Найти в каком направлении будут самопроизвольно протекать реакции

Это задание относится к предмету "Химия", раздел "Электрохимия". Давайте решим его.

Для определения направления самопроизвольного протекания реакции воспользуемся стандартными электродными потенциалами. Отметим, что более положительное значение электродного потенциала указывает на большую окислительную способность (т.е. такое вещество легче восстанавливается), а более отрицательное значение — на большую восстановительную способность (т.е. такое вещество легче окисляется). Рассмотрим реакции по отдельности.

Часть а)

Для реакции: \[ \text{S}^{2-} + \text{ClO}_3^{-} + \text{H}^{+} \rightleftharpoons \text{S}^{0} + \text{Cl}^{-} + \text{H}_2\text{O} \]

\[\phi^{\circ} (\text{ClO}_3^{-}/\text{Cl}^-) = 0.89 \, \text{В}\] \[\phi^{\circ} (\text{S}^{0}/\text{S}^{2-}) = -0.51 \, \text{В}\]

Составим окислительно-восстановительную пару:
1. Полуреакция восстановления \(\text{ClO}_3^{-} \rightarrow \text{Cl}^{-}\): \(\phi^{\circ} = 0.89 \, \text{В}\)
2. Полуреакция окисления \(\text{S}^{2-} \rightarrow \text{S}^{0}\): \(\phi^{\circ} = -0.51 \, \text{В}\)

Найдем разность потенциалов: \[\Delta \phi = \phi_{\text{окисления}}^{\circ} - \phi_{\text{восстановления}}^{\circ} = -0.51 \, \text{В} - 0.89 \, \text{В} = -1.40 \, \text{В}\]

Часть b)

Для реакции: \[ \text{S}^{2-} + \text{IO}_3^{-} + \text{H}^{+} \rightleftharpoons \text{S}^{0} + \text{I}^{-} + \text{H}_2\text{O} \]

\[\phi^{\circ} (\text{IO}_3^{-}/\text{I}^-) = 1.09 \, \text{В}\] \[\phi^{\circ} (\text{S}^{0}/\text{S}^{2-}) = -0.51 \, \text{В}\]

Составим окислительно-восстановительную пару:
1. Полуреакция восстановления \(\text{IO}_3^{-} \rightarrow \text{I}^{-}\): \(\phi^{\circ} = 1.09 \, \text{В}\)
2. Полуреакция окисления \(\text{S}^{2-} \rightarrow \text{S}^{0}\): \(\phi^{\circ} = -0.51 \, \text{В}\)

Найдем разность потенциалов: \[\Delta \phi = \phi_{\text{окисления}}^{\circ} - \phi_{\text{восстановления}}^{\circ} = -0.51 \, \text{В} - 1.09 \, \text{В} = -1.60 \, \text{В}\]

Выводы:

1. Для самопроизвольного протекания реакции разность потенциалов должна быть положительной. В данном случае:
   • Для реакции \( \text{S}^{2-} + \text{ClO}_3^{-} \rightarrow \text{S}^{0} + \text{Cl}^{-} \): \(\Delta \phi = -1.40 \, \text{В}\)
   • Для реакции \( \text{S}^{2-} + \text{IO}_3^{-} \rightarrow \text{S}^{0} + \text{I}^{-} \): \(\Delta \phi = -1.60 \, \text{В}\)
2. Чтобы определить, которая реакция протекает быстрее, обратимся к значениям разности потенциалов. Чем больше по абсолютной величине, тем реакция менее вероятна. Таким образом, реакция (а) с разностью потенциалов -1.40 В протекает быстрее, чем реакция (б) с разностью -1.60 В. Следовательно, реакция \( \text{S}^{2-} + \text{ClO}_3^{-} \rightarrow \text{S}^{0} + \text{Cl}^{-} \) будет протекать быстрее.