Dr. Benzo30.06.2014 16:54
Standardpotential Hg2(2+)
Hallo!
Beim Durchrechnen der Altklausuren bin ich auf folgende Aufgabe gestoßen.
Ich habe zwar einen Ansatz aber komme nicht auf das von Chemie-Büchern vorgegebene Standardpotential.
Sie geben einen Überschuss flüssigen Quecksilber zu einer angesäuerten 1,00 millimolaren
Fe(III)-Lösung. Im Gleichgewicht bei 25°C verbleiben 5,4% des Eisens als
Fe3+. Nehmen Sie folgende Reaktionsgleichung an.
2 Hg + 2 Fe(3+) ↔ Hg22+ + 2 Fe 2+
Berechnen Sie das Standardpotential von Hg2 2+ /Hg.
K= [Hg22+]*[Fe 2+ ]² / [Fe(3+)]²
[Fe 2+ ]= 9,46*10-4 mol/l
[Fe(3+)]= 5,4*10-5 mol/l
[Hg22+] im Überschuss kann also weggelassen werden oder liege ich da flasch?
Der im Aufgabentext angesprochene Überschuss bezieht sich auf das als Edukt hinzugefügte Quecksilber und nicht etwa auf die im Verlauf der Oxidation gebildeten Hg(I) - Ionen. Deren Konzentration aber laut Reaktionsgleichung halb so groß sein muss wie die Konzentration der gleichzeit gebildeten Fe(II)- Ionen, die ihrerseits gleich ist der Konzentrationsabnahme der Fe(III) - Ionen.
Quecksilber muss übrigens deshalb im Überschuss zugegeben werden, damit im Gleichgewicht noch etwas davon übrig ist. Denn stillschweigend rechnet man mit einer Aktivität a (Hg) = 1, was voraussetzt, dass im Gleichgewicht Hg als Reinstoff koexistiert.
Im Übrigen erlaube ich mir einmal die Werte etwas abzuändern, um übersichtlicher darlegen zu können, wie einfach diese Aufgabe zu lösen ist. So gehe ich zu diesem Zweck einmal davon aus, dass im Gleichgewicht nicht 5.4 % der Eisenionen. sondern nur 1 % als Fe3+ vorliegen. Was für das Gleichgewicht \[ \frac {c(Fe^{3+})}{c(Fe^{2+})} \ = \ \frac {1}{99} \ \approx \ 10^{-2}\] ergibt. Das Potenzial der Fe3+/Fe2+ - Halbzelle also um \[ 2 \ \cdot \ 59 \ mV \ = \ 118 \ mV \] niedriger sein muss, als das Standardpotenzial von 771 mV. Somit also gilt : \[E(Fe^{3+}/Fe^{2+}) \ = \ 771 \ mV \ - \ 118 \ mV \ = \ 653 \ mV\] Wegen des Gleichgewichts ist dieses gleich dem Halbzellenpotenzial \[E(Hg_2 ^{2+}/Hg) \ = \ 653 \ mV \], welches sich auf eine von der Standardaktivität anweichende Hg(I) - Ionenkonzentration bezieht und die nach der Reaktionsgleichung halb so groß sein muss wie die Konzentration der Fe(II) - Ionen von \[ c(Fe^{2+}) \ = \ 0, 99 \ \cdot \ 10 ^{-3} \ mol/L \ \approx \ 10^ {-3 } \ mol/L \] mit der Folge dass das für c = 1 mol/L geltende Standardpotenzial um 3,7 mal 59 mV = 218 mV größer sein muss : \[E_0(Hg_2^{2+}) \ = \ 653 \ mV \ + \ 218 \ mV \ = \ 881 \ mV \]
Gruß FKS