Πώς υπολογίζετε την τιμή της σταθεράς ισορροπίας για το μέταλλο ψευδαργύρου αντίδρασης σε ένα νιτρικό ασήμι διαλύματος στα 25C;
1. Η αντίδραση
Η αντίδραση είναι μια ενιαία αντίδραση μετατόπισης:
Zn (s) + 2agno₃ (aq) ⇌ zn (no₃) ₂ (aq) + 2ag (s)
2. Τυπικά δυναμικά μείωσης
Χρειαζόμαστε τα τυπικά δυναμικά μείωσης (E °) για τις μισές αντιδράσεις:
* zn²⁺ (aq) + 2e⁻ ⇌ zn (s) E ° =-0,76 V
* ag⁺ (aq) + e⁻ ⇌ ag (s) E ° =+0,80 V
3. Υπολογισμός του τυπικού κυτταρικού δυναμικού (E ° Cell)
* Προσδιορίστε την οξείδωση και τη μείωση:
* Ο ψευδάργυρος οξειδώνεται (χάνει ηλεκτρόνια):Zn (s) → Zn²⁺ (aq) + 2e⁻
* Το ασήμι μειώνεται (Electrons):2ag⁺ (aq) + 2e⁻ → 2ag (ες)
* Υπολογίστε το κύτταρο E °:
E ° Cell =E ° (μείωση) - E ° (οξείδωση)
E ° Cell =0,80 V - (-0,76 V) =1,56 V
4. Η σχέση μεταξύ κυττάρου E ° και k
Το πρότυπο κυτταρικό δυναμικό (E ° Cell) και η σταθερά ισορροπίας (k) σχετίζονται με την ακόλουθη εξίσωση:
E ° Cell =(rt/nf) ln k
Οπου:
* R =Ιδανική σταθερά αερίου (8.314 J/mol · k)
* T =θερμοκρασία σε Kelvin (25 ° C =298 K)
* n =αριθμός γραμμομορίων ηλεκτρονίων που μεταφέρονται (2 σε αυτήν την αντίδραση)
* F =σταθερή Faraday (96.485 C/mol)
5. Επίλυση για k
Αναδιατάξτε την εξίσωση για επίλυση για το k:
ln k =(κύτταρο nfe °) / (rt)
K =exp [(NFE ° Cell) / (RT)]
Αντικαταστήστε τις τιμές:
K =exp [(2 * 96485 c/mol * 1.56 V)/(8.314 j/mol · k * 298 k)]
K ≈ 1,4 x 10⁵2
Επομένως, η σταθερά ισορροπίας (k) για την αντίδραση του μεταλλικού ψευδαργύρου με διάλυμα νιτρικού αργύρου στους 25 ° C είναι περίπου 1,4 x 10 ²
Σημαντική σημείωση: Αυτή η εξαιρετικά μεγάλη τιμή του k δείχνει ότι η αντίδραση ευνοεί έντονα το σχηματισμό προϊόντων (νιτρικό ψευδάργυρο και ασήμι). Με άλλα λόγια, η αντίδραση θα φτάσει ουσιαστικά στην ολοκλήρωση.
