任何一个氧化还原反应,原则上都可以设计成原电池。利用原电池的电动势可以判断氧化还原反应进行的方向。由氧化还原反应组成的原电池,在标准状态下,如果电池的标准电动势
>0, 则电池反应能自发进行;如果电池的标准电动势
<0, 则电池反应不能自发进行。在非标准状态下,则用该状态下的电动势来判断。
从原电池的电动势与电极电势之间的关系来看,只有
> 时,氧化还原反应才能自发地向正反应方向进行。也就是说,氧化剂所在电对的电极电势必须大于还原剂所在电对的电极电势,才能满足E
>0的条件。
[例4-10] 试判断反应 Br
+ 2Fe
2Fe
+2Br
在标准状态下进行的方向。
解:查表知:Fe
+ e
Fe
= +0.771V
Br +
2e
2Br
= +1.066V
由反应式可知:Br 是氧化剂,Fe 是还原剂。
故上述电池反应的
= +1.066-0.771=0.295V>0
所以上述反应能自发向正反应方向进行。
[例4-11] 试判断298K时,氧化还原反应: Sn + Pb
Sn
+ Pb
在下列条件下进行的方向。
(1)[Sn ]
= [Pb ]
= 1mol·L ;
(2)[Sn ]
=1mol·L ,[Pb ]
= 0.01mol·L 。
解: 查表知:Sn
+ 2e
Sn
= -0.1375V
Pb
+ 2e
Pb
= -0.1262V
(1)由反应式可知:Pb 是氧化剂,Sn是还原剂。
故上述电池反应的
将电对Pb /Pb和Sn /Sn组成氧化还原反应时,Pb /Pb为正极,Sn /Sn为负极。
=-0.1263-(-0.1364)> 0,所以上述反应在标准状态下能自发向正反应方向进行。
(2)
=
= -0.1362V
=
+
lg[Pb ]
= -0.1262 +
lg 0.01
= -0.1853V
故上述电池反应的 =
-0.1854-(-0.1364) < 0, 在题给条件下, Sn 是氧化剂,Pb是还原剂,反应向逆反应方向进行。 |