Vastaus:
Molemmat reaktiot ovat spontaania.
Selitys:
Te itse asiassa käsittelet kahta redox-reaktiota, mikä tarkoittaa, että voit helposti selvittää, mikä niistä on spontaani katsomalla tavalliset pelkistyspotentiaalit puoli-reaktioita varten.
Ota ensimmäinen reaktio
#Cl_ (2 (g)) + 2Br _ ((aq)) ^ (-) -> Br_ (2 (l)) + 2Cl _ ((aq)) ^ (-) #
tavalliset pelkistyspotentiaalit puolireaktiot ovat
#Br_ (2 (l)) + 2e ^ (-) rightleftharpoons 2Br _ ((aq)) ^ (-) #, # E ^ @ = "+1.09 V" #
#Cl_ (2 (g)) + 2e ^ (-) rightleftharpoons 2Cl _ ((aq)) ^ (-) #, # E ^ @ = "+1.36 V" #
Jotta reaktio tapahtuisi, tarvitset klooria hapettua bromidianioni nestemäiseen bromiiniin ja pelkistetään kloridi-anioniksi prosessissa.
Koska kloorilla on a positiivisempi #E ^ @ # arvoa, se on enemmän kuin kelpaa tehdä juuri niin. Tämä tarkoittaa, että ensimmäinen tasapainoreaktio siirtyy itse asiassa vasenja toinen tasapainoreaktio siirtyy kohtaan oikea.
Täten yleinen reaktio on standardisolupotentiaali
#E_ "solu" ^ @ = E_ "katodi" ^ @ + E_ "anodi" ^ @ #
#E_ "solu" ^ @ = "1,36 V" + alikansi ((- "1,09 V")) _ (väri (sininen) ("koska tasapaino liikkuu vasemmalle!")) = "+0.27 V" #
Solun spontaanisuus annetaan yhtälöllä
# DeltaG ^ @ = -nF * E_ "solu" ^ @ #, missä
# N # - reaktiossa vaihdettujen elektronien lukumäärä;
# F # - Faradayn vakio.
Tämä kertoo teille, että solureaktio on spontaani, #DeltaG ^ @ # täytyy olla negatiivinen, mikä merkitsee sitä #E_ "solu" ^ @ # täytyy olla positiivinen.
Koska kyseessä on ensimmäinen reaktio, se on todellakin spontaani.
Samaa lähestymistapaa voidaan käyttää toisessa reaktiossa.
#Br_ (2 (l)) + 2I _ ((aq)) ^ (-) -> I_ (2 (aq)) + 2Br _ ((aq)) ^ (-) #
Käytä jälleen standardeja elektrodipotentiaaleja
#I_ (2 (s)) + 2e ^ (-) rightleftharpoons 2I _ ((aq)) ^ (-) #, # E ^ @ = "+0,54 V" #
#Br_ (2 (l)) + 2e ^ (-) rightleftharpoons 2Br _ ((aq)) ^ (-) #, # E ^ @ = "+1.09 V" #
Tällä kertaa tarvitset bromia hapettua jodidianioni jodiin ja vähenee prosessissa. positiivisempi #E ^ @ # Bromin pelkistymisen puoli-reaktion arvo vahvistaa, että näin tapahtuu.
Ensimmäinen tasapaino siirtyy jälleen vasenja toinen tasapaino oikea. Tämä tarkoittaa sitä, että sinulla on
#E_ "solu" ^ @ = E_ "katodi" ^ @ + E_ "anodi" ^ @ #
#E_ "solu" ^ @ = "+1.09 V" + alikansi ((- "0,54 V")) _ (väri (sininen) ("koska tasapaino siirtyy vasemmalle!")) = "+0,55 V" #
Jälleen a positiivinen #E_ "solu" ^ @ # merkitsee a negatiivinen #DeltaG ^ @ #, ja siten a spontaani reaktio.
