Следующие две полуреакции используются для формирования электрохимическая ячейка:
Окисление:
ТАК2(г) + 2 Н20 (ℓ) → SO4-(вод) + 4 H+(вод) + 2 е- E °вол = -0,20 В
Уменьшение:
Cr2О72-(вод) + 14 ч+(вод) + 6 е- → 2 Cr3+(вод) + 7 H2O (ℓ) E °красный = +1,33 В
Какова константа равновесия комбинированной клеточной реакции при 25 ° С?
Полуреакция окисления дает 2 электроны и уменьшение полуреакции нужно 6 электронов. Чтобы сбалансировать заряд, реакция окисления должно быть умножено в 3 раза.
3 SO2(г) + 6 Н20 (ℓ) → 3 SO4-(вод) + 12 H+(вод) + 6 е-
+ Cr2О72-(вод) + 14 ч+(вод) + 6 е- → 2 Cr3+(вод) + 7 H2O (ℓ)
3 SO2(г) + Cr2О72-(вод) + 2 H+(aq) → 3 SO4-(вод) + 2 Cr3+(вод) + H2O (ℓ)
По балансировка уравненияТеперь мы знаем общее количество электронов, обменявшихся в реакции. Эта реакция обменяла шесть электронов.
Шаг 2: Рассчитайте потенциал клетки.
Эта Пример проблемы ЭДС электрохимической ячейки показывает, как рассчитать клеточный потенциал клетки из стандартных восстановительных потенциалов. **
E °клетка = E °
E °клетка = -0,20 В + 1,33 В
E °клетка = +1,13 В
Шаг 3: Найти константу равновесия, К.
Когда реакция находится в равновесии, изменение свободной энергии равно нулю.
Изменение свободной энергии электрохимической ячейки связано с потенциалом ячейки уравнения:
ΔG = -nFEклетка
где
ΔG - свободная энергия реакции
н это количество родинок обмен электронов в реакции
F - постоянная Фарадея (96484,56 С / моль)
Е - клеточный потенциал.
пример клеточного потенциала и свободной энергии показывает, как рассчитать свободная энергия окислительно-восстановительной реакции.
Если ΔG = 0:, решить для Eклетка
0 = -nFEклетка
Еклетка = 0 В
Это означает, что в состоянии равновесия потенциал ячейки равен нулю. Реакция протекает вперед и назад с одинаковой скоростью, что означает отсутствие чистого потока электронов. Без потока электронов ток отсутствует, а потенциал равен нулю.
Теперь известно достаточно информации, чтобы использовать уравнение Нернста для определения константы равновесия.
Уравнение Нернста имеет вид:
Еклетка = E °клетка - (RT / nF) x log10Q
где
Еклетка это потенциал клетки
E °клетка относится к стандартному клеточному потенциалу
R является газовая постоянная (8,3145 Дж / моль · К)
Т является абсолютная температура
n - число молей электронов, перенесенных реакцией клетки
F это Постоянная Фарадея (96484,56 С / моль)
Q является коэффициент реакции
** Пример задачи уравнения Нернста показано, как использовать уравнение Нернста для расчета потенциала ячейки нестандартной ячейки. **
В равновесии фактор реакции Q является константой равновесия K. Это делает уравнение:
Еклетка = E °клетка - (RT / nF) x log10К
Сверху мы знаем следующее:
Еклетка = 0 В
E °клетка = +1,13 В
R = 8,3145 Дж / моль · К
Т = 25 ° С = 298,15 К
F = 96484,56 С / моль
n = 6 (шесть электронов переносятся в реакции)
Решить для К:
0 = 1,13 В - [(8,3145 Дж / моль · К х 298,15 К) / (6 х 96484,56 С / моль)] log10К
-1,13 В = - (0,004 В) log10К
журнал10К = 282,5
К = 10282.5
К = 10282.5 = 100.5 х 10282
К = 3,16 х 10282
Ответ:
Константа равновесия окислительно-восстановительной реакции клетки составляет 3,16 х 10.282.