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標準削減電位を使用して平衡定数をどのように見つけますか?

次の手順を適用することにより、標準還元電位(E°)を使用した反応の平衡定数(k)を見つけることができます。

1。標準セル電位(E°セル)を決定します:

* 半分反応を識別します: 全体的な反応をその酸化と減少の半反応に分解します。

* 標準削減電位(E°)を検索します: 標準削減電位の表で、各半反応の標準削減電位を見つけます。 逆反応の標準還元電位は、前方反応の負であることを忘れないでください。

* e°セルの計算:

* e°Cell =e°(還元)-E°(酸化)

*ハーフ反応を逆転させて全体的な反応に合わせた場合、そのe°値の兆候を変更することを忘れないでください。

2。平衡定数(k):を計算します

* nernst方程式:を使用します この方程式は、標準セル電位(E°セル)を平衡定数(k)および温度(t)に関連付けます。

* e°Cell =(rt/nf) * ln(k)

* どこ:

* rは理想的なガス定数(8.314 j/mol・k)です

* tはケルビンの温度です

* nは、バランスのとれた反応で伝達される電子のモル数です

* fはファラデーの定数です(96,485 c/mol)

* k:を解決します 方程式を再配置してkを解く:

* k =exp(nfe°cell / rt)

例:

298 Kで次の反応について平衡定数を見つけたいとしましょう。

zn(s) +cu²⁺(aq)⇌zn²⁺(aq) + cu(s)

* 半分反応:

*酸化:Zn(s)→Zn²⁺(aq) +2e⁻(e°=+0.76 v)

*削減:cu²⁺(aq) +2e⁻→cu(s)(e°=+0.34 v)

* e°セル:

* e°cell =e°(還元)-e°(酸化)=+0.34 V-(+0.76 V)=-0.42 V

* k:

* k =exp(nfe°cell / rt)=exp((2 mol)(96485 c / mol)( - 0.42 v) /(8.314 j / mol・k)(298 k))

*k≈1.1x10⁻¹⁴

重要なメモ:

*標準の還元電位は通常、25°C(298 K)で与えられます。温度が異なる場合は、適切な温度でNernst方程式を使用する必要があります。

*平衡定数は、正のE°細胞との反応に対して大きく(k> 1)、産物が平衡状態で好まれていることを示します。 陰性E°細胞(k <1)との反応の場合、反応物は平衡状態で好まれます。

*平衡定数は、反応物と生成物の初期濃度とは無関係です。温度と標準細胞電位にのみ依存します。

常にユニットをチェックし、値が使用される方程式と一致していることを確認してください。

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