Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Work2_w.rtf
Скачиваний:
1
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
888 Кб
Скачать
☆

4. Термодинамика окислительно – восстановительных процессов

Задача 4.1. Написать уравнения окислительно–восстановительных реакций, протекающих в разных средах, и уравнять ионно–электронным методом.

a) K2Cr2Î7+KNÎ2+H2SÎ4 ®

Составляем ионно–электронные уравнения полуреакций:

процесс восстановления:

1| Cr2О72–+14H+ + 6e– = 2Cr3++7H2О

процесс окисления:

3| NÎ2– + Н2О = NÎ3– + 2Н+ + 2е–

Пишем ионное уравнение:

Cr2О72– + 14H+ + 3NО2–+3H2О = 2Cr3+ + 7H2О + 3NO3– + 6H+

После сокращения Н2О и Н+ получаем:

Cr2О72– + 8H+ + 3NО2– = 2Cr3+ + 4H2О + 3NO3–

Уравнение реакции в молекулярном виде:

K2Cr2O7 + 3KNO2 + 4H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3KNO3 + K2SO4 + 4H2O

б) K2Cr2O7 + KNO2 + H2O ®

Составляем ионно–электронные уравнения полуреакций:

1 Сr2O72– + 7Н2O + 6е– = 2Сг(ОН)3 + 8OН–

3 NO2– + H2O = NO3– + 2H+ + 2e–

Пишем ионное уравнение:

Сr2O72– + 7Н2O + 3NO2– + 3H2O = 2Сг(ОН)3 + 8OН– + 6Н+ + 3NО3–

После сокращения Н2O (6OН– + 6Н+ = 6Н2O) получаем:

Сr2O72– + 4Н2O + 3NO2– = 2Сг(ОН)3 + 2OН– + 3NО3–

Уравнение реакции в молекулярном виде:

K2Cr2O7 + 3KNO2 + 4H2O ® 2Сr(ОН)3 + 3КNО3 + 2КОН

в) KMnO4 + KI + KOH ®

Составляем ионно–электронные уравнения полуреакций:

6 МпO4–+1е– = МпO42–

1 I– + 6OH– = I03– + 3H2O + 6e–

Пишем ионное уравнение:

6МпO4– + I– + 6OH– = 6МпO42– + I03– + 3H2O

Уравнение реакции в молекулярном виде:

6KМпO4 + KI + 6КОН = 6K2MnO4 + КIO3 + 3Н2О

Таким образом, при написании ионно–электронных схем в кислой водной среде для уравнивания используют Н2O и ионы Н+, в нейтральной среде — молекулы Н2О, в щелочной — Н2О и ионы ОН–.

Если окислительно–восстановительные реакции протекают не в водной среде (например, сплавление, горение и т. д.), рекомендуется уравнивать их путем составления электронного баланса (составляются схемы перехода электронов на основе изменения степеней окисления атомов).

4.2. Задача № 6. Прогнозировать возможность самопроизвольного протекания реакции:

Bi(OH)3 + Br2 + KOH ® KBiO3 + KBr + ...

Решение:

Из II закона термодинамики известно, что условием самопроизвольного протекания реакции является убыль энергии Гиббса DG°<0. С другой стороны, для окислительно–восстановительной системы:

–DG° = z • FDE°,

где F – число Фарадея (96500 Кл/моль),

z – число электронов, передаваемых восстановителем окислителю в ходе ОВР, в расчете на моль вещества,

DE° = E°ок1/восст1 – E°ок2/восст2 , где

ок1 – это окислитель, вступающий в реакцию,

ок2 – это окислитель, образующийся в результате реакции, вопрос о возможности самопроизвольного протекания которой решается.

E°ок/восст (Еox/red° ) – значение стандартного окислительно–восстановительного потенциала окислительно–восстановительной пары в данной химической реакции.

Очевидно, что DG°<0, если DE°>0, т.е. если E°ок1/восст1 > E°ок2/восст2

Известно (см. таблицу значений стандартных ОВ–потенциалов, таблица 24, стр. 23,24), что более сильные окислители имеют более высокое значение Еox/red°. Таким образом, ОВР протекают самопроизвольно с участием более сильного окислителя и получением более слабого в продуктах реакции.

Электронно–ионная схема

1 Bi(OH)3 + 3OH– = BiO3– + 3H2O + 2e

1 Br2 + 2e = 2Br–

Окислитель – Br2

Восстановитель – Bi(OH)3

Bi(OH)3 + 3OH– + Br2 = BiO3– + 3H2O + 2Br–

Bi(OH)3 + Br2 + 3KOH = KBiO3 + 2KBr + 3H2O

E°Br2/Br– = 1,09 В

E°BiO3–/Bi(OH)3 = 1,8 В

DE° = 1,09 – 1,8 = – 0,71 В < 0; DG°>0

–DG° = 2 • 96500 • (–0,71) = –137030 Дж/ моль = –137 кДж/моль.

DG° = + 137 кДж/моль.

Реакция идет самопроизвольно справа налево при стандартных состояниях веществ.