학습 목표

• 는 방법을 확인하기준 감소 전위의 관점에서 실행 가능한 줄이고 산화제에서 산화환원 반응이다.

예\(\PageIndex{1}\):은 황화

블랙 손상시키는 양식에서 은 개체는 주로 Ag2S. 반반응에 대한 반전을 손상시키는 과정은 다음과 같습니다:

1. 을 참조하면 테이블\(\PageIndex{1}\),예측되는 종 H2O2(aq),아연(s),I(aq),Sn2+(aq)—을 줄일 수 있습 Ag2S 을 Ag 표준 조건 하에서.
2. 의 이종—H2O2(aq),아연(s),I(aq),Sn2+(aq),를 식별하는 강력한 감소시키는 대리인에서 수용액고,따라서 최상의 후보에 대한 상업적인 제품입니다.
3. 표\(\PageIndex{1}\)의 데이터에서 쉽게 사용할 수 있고 저렴하며 변색을 제거하는 데 더 효과적인 대체 환원제를 제안하십시오.

어:감소 반응,전극을 표준 잠재력과 가능한 reductants

요:reductants 에 대한 Ag2S,강한 reductant,그리고 잠재적인 감소를 제거하기 위해 에이전트를 손상시키

전략:

에서 자신의 위치를 표\(\PageIndex{1}\),결정하는 종을 줄일 수 있습 Ag2S. 결정하는 종은 가장 강력한 reductant.

B 일반적인 가정용 제품인 Ag2S 의 환원제를 식별하려면 Table\(\PageIndex{1}\)를 사용하십시오.

솔루션

우리는 문제를 해결할 수 있는 두 가지 방법 중 하나: (1)비교하면 상대적 위치의 네 가 reductants 의 Ag2S/Ag 에서 부부 테이블\(\PageIndex{1}\)또는(2)비교 전자°에 대한 각종 전자°에 대한 Ag2S/Ag 몇(-0.69V).

1. A 표\(\PageIndex{1}\)의 종은 감소 강도를 증가시키는 순서로 위에서 아래로 배열됩니다. 문제에 주어진 4 종 중 I-(aq),Sn2+(aq)및 H2O2(aq)는 Ag2S 위에 놓여 있으며 하나는 그 아래에 놓여 있습니다. 따라서 zn(s)은 표준 조건에서 Ag2S(s)를 줄일 수 있지만 I−(aq),Sn2+(aq)및 H2O2(aq)는 줄일 수 없다고 결론 내릴 수 있습니다. Sn2+(aq)와 H2O2(aq)는 표에 두 번 나타납니다:한쪽 반 반응에서 왼쪽(산화제)과 다른 쪽(환원제)에서 오른쪽(환원제).
2. 강력한 환원제가 Zn(s),종들의 오른쪽에 반응 속이는 바닥에 가까운 테이블의\(\PageIndex{1}\)보다 절반-포함하는 반응 I−(aq),Sn2+(aq),H2O2(aq). (아연 조각을 사용하는 상용 제품은 종종은에서 변색을 제거하기위한”기적의 제품”으로 판매됩니다. 필요한 것은 전기 전도성을 위해 따뜻한 물이나 소금을 첨가하는 것뿐입니다.)
3. B 의 reductants 는 거짓말은 아래 Zn(s)에서 테이블\(\PageIndex{1}\),따라서 강한 reductants,하나는 일반적으로 사용 가능한 가정용 제품:Al(s),이는 판매를 위한 알루미늄 호일 포장 음식입니다.예를 들어 페이지 인덱스{2}\):

   데이터를 사용하여 표\(\PageIndex{1}\)지 여부를 확인하는 각 반응은 발생할 가능성이 자발적으로 표준 조건 하에서:

   1. Sn(s)+Be2+(aq)→Sn2+(aq)+것(s)
   2. MnO2(s)+H2O2(aq)+2H+(aq) →O2(g)+Mn2+(aq)+2H2O(l)

   정:산화 환원 반응 목록의 표준 전극 잠재력을(표 P2)

   요:반응 자연스러움

   전략:

   1. 식별 반 반응에서 각 방정식이다. 표\(\PageIndex{1}\)를 사용하여 반 반응에 대한 표준 전위를 적절한 방향으로 결정하십시오.
   2. 사용\(E_{셀}=E^o_{srp}(음극)-E^o_{srp}(양극)\)방정식을 계산하는 표준 휴 잠재력에 대한 전반적인 반응입니다. 이 값으로부터 전반적인 반응이 자발적인지 여부를 결정하십시오.

   용액

   1. 금속 주석은 Sn2+(aq)로 산화되고 Be2+(aq)는 원소 베릴륨으로 환원된다. 우리는 후자의(감소)반 반응에 대한 표준 전극 전위를 찾을 수 있습니다(-1.85V)및 표\(\PageIndex{1}\)에서 직접 전(산화)반 반응(-0.14V)에 대해.

