전기 화학 세포의 산화 환원 반응의 평형 상수는 Nernst 방정식과 표준 세포 전위와 자유 에너지 사이의 관계를 사용하여 계산 될 수 있습니다. 이 예제 문제는 세포의 산화 환원 반응의 평형 상수를 찾는 방법을 보여줍니다.
주요 테이크 아웃 :평형 상수를 찾기위한 Nernst 방정식
- Nernst 방정식은 표준 세포 전위, 가스 상수, 절대 온도, 전자 두더지 수, 패러데이의 상수 및 반응 몫으로부터 전기 화학적 세포 전위를 계산합니다. 평형에서 반응 지수는 평형 상수입니다.
- 따라서 세포의 반 반응과 온도를 알고 있다면 세포 전위와 평형 상수를 해결할 수 있습니다.
문제
다음 두 반 반응은 전기 화학적 세포를 형성하는 데 사용됩니다.
산화:
그래서
절감:
cr 2 o 7 (aq) + 14 시간 (aq) + 6 e → 2 cr (aq) + 7 H 2 O (ℓ) e °
25 C에서 결합 된 세포 반응의 평형 상수는 무엇입니까?
솔루션
1 단계 :두 반 반응을 결합하고 균형을 맞 춥니 다.
산화 반 반응은 2 개의 전자를 생성하고 감소 반 반응에는 6 개의 전자가 필요합니다. 전하의 균형을 잡으려면 산화 반응에 3 배의 곱해야합니다.
3 So
+ cr 2 o 7 (aq) + 14 시간 (aq) + 6 e → 2 cr (aq) + 7 H 2 O (ℓ)
3 So
방정식의 균형을 유지함으로써, 우리는 이제 반응에서 교환 된 총 전자 수를 알았습니다. 이 반응은 6 개의 전자를 교환했다.
2 단계 :세포 전위를 계산합니다.
이 전기 화학적 세포 EMF 예제 문제는 표준 환원 전위에서 세포의 세포 전위를 계산하는 방법을 보여줍니다. **
E °
E °
E °
3 단계 :평형 상수를 찾으십시오, k.
반응이 평형에있을 때 자유 에너지의 변화는 0과 같습니다.
전기 화학 세포의 자유 에너지의 변화는 방정식의 세포 전위와 관련이 있습니다.
ΔG =-nfe 셀
어디
ΔG는 반응의 자유 에너지입니다
n은 반응에서 교환 된 전자의 두더지 수입니다.
F는 Faraday의 상수입니다 (96484.56 c/mol)
e는 세포 전위입니다.
세포 전위 및 자유 에너지 예는 산화 환원 반응의 자유 에너지를 계산하는 방법을 보여줍니다.
Δg =0 :e 셀을 해결하십시오.
0 =-nfe 셀
e 셀 =0 v
이것은 평형에서 세포의 잠재력이 0임을 의미합니다. 반응은 동일한 속도로 앞뒤로 진행되므로 순 전자 흐름이 없음을 의미합니다. 전자 흐름이 없으면 전류가 없으며 전위는 0입니다.
이제 평형 상수를 찾기 위해 Nernst 방정식을 사용하는 것으로 알려진 충분한 정보가 있습니다.
Nernst 방정식은 다음과 같습니다.
e 셀 =e ° <서브> 셀 - (rt/nf) x log 10 큐
어디
e 셀 세포 잠재력입니다
E °
r은 가스 상수입니다 (8.3145 J/mol · K)
T는 절대 온도입니다
n은 세포의 반응에 의해 전달 된 전자의 몰의 수이다.
F는 Faraday의 상수입니다 (96484.56 c/mol)
Q는 반응 지수입니다
** Nernst 방정식 예제 문제는 Nernst 방정식을 사용하여 비표준 셀의 세포 전위를 계산하는 방법을 보여줍니다. **
평형에서, 반응 지수 Q는 평형 상수, K입니다. 이것은 방정식을 만듭니다 :
e cell =e ° <서브> 셀 - (rt/nf) x log 10 k
위에서, 우리는 다음을 알고 있습니다 :
e 셀 =0 v
e ° <서브> 셀 =+1.13 v
r =8.3145 J/mol · K
t =25 °c =298.15 k
f =96484.56 c/mol
n =6 (반응에서 6 개의 전자가 전달됨)
K :
10 k
-1.13 v =- (0.004 v) log 10 k
log 10 k =282.5
k =10
k =10 =10 x 10
k =3.16 x 10
답변 :
세포의 산화 환원 반응의 평형 상수는 3.16 x 10입니다.
