一道热化学题实验室制取氯气的方程式不说了若选用浓度为12mol每升的浓盐酸,其他物质均为标准态时,在298K下,次反应能否自发进行?（标准时G(MnO2=-464.8)）你用方法一，只要列式

Question

一道热化学题
实验室制取氯气的方程式不说了
若选用浓度为12mol每升的浓盐酸,其他物质均为标准态时,在298K下,次反应能否自发进行?（标准时G(MnO2=-464.8)）
你用方法一，只要列式

Answer 1

不能自发
方法1：用热力学公式计算反应的自由能变化G,根据G是否小于0,判断
可以查有关数据
方法2：用电化学的方式计算
MnO2 + 4HCl = MnCl2 + Cl2 + 2H2O
两个半反应是
MnO2 + 2e + 4H+ = Mn2++ 2H2O
H+浓度是12,代入能斯特方程
E1=1.228 + (RT/2F)lg12^4=1.28
Cl2 + 2e = 2Cl-
E2=1.3583 + (RT/2F)lg[1/12^2]=1.33
可见,E1 < E2
即,MnO2此时不能氧化Cl-,生成Cl2
即,此时反应不能自发
不知道你的答案是哪里来的,通过方法二的计算,在298K时,确实不能自发,但是升高温度,即T增大,从两个E的计算,可以发现,E1会增大,而E2会减小,所以,在某个温度开始,可以做到E1 > E2,此时就可以自发反应了.
方法一也是一种判断方法,但是由于我查不到对应的数据,所以没法计算.
方法一的计算式是
MnO2(s) + 4HCl(aq) = MnCl2(aq) + Cl2(g) + 2H2O(l)
所以理论上要分别查5个物质的G
整个反应的自由能变化=G[MnCl2(aq)]+G[Cl2]+2*G[H2O]-G[MnO2(s)]-4*G[HCl(aq)]
你会发现这里能查到的仅仅是MnO2、Cl2和H2O,
MnCl2和HCl由于是溶液,所以查不到,而且HCl的浓度是12mol/L,MnCl2的浓度要求是标准态,即1mol/L,所以查不到
我们在表格中查到的是MnCl2(s)和HCl(g)的数值,是不能用于这个计算的.
所以,我感觉,从这道题目的叙述,就应该是用方法二进行分析,因为在电化学中,才能进行标准态和非标准态的计算.
从这道题目的分析和解答,可以这么理解,涉及到纯固体或纯气体的反应,适合用方法一进行判断.
而涉及到溶液中的氧化还原反应,适合用方法二进行判断.
当E1 = E2时,就是自发的转化温度,可以计算出来,是466K,即193摄氏度,所以这个反应需要加热.
而用KMnO4就可以在常温下氧化HCl成为Cl2,也可以同时类似的方法进行判断.