Вычислить константу равновесия реакции при стандартных условиях

Дано: Уравнение реакции

Уравнять реакцию и указать окислитель и восстановитель. Определить направление протекания реакции. Кс -?

РЕШЕНИЕ:

а) Для того, чтобы определить направление протекания окислительно-восстановительной реакции, надо сопоставить силу окислителей для следующих полуреакций (см. таблицу)

 

 

Cu²⁺ + e^- = Cu⁺ φ = +0, 15 B

I₂ + 2e^- = 2I^- φ = +0, 54 B

Из двух приведенных окислителей более сильным окислителем будет I₂, поскольку φ > φ .

I₂ находится в продуктах реакции, следовательно, реакция будет протекать справа налево т.е. реально протекающей будет реакция:

CuCl + KCl + I₂ < => KI + CuCl₂

Расставляем коэффициенты методом электронного баланса:

Cu⁺¹Cl + KCl + I₂⁰ = Cu⁺²Cl₂ + KI^-1

НОК ДМ

Cu⁺¹ - e- = Cu⁺² 2

I + 2e- = 2I^-1 1

I₂⁰ + 2Cu⁺¹ = 2Cu⁺² + 2I

2CuCl + 2KCl + I₂ < => 2KI + 2CuCl₂

Δ _rG⁰(298K) = -z·F·ε ˚ (9.1)

где z - число отданных или принятых электронов (НОК = 2);
F = 96500 Кл/моль; ε ˚ - стандартное напряжение ОВР, В

ε ˚ = φ ˚ _ок - φ ˚ _восст (9.2)

ε ˚ = = 0, 54-0, 15 = 0, 39В

Δ _rG₀(298K) = -2·96500·0, 39 = -75270 Дж,

= 1, 66· 10¹³.

Ответ: окислитель - I₂; восстановитель – CuCl, приведенная в условии задачи реакция (а) протекает справа налево, К_С =1, 66· 10¹³.

б) Из таблицы определяем стандартные электродные потенциалы окислителей для реакции

KI + FeCl₃ < => FeCl₂ + KCl + I₂

Fe³⁺ + e^- = Fe⁺² φ = +0, 77 B

I₂ - 2e^- = 2I^- φ = +0, 54 B

Из двух приведенных окислителей более сильным окислителем будет Fe⁺³, поскольку φ > φ .

Fe⁺³ находится в исходных веществах, следовательно, реакция будет протекать слева направо т.е. реально протекающей будет реакция (б), приведенная в условии задачи:

KI + FeCl₃ < => FeCl₂ + KCl + I₂

Расставляем коэффициенты методом электронного баланса:

KI^-1 + Fe⁺³Cl₃ = Fe⁺²Cl₂ + KCl + I₂⁰

НОК ДМ

I^-1 - e- = I⁰ 1 2

1 2

Fe⁺³ + e- = Fe⁺² 1 2

I^-1 + Fe⁺³ = Fe⁺² + I⁰

Поскольку после реакции образуется четное число атомов иода, значения НОК и ДМ удваиваем.

2KI + 2FeCl₃ < => 2FeCl₂ + 2KCl + I₂

Δ _rG⁰(298K) = -z·F·ε ˚ (9.1)

где z - число отданных или принятых электронов (НОК = 2);
F = 96500 Кл/моль; ε ˚ - стандартное напряжение ОВР, В

ε ˚ = φ ˚ _ок - φ ˚ _восст (9.2)

ε ˚ = 0, 77-0, 54 = 0, 23В

Δ _rG₀(298K) = -2·96500·0, 23 = -44390 Дж,

= 6, 3· 10⁷.

Ответ: окислитель – FeCl₃; восстановитель – KI, реакция протекает слева направа, Кс =6, 3· 10⁷.