Вычисление константы равновесия химических реакций

Задача 675. 

Пользуясь таблицей стандартных электродных потенциалов, вычислить константы равновесия следующих реакций:

а) Zn + CuSO₄ = Cu + ZnSO₄;

б) Sn + Pb(CH₃COO)₂ = Sn(CH₃COO)₂+ Pb. 

Решение:
а) Zn + CuSO₄ = Cu + ZnSO₄
Составляем уравнения электронного баланса:

Для определения ЭДС гальванического элемента необходимо из потенциала катода вычесть потенциал анода, т.е. при вычислении ЭДС элемента меньший электродный потенциал вычитается из большего (в алгебраическом смысле), получим:

E_ЭДС = E(Cu⁰) — E(Zn⁰) = 0,337 — (-0,763) = 1,1 B.

Константу равновесия процесса находим по уравнению:

lgK = (nЕ_ЭДС)/0,059 = (2 ^. 1,1)/0,059 = 37,288; K = 1,94 ^. 10³⁷.

Здесь n – число электронов, принимающих участие в процессе.

б) Sn + Pb(CH₃COO)₂ = Sn(CH₃COO)₂+ Pb
Составляем уравнения электронного баланса:

1|Sn⁰ — 2e = Sn2+, E° = -0,136 B;
1|Pb²⁺ + 2e = Pb⁰, E° = -0,126 B.
E_ЭДС = E(Pb⁰) — E(Sn⁰) = 0,126 — (-0,136) = 0,1 B.
lgK = (nЕ_ЭДС)/0,059 = (2 ^. 0,1)/0,059 = 3,39; K = 2,45 ^. 10³.

Здесь n – число электронов, принимающих участие в процессе.

Ответ: а)  1,94 ^. 10³⁷; б)  2,45 ^. 10³.

Задача 676.
Вычислить константы равновесия реакций, протекающих
а) в кадмиево-цинковом гальваническом элементе; 6) в медно-свинцовом гальваническом элементе.
Решение:
а) Составляем уравнения электронного баланса:

Для определения ЭДС гальванического элемента необходимо из потенциала катода вы-честь потенциал анода, т.е. при вычислении ЭДС элемента меньший электродный потенциал вычитается из большего (в алгебраическом смысле), получим:

E_ЭДС = E(Cd⁰) — E(Zn⁰) = -0,403 — (-0,763) = 0,360 B.

Константу равновесия процесса находим по уравнению:

lgK = (nЕ_ЭДС)/0,059 = (2 ^. 0,36)/0,059 = 12,20; K = 1,58 ^. 10¹².

Здесь n – число электронов, принимающих участие в процессе.

а) Составляем уравнения электронного баланса:

1|Pb⁰ — 2e = Pb²⁺, E° = -0,126 B;
1|Cu²⁺ + 2e = Cu⁰, E° = 0,337 B.
E_ЭДС = E(Cu⁰) — E(Pb⁰) = 0,337 — (-0,126) = 0,463 B.

Константу равновесия процесса находим по уравнению:

lgK = (nЕ_ЭДС)/0,059 = (2 ^. 0,463)/0,059 = 15,695; K = 4,95 ^. 10¹⁵.

Видео:Как выучить Химию с нуля за 10 минут? Принцип Ле-ШательеСкачать

Здесь n – число электронов, принимающих участие в процессе.

Ответ: а)  1,58 ^. 10³¹; б)  2,018 . 10¹⁵.

Задача 677.
Можно ли восстановить олово (IV) в олово (II) с помощью следующих реакций:
а) SnCl₄ + 2KI = SnCl₂ + 2KCl;
б) SnCl₄+ 2H₂S = SnCl₂ + S + 2HCl.
Ответ обосновать расчетом констант равновесия реакций.
Решение:
а) SnCl₄ + 2KI = SnCl₂ + 2KC
Составляем уравнения электронного баланса:

Для определения ЭДС гальванического элемента необходимо из потенциала катода вы-честь потенциал анода, т.е. при вычислении ЭДС элемента меньший электродный потенциал вычитается из большего (в алгебраическом смысле), получим:

E_ЭДС = E(Sn⁰) — E(I₂⁰) = 0,151 — 0,536 = -0,385 B.

Константу равновесия процесса находим по уравнению:

lgK = (nЕ_ЭДС)/0,059 = 2 (-0,385)/0,059 = -13,05; K = 8,91 ^. 10^-14.

Здесь n – число электронов, принимающих участие в процессе.

Вывод:
Так как константа равновесия реакции К < 0, то процесс не протекает самопроизвольно при нормальных условиях.

б) SnCl₄+ 2H₂S = SnCl₂ + S + 2HCl.
Составляем уравнения электронного баланса:

Для определения ЭДС гальванического элемента необходимо из потенциала катода вы-честь потенциал анода, т. е. при вычислении ЭДС элемента меньший электродный потенциал вычитается из большего (в алгебраическом смысле), получим:

E_ЭДС = E(Sn⁰) — E(S) = 0,151 — (-o,481) = 0,631 B.

Константу равновесия процесса находим по уравнению:

lgK = (nЕ_ЭДС)/0,059 = 2(0,631)/0,059 = 21,39; K = 2,45 ^. 10²¹.

Вывод: Так как константа равновесия реакции K > 0, то процесс протекает самопроизвольно при нормальных условиях.

Ответ: а) нельзя, К = 8,91 ^. 10^-14; б) можно, К = 2,45 ^. 10²¹.