Направление протекания электрохимической реакции

Зная значение окислительно-восстановительного потенциала, можно определить направление протекания любой ОВР.

Правило:ОВР может протекать самопроизвольно только в том случае, если потенциал окислителя больше потенциала восстановителя.

Пример 36:Определить направление протекания реакции:

2 KMnO4 + 16 HF « 2 MnF2 + 5 F2 + 2 KF + 8 H2O

Дано:

схема реакции

2 KMnO4 + 16 HF « 2 MnF2 + 5 F2 + 2 KF + 8 H2O

Определить: направление протекания заданной реакции.

Решение:

В данной реакции меняют степени окисления следующие элементы:

 
  Направление протекания электрохимической реакции - student2.ru

Mn+7 + 5e ® Mn+2 процесс восстановления, окислитель Mn+7

2F - 2e ® F20 процесс окисления, восстановитель F-

По справочным данным:

Направление протекания электрохимической реакции - student2.ru = + 1,51 В и Направление протекания электрохимической реакции - student2.ru = + 2,85 В

Направление протекания электрохимической реакции - student2.ru < Направление протекания электрохимической реакции - student2.ru ,

т.к. у фтора потенциал больше, то самопроизвольно реакция может протекать только в обратном направлении т. е.:

2 KMnO4 + 16 HF 2 MnF2 + 5 F2 + 2 KF + 8 H2O

Ответ: Заданная реакция может протекать только в обратном направлении.

Гальваническими элементаминазывают устройства для прямого преобразования химической энергии заключенных в них реагентов в электрическую энергию.

В гальваническом элементе, составленном из двух металлов, погруженных в растворы собственных солей, анодом служит тот металл, у которого меньше алгебраическая величина электродного потенциала. Реагенты (окислитель и восстановитель) входят непосредственно в состав гальванического элемента и расходуются в процессе его работы. После расхода реагентов элемент не может больше работать. Таким образом, это источник одноразового действия.

Например, в гальваническом элементе цинковый электрод, погруженный в раствор ZnSO4, служит анодом по отношению к Fe, Ni, Pb, Cu и другим металлам, расположенным в ряду активности (Приложение 6, табл.1) после цинка и погруженным в растворы собственных солей (схема 4).

Гальванический элемент Даниэля-Якоби состоит из медной пластины, погруженной в раствор СuSO4, и цинковой пластины, погруженной в раствор ZnSO4. Для предотвращения прямого взаимодействия окислителя и восстановителя электроды отделены друг от друга пористой перегородкой.

Гальванические элементы, образованные из соответствующих им полуэлементов, условно изображаются следующей схемой:

(–) Zn | ZnSO4 || CuSO4 | Cu (+),

где одиночная вертикальная линия символизирует границу раздела металл- раствор, а двойная - границу между растворами электролитов, т.е. разделяет полуэлементы. Поскольку анод гальванического элемента имеет отрицательный заряд по отношению к катоду, он отдает электроны катоду и окисляется, а на катоде идёт процесс восстановления.

Направление протекания электрохимической реакции - student2.ru

Схема 4. Гальванический элемент Даниэля-Якоби

Важнейшей характеристикой гальванического элемента является ЭДС (электродвижущая сила).

ЭДС = Екатода – Еанода

Пример 37. Составить схему медно-цинкового гальванического элемента, определить процессы, протекающие на аноде и катоде, рассчитать ЭДС медно-цинкового гальванического элемента.

Дано: медно-цинковый гальванический элемент

Найти: ЭДС медно-цинкового гальванического элемента

Решение:

Определим процессы, протекающие на аноде и катоде, исходя из величины Е0 (используя Приложение 6, табл.1)

Направление протекания электрохимической реакции - student2.ru = +0.34 В; Направление протекания электрохимической реакции - student2.ru = - 0,76 В

Запишем процессы, протекающие на медно-цинковом гальваническом элементе:

(−) Анод: Zn0 – 2ē = Zn2+

(+) Катод: Сu2+ +2ē = Cu0

Условно изобразим следующей схемой медно-цинковый гальванический элемент:

(-) Zn | ZnSO4 || CuSO4 | Cu (+)

Рассчитаем ЭДС медно-цинкового гальванического элемента, используя формулу ЭДС = Екатода – Еанода

ЭДС = Направление протекания электрохимической реакции - student2.ru - Направление протекания электрохимической реакции - student2.ru = 0,34 – (-0,76) = 1,1 (В)

Ответ: ЭДС медно-цинкового гальванического элемента составляет 1,1 В.

Наши рекомендации