Odpowiedź:
Obie te reakcje są spontaniczne.
Wyjaśnienie:
W rzeczywistości masz do czynienia z dwiema reakcjami redoks, co oznacza, że możesz łatwo dowiedzieć się, który, jeśli w ogóle, jest spontaniczny, patrząc na standardowe potencjały redukcji na pół-reakcje.
Podejmij pierwszą reakcję
#Cl_ (2 (g)) + 2Br _ ((aq)) ^ (-) -> Br_ (2 (1)) + 2Cl _ ((aq)) ^ (-) #
The standardowe potencjały redukcji na pół-reakcje są
#Br_ (2 (l)) + 2e ^ (-) rightleftharpoons 2Br _ ((aq)) ^ (-) #, # E ^ @ = "+1,09 V" #
#Cl_ (2 (g)) + 2e ^ (-) rightleftharpoons 2Cl _ ((aq)) ^ (-) #, # E ^ @ = "+1,36 V" #
Aby reakcja miała miejsce, potrzebujesz chloru utleniać anion bromkowy do płynnego bromimu i w tym procesie zostać zredukowany do anionu chlorkowego.
Ponieważ chlor ma bardziej pozytywne #E ^ @ # wartość będzie bardziej niż prawdopodobna. Oznacza to, że pierwsza reakcja równowagi rzeczywiście przejdzie do lewo, a druga reakcja równowagi przejdzie do dobrze.
Standardowy potencjał komórek dla ogólnej reakcji będzie więc taki
#E_ "komórka" ^ @ = E_ "katoda" ^ @ + E_ "anoda" ^ @ #
#E_ "cell" ^ @ = "1,36 V" + underbrace ((- "1,09 V")) _ (kolor (niebieski) ("ponieważ równowaga porusza się w lewo!")) = "+0,27 V" #
Spontaniczność komórki wynika z równania
# DeltaG ^ @ = -nF * E_ "komórka" ^ @ #, gdzie
# n # - liczba elektronów wymienianych w reakcji;
#FA# - Stała Faradaya.
Mówi to w zasadzie, aby reakcja komórek była spontaniczny, #DeltaG ^ @ # musi być negatywny, co implikuje to #E_ "komórka" ^ @ # musi być pozytywny.
Ponieważ tak jest w przypadku pierwszej reakcji, rzeczywiście tak jest spontaniczny.
To samo podejście można zastosować w drugiej reakcji.
#Br_ (2 (l)) + 2I _ ((aq)) ^ (-) -> I_ (2 (aq)) + 2Br _ ((aq)) ^ (-) #
Ponownie użyj standardowych potencjałów elektrod
#I_ (2 (s)) + 2e ^ (-) rightleftharpoons 2I _ ((aq)) ^ (-) #, # E ^ @ = "+0,54 V" #
#Br_ (2 (l)) + 2e ^ (-) rightleftharpoons 2Br _ ((aq)) ^ (-) #, # E ^ @ = "+1,09 V" #
Tym razem potrzebujesz bromu utleniać anion jodkowy do jodu i redukuje się w tym procesie. The bardziej pozytywne #E ^ @ # wartość dla reakcji połowicznej redukcji bromu potwierdza, że tak się właśnie stanie.
Pierwsza równowaga ponownie zmieni się na lewo, a druga równowaga do dobrze. Oznacza to, że masz
#E_ "komórka" ^ @ = E_ "katoda" ^ @ + E_ "anoda" ^ @ #
#E_ "cell" ^ @ = "+1,09 V" + underbrace ((- "0,54 V")) _ (kolor (niebieski) ("ponieważ równowaga przesuwa się w lewo!")) = "+0,55 V" #
Ponownie, a pozytywny #E_ "komórka" ^ @ # sugeruje a negatywny #DeltaG ^ @ #, a więc a spontaniczna reakcja.
