Направление окислительно-восстановительной реакции

Общая химия, Теория Добавить комментарий

Мар 242014

По величинам стандартных окислительно-восстановительных потенциалов (Е⁰) можно судить о направлении окислительно-восстановительной реакции.

Например. Для уравнения реакции

MnO₄^— + 5Fe²⁺ + 8H⁺ → Mn²⁺ + 5Fe³⁺ + 4H₂O

самопроизвольно прямая реакция будет протекать, если стандартный потенциал окислительно-восстановительной пары окислителя больше, чем стандартный потенциал окислительно-восстановительной пары восстановителя, а ΔЕ > 0. Табличные значения стандартных электродных потенциалов для следующих окислительно-восстановительных пар:

Е⁰(MnO₄^—/Mn²⁺) = 1,51 B; Е⁰(Fe³⁺/Fe²⁺) = 0,77 B.

Величина 1,51 В > 0,77 В, следовательно, при контакте перманганат ион MnO₄^— выступает в роли окислителя, а катион железа Fe²⁺ — восстановителя, протекает прямая реакция. Вычисляем ΔЕ этой реакции:

ΔЕ = Е⁰_ок – Е⁰_восст = 1,51 – 0,77 = 0,74 В.

Величина ΔЕ положительная, реакция протекает самопроизвольно в прямом направлении. Если ΔЕ окажется отрицательной величиной, то реакция протекает в обратном направлении в стандартных условиях.

Например. Может ли хлор Cl₂ окислить бромид-ион Br^— до брома Br₂?

Выпишем из справочной таблицы значения стандартных потенциалов окислительно-восстановительных пар:

Е⁰(Cl₂/2Cl^—) = 1,36 B; Е⁰(Br₂/2Br^—) = 1,07 В.

Из значений стандартных потенциалов видно, что величина 1,36 В > 1,07 В, следовательно, хлор будет окислять бромид–ион до брома по уравнению реакции:

Cl₂ + 2Br^— = 2Cl^— + Br₂

Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы (Е⁰)
по отношению к потенциалу стандартного водородного электрода при 25 °С

Элемент	Высшая степень окисления	+ne^—	Низшая степень окисления	E⁰, В
As	As↓ + 3H⁺ As↓ + 3H₂OH AsO₂ + 3H⁺H₃ AsO₄ + 2H⁺ AsO₄^3- + 2H₂O	+3e +3e +3e +2e +2e	AsH₃↑ AsH₃↑ + 3OH^— As↓ + 2H₂OH AsO₂ +2H₂O AsO₂^— + 4OH^—	-0,60 -1,43 +0,234 +0,56 -0,71
Br	Br₂ BrO₃^— + 5H⁺ BrO₃^— + 2H₂O	+2e +4e +4e	2Br^— HBrO + 2H₂O BrO^— + 4OH^—	+1,087 +1,45 +0,54
	2BrO₃^— + 12H⁺ 2 BrO₃^— + 6H₂O BrO₃^— + 6H⁺ BrO₃^— + 3H₂O	+10e +10e +6e +6e	Br₂ + 6H₂O Br₂ + 12OH^— Br^— + 3H₂O Br^— + 6OH^—	+1,52 +0,50 +1,45 +0,61
C	C₆H₄O₂ +2H⁺ Хинон HCHO + 2H⁺ HCOOH + 2H⁺ CO₂↑+ 2H⁺ 2CO₂↑ + 2H⁺	+2e +2e +2e +2e +2e	C₆H₄(OH)₂ Гдрохинон CH₃OH HCHO + H₂O HCOOH H₂C₂O₄	+0,699 +0,19 -0,01 -0,20 -0,49
Cl	Cl₂↓ 2ClO₃^— + 12H⁺ ClO₄^— + 2H⁺ 2ClO₄^— + 16H⁺ ClO₄^— + 8H⁺	+2e +10e +2e +14e +8e	2Cl^—Cl₂↓ + 6H₂O ClO₃^— + H₂O Cl₂↓ + 8H₂O Cl^— + 4H₂O	+1,359 +1,47 +1,19 +1,39 +1,38
Cr	Cr³⁺ Cr³⁺ Cr²⁺ Cr(OH)₃↓ Cr₂O₇^2- + 14H⁺ CrO₄^2- + 4H₂O	+e +3e +2e +3e +6e +3e	Cr²⁺ Cr↓ Cr↓ Cr↓ + 3OH^— 2Cr³⁺ + 7H₂O Cr(OH)₃↓	-0,41 -0,74 -0,91 -1,3 +1,33 -0,13
Cu	Cu²⁺ Cu⁺ Cu²⁺ CuI↓ Cu(NH₃)₄²⁺	+2e +e +e +e +2e	Cu↓ Cu↓ Cu⁺ Cu↓ + I^— Cu↓ + 4NH₃	+0,345 +0,531 +0,159 -0,185 -0,07
F	F₂	+2e	2F^—	+2,77
Fe	Fe³⁺ Fe³⁺ Fe²⁺ Fe(CN)₆^3-	+e +3e +2e +e	Fe²⁺ Fe↓ Fe↓ Fe(CN)₆^4-	+0,771 -0,058 -0,473 +0,364
H	2H⁺ 2H⁺ (10^-7 M) H₂↑ 2H₂O H₂O₂ + 2H⁺	+2e +2e +2e +2e +2e	H₂↑ H₂↑ 2H^— H₂↑ + 2OH^— 2H₂O	0,0000 -0,414 -2,25 -0,828 +1,77
I	I₂↓ I₂ I₃^— 2IO₃^— + 12H⁺ 2IO₃^— + 6H₂O IO₃^— + 6H⁺ IO₃^— + 3H₂O	+2e +2e +2e +10e +10e +6e +6e	2I^— 2I^— 3I^— I₂↓ + 6H₂O I₂↓ + 12OH^— I^— + 3H₂O I^— + 6OH^—	+0,536 +0,621 +0,545 +1,19 +0,21 +1,08 +0,26
K	K⁺	+e	K↓	-2,923
Li	Li⁺	+e	Li↓	-3,04
Mg	Mg²⁺	+2e	Mg↓	-2,37
Mn	Mn³⁺ Mn²⁺	+e +2e	Mn²⁺ Mn↓	+1,51 -1,17
	MnO₂↓ + 4H⁺ MnO₄^2- + 2H₂O MnO₄^— MnO₄^— + 4H⁺ MnO₄^— + 2H₂O MnO₄^— + 8H⁺	+2e +2e +e +3e +3e +5e	Mn²⁺ + 2H₂O MnO₂↓ + 4OH^— MnO₄^2- MnO₂↓ + 2H₂O MnO₂↓ + 4OH^— Mn²⁺ + 4H₂O	+1,23 +0,58 +0,558 +1,69 +0,60 +1,51
Mo	Mo³⁺ H₂MoO₄ + 6H⁺ MoO₄^2- + 4H₂O	+3e +6e +6e	Mo↓ Mo↓ + 4H₂O Mo↓ + 8OH^—	-0,20,0 -1,05
Na	Na⁺	+e	Na↓	-2,713