Λυμένο Πρόβλημα-Κατηγορία 3

Κατηγορία 3:

Να υπολογίσετε τη σταθερά χημικής ισορροπίας της ακόλουθης αντίδρασης , στους 25^οC.

Sn(s) + 2AgCl(s) → SnCl₂(aq) + 2Ag(s)

Λύση:

ΒΗΜΑ 1:

  Ζητούμενο:Η τιμή της σταθεράς χημικής ισορροπίας Κ της παραπάνω αντίδρασης.
  Η σταθερά Κ υπεισέρχεται στην εξίσωση Νernst της αντίδρασης στην κατάσταση ισορροπίας, οπότε ΔΕ = 0.
  Πρώτα όμως γράφω την αντίδραση σε ιοντική μορφή:
  (α) Sn(s) + 2AgCl(s) → Sn²⁺(aq) + 2Cl^-(aq) + 2Ag(s)

  ΑΠΑΝΤΗΣΗ: ΔΕ = ΔΕ^ο – (RT/nF)lnQ_r Στην ισορροπία ΔΕ = 0, οπότε
  (β) 0 = ΔΕ^ο - (0,025693/n)lnK.

ΒΗΜΑ 2:

  Για να βρω από την (β) το Κ, πρέπει να ξέρω (i) το ΔΕ^ο και (ii) το n. Προς τούτο πρέπει να γράψω τις δύο ημιαντιδράσεις και   να βρω σε πίνακες τις τιμές των Ε^ο.

  ΑΠΑΝΤΗΣΗ 2i: (1) Sn(s) → Sn²⁺(aq) + 2e^- (-) (οξείδωση) Ε₁^ο = -0,14 V
(2) AgCl(s) + e^- → Ag(s) + Cl^-(aq) (+) (αναγωγή) Ε₂^ο = +0,2223 V

  ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ: Ε₁^ο < Ε₂^ο , οπότε πράγματι η (1) γίνεται ως οξείδωση και η (2) ως αναγωγή, άρα η δοθείσα αντίδραση (α) είναι αυθόρμητη.
  Επομένως, ΔΕ^ο = Ε₂^ο - Ε₁^ο = +0,2223 – (-0,14) = +0,3623 > 0.

  ΑΠΑΝΤΗΣΗ 2ii: (α) = (1) + 2x(2), άρα n = 2.

ΒΗΜΑ 3:

Αντικαθιστώ στην (β) και υπολογίζω το Κ.

ΒΗΜΑ 4:

Αξιολόγηση αποτελέσματος. Αφού η αντίδραση είναι αυθόρμητη, η ισορροπία θα είναι μετατοπισμένη στα δεξιά, άρα πρέπει Κ > 1.