Выяснить, в каком направлении будет протекать самопроизвольная окислительно-восстановительная реакция

Предмет: Химия Раздел: Окислительно-восстановительные реакции (ОВР)

Постановка задачи:

Требуется выяснить, в каком направлении будет протекать самопроизвольная окислительно-восстановительная реакция между \( \text{FeCl}_3 \) (хлорид железа(III)) и железом \( \text{Fe} \), с образованием \( \text{FeCl}_2 \) (хлорида железа(II)).

Рассмотрение реакции:

\[ \text{FeCl}_3 + \text{Fe} \rightarrow \text{FeCl}_2 \]

1. Определение степени окисления железа:

• В соединении \( \text{FeCl}_3 \) железо находится в степени окисления \( +3 \), т.к. каждый атом хлора имеет степень окисления \( -1 \), а молекула в целом нейтральна. Значит, железо \( \text{Fe}_{+3} \).
• В чистом виде (в виде металлического железа \( \text{Fe} \)) степень окисления железа равна \( 0 \).
• В соединении \( \text{FeCl}_2 \) железо находится в степени окисления \( +2 \), т.к. два атома хлора имеют общую отрицательную степень окисления \( -2 \), что компенсируется двумя положительными зарядом железа.

2. Определение процесса окисления и восстановления:

• Металлическое \( \text{Fe} \) (в степени окисления 0) окисляется до \( \text{Fe}^{+2} \), то есть оно теряет электроны: \[ \text{Fe}^0 \rightarrow \text{Fe}^{+2} + 2e^- \]
• Окислитель — это вещество, которое восстанавливается, т.е. принимает электроны. В этом случае \( \text{FeCl}_3 \) (где железо в степени окисления \( +3 \)) восстанавливается до \( \text{Fe}^{+2} \): \[ \text{Fe}^{+3} + e^- \rightarrow \text{Fe}^{+2} \]

3. Направление самопроизвольного процесса:

Самопроизвольная реакция протекает, когда уменьшается свободная энергия системы (энергии Гиббса), или когда система стремится к более стабильному состоянию. В данном случае металлическое железо \( \text{Fe} \) будет отдавать свои электроны (становясь \( \text{Fe}^{+2} \)), а \( \text{FeCl}_3 \) будет их захватывать, восстанавливаясь до \( \text{FeCl}_2 \). Таким образом, самопроизвольная реакция идёт в направлении: \[ \text{FeCl}_3 + \text{Fe} \rightarrow \text{FeCl}_2 \]

4. Заключение:

Эта реакция происходит самопроизвольно слева направо, то есть: \[ \boxed{\text{FeCl}_3 + \text{Fe} \rightarrow \text{FeCl}_2} \]