   B 추가 두 개의 절반의 반응은 전체적인 반응:

   \(\textrm{음극선:}\;\mathrm{수^{2+}(aq)}+\mathrm{2e^-} \rightarrow\mathrm{것(s)}\) \(\textrm{양극:}\;\mathrm{Sn(s)\rightarrow\mathrm{Sn^{2+}}(s)}+\mathrm{2e^-}\) \(\textrm{총:} \; \mathrm{Sn(s)+\mathrm{수^{2+}(aq)}\rightarrow\mathrm{Sn^{2+}}(aq)}+\mathrm{것(s)}\)

   \(E^\circ_{\textrm{음극}}=\textrm{-1.99V}\\E^\circ_{\textrm{양극}}=\textrm{-0.14V} \\E^\circ_{\textrm{셀}}=E^\circ_{\textrm{음극}}-E^\circ_{\textrm{양극}}\\\hspace{5mm}=-\textrm{1.85V}\)

   표준 셀 잠재력이 매우 매력적이고,따라서 반응이 발생하지 않을 것이 자발적으로 기록됩니다. 즉,금속 주석은 표준 조건 하에서 be2+를 베릴륨 금속으로 감소시킬 수 없다. 대신에,역방향 프로세스의 감소 stannous 이온(Sn2+)의 금속 베릴륨,는 긍정적인 값 E°셀,이 자발적으로 발생.

   1. A MnO2 는 산화제(Mn4+는 Mn2+로 환원 됨)이고 H2O2 는 환원제(O2−는 O2 로 산화 됨)입니다. 표\(\PageIndex{1}\)에서 직접 환원 및 산화 반 반응에 대한 표준 전극 전위를 얻을 수 있습니다.

   B 두 가지 반 반응과 그에 상응하는 전위는 다음과 같습니다:

   \(\begin{align}\textrm{cathode:} & \mathrm{MnO_2(s)}+\mathrm{4H^+(aq)}+\mathrm{2e^-}\rightarrow\mathrm{Mn^{2+}(aq)}+\mathrm{2H_2O(l)} \\ \textrm{anode:} & \mathrm{H_2O_2(aq)}\rightarrow\mathrm{O_2(g)}+\mathrm{2H^+(aq)}+\mathrm{2e^-} \\ \textrm{overall:} & \mathrm{MnO_2(s)}+\mathrm{H_2O_2(aq)}+\mathrm{2H^+(aq)}\rightarrow\mathrm{O_2(g)}+\mathrm{Mn^{2+}(aq)}+\mathrm{2H_2O(l)}\end{align}\)

   \(E^\circ_{\textrm{cathode}}=\textrm{1.22V}\\E^\circ_{\textrm{양극}}=\textrm{0.70V}\\E^\circ_{\textrm{셀}}=E^\circ_{\textrm{음극}}-E^\circ_{\textrm{양극}}\\\hspace{5mm}=-\textrm{0.53V}\)

   표준에 대한 잠재적인 반응은 긍정적인을 나타내는 표준 조건 하에서,그것이 발생할 것이 자발적으로 기록됩니다. 과산화수소는 MnO2 를 감소시키고 산소 가스는 용액에서 진화 할 것입니다.

운동\(\PageIndex{2}\)

데이터를 사용하여 표\(\PageIndex{1}\)지 여부를 확인하는 각 반응은 발생할 가능성이 자발적으로 표준 조건 하에서:

1. 2Ce4+(aq)+2Cl−(aq)→2Ce3+(aq)+Cl2(g)
2. 4MnO2(s)+3O2(g)+4OH−(aq)→4MnO4−(aq)+2H2O

대답

1. 자발적인(전자°셀=0.36V)
2. nonspontaneous(E°셀=-0.20V)

요약

다양한 산화제와 환원제의 상대 강도는 E°값을 사용하여 예측할 수 있습니다. 다양한 물질의 산화 및 환원 강도는 표준 전극 전위를 사용하여 비교할 수 있습니다. 분명 이상이 될 수 있다는 사실에 의해 설명 전극 잠재력에서 측정된 수용액,할 수 있는 강력한 정전기 분자간 상호작용,그리고 가스 단계입니다.

개념적 문제

1. 의 순서로 전극 잠재력할 수 없습니에 의해 예측 이온화 및 잠재력 전자 친화력. 왜? 나트륨 금속이 이온화 전위에서 예측 한 것보다 높거나 낮은 전극 전위를 가질 것으로 기대합니까? 대략적인 전극 잠재력은 무엇입니까?
2. 표로 작성된 데이터를 참조하지 않고 Br2/Br−,Ca2+/Ca,O2/OH−및 Al3+/Al 중 어느 것이 음극 전위가 가장 적고 어느 것이 가장 부정적입니까? 왜?
3. 달걀 흰자위에 존재하는 황 함유 아미노산 때문에 은색 포크로 계란을 먹으면 포크가 더러워집니다. 화학자로서,당신은 옥살산(H2C2O4)의 1m 용액을 포함하여 캐비닛에 모든 종류의 흥미로운 청소 제품을 가지고 있습니다. 스크램블 드 에그를 먹으면서 변색 된 포크를 청소하려면이 솔루션을 선택 하시겠습니까?
4. 반응 cu2+(aq)+2e−→Cu(s)에 대한 전극 전위는 표준 조건 하에서 0.34V 이다. 0.5mol 의 cu 의 산화 가능성은 -0.34/2V 와 같습니까? 당신의 대답을 설명하십시오.
5. 테이블을 참조하십시오\(\PageIndex{1}\)예측하는
   1. 는 종 Sn4+(aq),Cl(aq),Ag+(aq),Cr3+(aq),및/또는 H2O2(aq)—산화할 수 있 MnO2(s)MNO4−이 있습니다
   2. 는 종 Sn4+(aq),Cl(aq),Ag+(aq),Cr3+(aq),및/또는 H2O2(aq)—강한 산화제에서는 수용성 솔루션입니다.