Теормат 12 Стандартная ЭДС топливного элемента

Химия Физическая химия
1
  1. Рассчитайте стандартную ЭДС топливного элемента, в котором протекает реакция
\\ C_2H_6 + 3.5O_2 \rightarrow CO_2 + 3H_2O

Необходимые термодинамические данные возьмите в справочниках.
О т в е т. E ◦ = 1,086 В.

Можете помочь, вообще не понимаю как писать полу-реакций для топливных элементов.
Толи так:

O_2 + 4H^+ + 4 e^- \rightarrow 2H_2O \\C_2H_6 + 4H_2O \rightarrow 2CO_2 + 14H^+ + 14 e^-\\

Толи так:

\\ O_2 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}\\ C_2H_6 + 7O^{-2} \rightarrow 2CO_2 + 3H_2O +14e^-

изображение

изображение
изображение1297×180 33.9 KB

Единственные данные,которые нашёл, если судить по ним то
E^0_{cell} = 1.499B Ответ не сходится
Второй вариант написания полу-реакции выглядит довольно странно, но так на одном Ико и написали:
изображение
изображение2160×173 52 KB

То как будут записаны полу-реакции зависит от того, что содержит в себе топливный элемент?
А на 1 варианте я не понимаю как может углеводород реагировать с водой и отдавать столько электронов, как их вообще можно выбить с углерода.

2 лайка
2

А зачем тебе в этом задании полуреакции, если можно обойтись без них вообще?

2 лайка
3

Мне кажется здесь можно из табличный данных взять энтальпию энтропию найти энергию Гиббса а после этого уже через нее найти ЭДС

2 лайка
4

Как?
И даже если можно без них, хотелось бы знать какие полу-реакции происходят.

5

Я думал, для того чтобы прокачать навыки в этой области, нужно работать с потенциалами

6

изображение
где F - постоянная Фарадея
n - число электронов (в вашем случае 4)
попробуйте так, я не уверен
на -R T lnK не обращайте внимания)

3 лайка
7

Мне кажется автор в этой задачи подразумевал что мы применим формулу dG=dH-TdS=-nFE так как он не дал полу-реакций

8

А ну тогда все упрощается, но все равно я хотел бы знать как пишутся полу-реакции)

9

На сколько я знаю как в электронном балансе
Если что могу объяснить что это)

10

Объяснить как в топливном элементе писать полу-реакции?
Если можно, то давайте

12

Естественно. Любые полуреакции зависят от среды (например, \ce{H^+} не может быть в полуреакции если среда основная).

вы же сами точно такой же вариант записали выше, нет?

вот тут.

Проблема в том, что вы приравниваете полуреакцию к механизму реакции. Я уверен вы не видите проблем со следующей полу-реакцией:

\ce{MnO4- + 8H+ + 5e- = Mn^2+ + 4H2O}

Но очевидно, что это не механизм реакции (достаточно проговорить, что мы записываем реакцию с участием 9 частиц и 5 электронов одновременно и становится понятно, что это нереально).

Полуреакции близки к механизму реакции, когда мы имеем дело с чем-то более простым. Например, когда мы опускаем медный и платиновый электрод в раствор серной кислоты, мы пишем:

\begin{align} &\ce{Cu = Cu^2+ + 2e-}\\ &\ce{2H+ + 2e- = H2} \end{align}

И нам легко определить эти полуреакции, поскольку это действительно то, что происходит на электродах. Когда мы рассуждаем о более сложных реакциях (таких как сгорание) я не думаю, что можно сказать, что одна полуреакция «правильней» другой поскольку ни одна из них не соответствует «фактическому» механизму. Это как нельзя сказать, что разложение 6 на 4+2 правильнее, чем 3+3.

Если можете – пишите сразу.

2 лайка
13

Да, но все равно считаю его странным.

Другими словами оба варианта верны?
А горение настолько сложный процесс, что даже не стоит думать о его механизме и о том, как вообще можно было получить электроны из углерода, т.е как его смогли окислить.

14

Зависит от того, что вы подразумеваете под словом “верны”)

Без знания точного механизма, нельзя сказать, что один из вариантов ближе к реальности, чем другой.

если вы решаете задачу, то наверное да. А так, вся наука это поиск попыток решения сложных задач или изучения механизмов сложных процессов))

3 лайка