1。反応:
あなたが説明している反応は、クロム金属(CR)が銅(II)イオン(Cu²⁺)を銅金属(Cu)に減少させる一方、クロム自体がクロム(II)イオン(cr²⁺)に酸化される酸化還元反応です。
バランスの取れた化学式は次のとおりです。
cr(s) +cu²⁺(aq)⇌cr²⁺(aq) + cu(s)
2。標準電極電位:
平衡定数(k)を決定するには、関係する半反応の標準削減電位(E°)が必要です。
* cr³⁺(aq) +3e⁻→cr(s) E°=-0.74 V(これはCRの酸化の逆です)
* cu²⁺(aq) +2e⁻→cu(s) E°=+0.34 v
3。細胞電位の計算(E°セル):
全体的な反応の細胞電位(E°細胞)は、次のように計算されます。
E°Cell =e°(カソード)-E°(アノード)
* カソード: Cu²⁺の減少は、還元が発生する場所(電子の獲得)です。
* アノード: Crの酸化は、酸化が発生する場所(電子の損失)です。
したがって:
E°Cell =+0.34 V-(-0.74 V)=+1.08 V
4。細胞の電位を平衡定数に関連付ける:
標準セル電位(E°セル)と平衡定数(k)の関係は、Nernst方程式によって与えられます。
e°cell =(rt/nf) * ln(k)
どこ:
* r =理想的なガス定数(8.314 j/mol・k)
* T =ケルビンの温度(25°C =298 K)
* n =転送された電子のモル数(この反応で2)
* f =ファラデーの定数(96,485 c/mol)
Kの解決:
ln(k)=(nf * e°cell) / rt
k =exp [(nf * e°cell) / rt]
5。計算:
値のプラグ:
k =exp [((2 mole⁻)(96,485 c/mol)(+1.08 v))/(8.314 j/mol・k)(298 k)]]
k≈1.3x10³⁷
したがって、 25°CでのCr(S)とCu²⁺(aq)の間の反応の平衡定数(k)の値は約1.3 x10³⁷です。この非常に大きな値は、反応が製品の形成を強く支持することを示しています(cr²⁺およびcu)。