1。反応
反応は単一の変位反応です。
Zn(s) +2agno₃(aq)⇌zn(no₃)₂(aq) + 2ag(s)
2。 標準削減電位
関係する半分反応には、標準削減電位(E°)が必要です。
* zn²⁺(aq) +2e⁻zn(s) E°=-0.76 v
* ag⁺(aq) +e⁻ag(s) E°=+0.80 V
3。 標準セル電位(E°セル)の計算
* 酸化と還元を識別します:
*亜鉛は酸化されます(電子が失われます):Zn(s)→Zn²⁺(aq) +2e⁻
*銀が減少します(電子のゲイン):2ag⁺(aq) +2e⁻→2ag(s)
* e°セルの計算:
e°cell =e°(還元)-e°(酸化)
E°Cell =0.80 V-(-0.76 V)=1.56 V
4。 E°細胞とK の関係
標準細胞電位(E°細胞)と平衡定数(k)は、次の方程式によって関連しています。
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)
5。 k の解決
方程式を再配置してkを解く:
ln k =(nfe°cell) /(rt)
k =exp [(nfe°cell) /(rt)]
値を置き換えます:
k =exp [(2 * 96485 c/mol * 1.56 v)/(8.314 j/mol・k * 298 k)]]
k≈1.4x10⁵²
したがって、亜鉛金属と25°Cの銀硝酸溶液との反応の平衡定数(k)は約1.4 x10⁵²です。
重要な注意: この非常に大きなKの値は、反応が製品の形成(硝酸亜鉛と銀)を強く支持することを示しています。言い換えれば、反応は本質的に完了になります。