Příklad 8.14

Jaké budou rovnovážné koncentrace složek v soustavě po ukončení reakce, smísí-li se stejné objemy 0,01 molárních roztoků FeCl₃ a TiCl₃ v 1M–HCl. E^f_{Fe³⁺/Fe²⁺} = 0,730 V, E^f_{Ti⁴⁺/Ti³⁺} = 0,100 V (v 1M-HCl).

Řešení:

Rovnovážná konstanta reakce Ti³⁺ + Fe³⁺ Ti⁴⁺ + Fe²⁺ bude podle (13)

log K_r = log = 10,68

a) Za rovnovážného stavu je poměr koncentrací

= 10^5,43

odtud

[Ti⁴⁺] = 10^5,34 [Ti³⁺]
[Fe²⁺] = 10^5,34 [Fe³⁺]
Protože c_Ti = c_Fe = 0,005 mol·l^-1
[Ti⁴⁺] + [Ti³⁺] = [Fe³⁺] + [Fe²⁺] = 0,005 mol·l^-1,

pak

(10^5,34 + 1) [Ti³⁺] = (1 + 10^5,34) [Fe³⁺] = mol·l^-1
[Ti³⁺] = [Fe³⁺] = 0,005 / (1 + 10^5,34) = 2,285·10^–8 mol·l^-1
[Ti⁴⁺] = [Fe²⁺] ≈ 5·10^–3 mol·l^-1

b) Ke stejnému výsledku dospějeme řešením kvadratické rovnice:

[Ti⁴⁺] [Fe²⁺] = K_r [Ti³⁺] [Fe³⁺]
(0,005 – [Fe³⁺])² = 10^10,68 [Fe³⁺]²
(10^10,68 – 1) [Fe³⁺]² + 0,01 [Fe³⁺] – (0,005)² = 0
[Fe³⁺] = [Ti³⁺] = 2,29·10^–8 mol·l^-1

Koncentrace nezreagovaných složek je zanedbatelná (2,29·10^–8 mol·l^-1), průběh reakce je kvantitativní.

Zpět