хлора в кислой и нейтральной средах.

Решение окислительно-восстановительные потен­циалы

В кислой среде окислительно-восстановительный потенциал перманганат-иона больше, чем. Следовательно, в кислой среде перманганат- ионы будут окислять хлорид-ионы до свободного хлора.

В нейтральной среде окислительно-восстановительный потенциал системы с участием перманганат-ионов значительно меньше, чем. Поэтому в нейтральной среде перманганат-ионы не мо­гут окислить хлорид-ионы до свободного хлора.

ПРИМЕР 3. Определить, какой из металлов – барий или никель будет более интенсивно взаимодействовать с разбавленной соляной кис­лотой.

Решение. Составляем уравнения реакций:

Находим потенциалы пар и определяем э.д.с. для первой и второй реакции.

Электродвижущая сила первой реакции значительно больше, чем второй. Следовательно, барийбудет взаимодействовать с соляной кислотой более интенсивно, чем никель.

Можно сделать вывод, что из всех возможных при данных условиях в первую очередь протекает та окислительно-восстановительная реакция, которая имеет наибольшую разность окислительно-восстановительных потенциалов.

ПРИМЕР 4. Определить э.д.с свинцового аккумулятора, в ко­тором при разрядке протекает следующий процесс:

Решение. Составляем ионно-электронныеполуреакции для процес­сов окисления и восстановления

Находим окислительно-восстановительные потенциалыпар и опреде­ляем э.д.с. реакции

ПРИМЕР 5. Можно ли ион окислить в в кислой среде, действуя ионом, чтобыпоследний восстановился до N0?

Решение. Составляем ионно-электронные полуреакции для процессов окисления и восстановления:

Находим потенциалы пар

Следовательно, ион является более активным окислителем, чем ион, и реакция невозможна. Если собрать гальваническую цепь из этих двух полуэлементов, то электроны будут переходить от второго полуэлемента (2) к первому полуэлементу (I), т.е. ион являться окислителем, a NO - восстановителем.

Рассмотренные правила применимы не только для пространственно разделенных полуреакций, но и тогда, когда взаимодействие осуществля­ется в одном растворе. Таким образом, окислительно-восстановительные потенциалы позволяют количественно оценить активность окислителя и восстановителя, направление и интенсивность протекания окислительно-восстановительной реакции.

Дата добавления: 2014-10-23