В каких средах находятся два металла, Fe и Ag, соединённые вместе? а) В какой среде находятся два металла, Fe

Morozhenoe_Vampir_5491

18

Для решения данной задачи необходимо знать, что металлы могут образовывать разные соединения в разных средах в зависимости от их потенциала окисления.

а) Если значение pH меньше 7, то среда является кислотной. В кислой среде оба металла, Fe и Ag, окисляются:

Fe(s) -> Fe^{2+}(aq) + 2e^-
Ag(s) -> Ag^{+}(aq) + e^-

Коэффициенты уравнений указывают на количество потребляемых или выделяющихся электронов.

Теперь рассчитаем ЭДС реакции. Она определяется разностью потенциалов окисления и восстановления:

E° = E°(восстановление) - E°(окисление)

Из соответствующих таблиц электродных потенциалов (например, таблица электродных потенциалов Латимера) получим следующие значения:

E°(Fe^{2+}/Fe) = -0.44 В
E°(Ag^{+}/Ag) = 0.80 В

Таким образом,

E° = E°(Ag^{+}/Ag) - E°(Fe^{2+}/Fe)
= 0.80 В - (-0.44 В)
= 1.24 В

Изменение свободной энергии (∆G°298) для стандартных условий можно рассчитать по формуле:

∆G°298 = -nFE°

где n - количество электронов, участвующих в реакции (в данном случае n=1), F - постоянная Фарадея (96,485 Кл/моль), E° - ЭДС реакции.

∆G°298 = -1 * 96,485 Кл/моль * 1.24 В
= -119.78 КДж/моль

б) Если значение pH больше 7, то среда является щелочной. В щелочной среде оба металла, Fe и Ag, окисляются:

Fe(s) + 2OH^-(aq) -> Fe(OH)_2(aq) + 2e^-
Ag(s) + OH^-(aq) -> AgOH(s) + e^-

Теперь рассчитаем ЭДС реакции:

E°(Fe(OH)_2/Fe) = -0.86 В
E°(AgOH/Ag) = 0.70 В

E° = E°(AgOH/Ag) - E°(Fe(OH)_2/Fe)
= 0.70 В - (-0.86 В)
= 1.56 В

∆G°298 = -1 * 96,485 Кл/моль * 1.56 В
= -150.44 КДж/моль

Таким образом, получаем электродвижущую силу (ЭДС) и изменение свободной энергии (∆G°298) реакции для стандартных условий в кислой среде и щелочной среде.