Определение направления окислительно-восстановительных реакций

Для определения направления протекания окислительно-восстановительных реакций (ОВР) в стандартных условиях записывают уравнение ОВР А_оф + В_вф «-? Арф + В_оф в виде равновесных полуреакций окисления и восстановления в электронно-ионной форме (А_оф и В_оф — окисленные формы, В_вф и А_вф — восстановленные формы). Затем по справочным данным находят значения их стандартных электродных потенциалов. Следует учесть, что в справочниках приводятся уравнения электродных процессов в форме реакций восстановления:

Если условия проведения реакции отличаются от стандартных (важнейшее отличие — это отличие реальных концентраций реагентов от стандартных значений), то по уравнению Нернста определяют электродные потенциалы при заданных условиях. После этого, сравнивая значения ф₁ и (р₂ > (р₂

или ф₂ > (р,), определяют, какой электрод в данной паре будет катодом, а какой — анодом: (р_к — ср_а > 0, т. е. в каком направлении при данных условиях протекают электродные реакции (16.1) и (16.2).

Для электрода с меньшим потенциалом переписывают электродную реакцию в форме реакции окисления и путем суммирования уравнений (16.1) и (16.2) получают окончательный вид протекающего при данных условиях окислительно-восстановительного процесса. Следует помнить, что ни знак, ни значение электродного потенциала не зависят от формы записи электродного процесса, поскольку он не является ни отдельным окислительным, ни отдельным восстановительным, а всегда совместным окислительно-восстановительным.

Пример. Даны следующие вещества: K₂Cr₂0₇, HCl, CrCl₃, Cl₂, КС1 и вода. Какие из них при смешении вступят в окислительно-восстановительную реакцию?

Решение. Типичными окислителями из указанных веществ являются К₂Сг₂0₇ и С1₂. Их стандартные окислительно-восстановительные потенциалы соответственно равны:

У хлора стандартный электродный потенциал выше, следовательно, в стандартных условиях он является более сильным окислителем, чем дихромат калия. Следовательно, уравнение (а) должно быть переписано в форме реакции окисления:

Еще раз обратим внимание: значение равновесного электродного потенциала при рассмотрении обратного течения реакции не изменилось. Теперь надо решить систему из двух уравнений. Суммируем уравнения восстановительной (б) и окислительной (в) полуреакций. Для достижения баланса числа отданных и принятых электронов найдем их наименьшее общее кратное и дополнительные множители. В данном случае наименьшее общее кратное равно шести, а стехиометрические коэффициенты реакции (б) должны быть утроены:

Это сокращенное ионное уравнение. С учетом реальных веществ, которые содержат эти ионы, можно записать полное молекулярное уравнение этой реакции: