Получения хлора в лаборатории

[docanton]

В лаборатории хлор получают по уравнению реакции:

 

MnO₂ + 4HCl = MnCl₂ + Cl₂↑ + 2H₂O

 

E⁰ (MnO₂/Mn²⁺) = +1,224 В

 

E⁰ (Cl₂/2Cl^-) = + 1,358 В

Окисленная форма редокс-пары с большим значением Е⁰ играет роль окислителя по отношению к восстановленной форме пары с меньшим значением Е⁰. Чем больше Е⁰, тем более четко выражена окислительная способность системы и тем меньше – ее восстановительная способность;

Окислительно-восстановительная реакция будет протекать в прямом направлении только в том случае, если электродвижущая сила реакции (ЭДС), вычисляемая как Е⁰ ок - Е⁰ восст., имеет положительное значение, причем чем больше ЭДС, тем интенсивнее протекает реакция.

Допустим, что реакция протекает по уравнению:

MnO₂ + 4HCl = MnCl₂ + Cl₂↑ + 2H₂O

Расставим степени окисления элементов:

Mn⁴⁺O₂^2- + 4H⁺Cl^- = Mn²⁺Cl₂^- + Cl₂⁰↑ + 2H₂⁺O^2-

Mn⁴⁺ + 2e Mn²⁺ - восстановление (окислитель)

2Cl^- - 2e Cl₂⁰ – окисление (восстановитель)

Рассчитаем ЕДС редокс-пары:

ЭДС = Е⁰ ок - Е⁰ восст. = 1,224 – 1,358 = - 0,134 В = |- 0,134 В| = 0,134 В

Oкислительно-восстановительные процессы идут в направлении образования более слабых окислителей и восстановителей.

ЕДС имеет отрицательное значение, в принципе реакция не может идти самостоятельно в сторону образования продуктов реакции, во-вторых, в ходе реакции образовался более сильный окислитель (молекулярный хлор), нежели кислота хлороводородная. Реакция должна идти в сторону исходных веществ.

 

Как обяснить факт получения хлора по данной реакции и возможность протекания данной реакции?

[besk-pavel]

Да, но ведь хлор по трубке сразу выводится из колбы, а если один из продуктов реакции убирать, то согласно принципу Ле-Шателье, реакция сместиться вправо.

[plick]

то согласно принципу Ле-Шателье, реакция сместиться вправо.

 

А причем тут принцип Ле-Шателье когда речь идет об отрицательном значении ЭДС процесса?

[besk-pavel]

А причем тут принцип Ле-Шателье когда речь идет об отрицательном значении ЭДС процесса?

Ну а какое ещё обьяснение этому дать?

[plick]

Ну а какое ещё обьяснение этому дать?

Уравнение Нернста все объясняет

[aversun]

При столь малой разности потенциалов (обычно такие реакции уверенно идут, если разность потенциалов больше или равна 0.4) подобные реакции не идут, т.к. находятся весьма близко к точке равновесия. Данная реакция идет только при нагревании и только с кислотой высокой концентрации, при таких условиях, вероятно, окислительный потенциал сдвигается в сторону марганца, с другой же стороны, здесь работает и энтропийный фактор, когда при высокой температуре раствора хлор покидает зону реакции. Реакция эта, вероятно, идет через образование малостойкого при высокой температуре MnCl4 (H2[MnCl6])