Odpovědět:
Obě tyto reakce jsou spontánní.
Vysvětlení:
Ve skutečnosti se zabýváte dvěma redox reakcemi, což znamená, že můžete snadno zjistit, který z nich, pokud vůbec nějaký, je spontánní při pohledu na standardní redukční potenciály pro poloviční reakce.
Vezměte první reakci
(Cl) (2 (g)) + 2Br ((aq)) ^ (-) -> Br_ (2 (l)) + 2C1 ((aq)) (-) #
standardní redukční potenciály pro poloviční reakce
#Br_ (2 (l)) + 2e ^ (-) pravoúhlý sloupec 2Br _ ((aq)) ^ (-) #, # E ^ @ = "+1,09 V" #
#Cl_ (2 (g)) + 2e ^ (-) pravý trojúhelník 2Cl _ ((aq)) (-) #, # E ^ @ = "+1,36 V" #
Aby reakce probíhala, potřebujete chlor okysličovat bromidový aniont na kapalný bromim a v procesu se redukuje na chloridový aniont.
Protože chlor má a pozitivnější #E ^ @ # hodnotu, bude to více než jen to, co je možné udělat. To znamená, že první rovnovážná reakce se skutečně přesune na vlevo, odjeta druhá rovnovážná reakce se přesune na že jo.
Standardní buněčný potenciál pro celkovou reakci tak bude
#E_ "buňka" ^ @ = E_ "katoda" ^ @ + E_ "anoda" ^ @ #
#E_ "buňka" ^ @ = "1.36 V" + podřazení ((- "1.09 V")) _ (barva (modrá) ("protože se rovnováha pohybuje doleva!")) = "+0.27 V" #
Spontánnost buňky je dána rovnicí
# DeltaG ^ @ = -nF * E_ "buňka" ^ @ #, kde
# n # - počet elektronů vyměněných v reakci;
#F# - Faradayova konstanta.
To vám v podstatě říká, že aby byla buněčná reakce spontánní, #DeltaG ^ @ # musí být negativní, což znamená, že #E_ "buňka" ^ @ # musí být pozitivní.
Protože se jedná o první reakci, je to skutečně spontánní.
Stejný přístup může být použit pro druhou reakci.
#Br_ (2 (l)) + 2I _ ((aq)) ^ (-) -> I_ (2 (aq)) + 2Br _ ((aq)) ^ (-) #
Opět použijte standardní elektrodové potenciály
#I_ (2 (s)) + 2e ^ (-) rightleftharpoons 2I _ ((aq)) ^ (-) #, # E ^ @ = "+0,54 V" #
#Br_ (2 (l)) + 2e ^ (-) pravoúhlý sloupec 2Br _ ((aq)) ^ (-) #, # E ^ @ = "+1,09 V" #
Tentokrát potřebujete brom okysličovat jodidový aniont na jod a v procesu se redukuje. pozitivnější #E ^ @ # hodnota redukce poloviční reakce bromu potvrzuje, že se to stane.
První rovnováha se opět změní na vlevo, odjeta druhá rovnováha že jo. To znamená, že máte
#E_ "buňka" ^ @ = E_ "katoda" ^ @ + E_ "anoda" ^ @ #
#E_ "buňka" ^ @ = "+1,09 V" + podřazení ((- "0,54 V")) _ (barva (modrá) ("protože rovnováha se posune doleva!")) = "+0,55 V" #
Znovu, a pozitivní #E_ "buňka" ^ @ # znamená a negativní #DeltaG ^ @ #, a tedy a spontánní reakce.
