Используя табличные значения стандартных электродных потенциалов, определите в каком направлении протекает реакция

Для определения направления протекания реакции необходимо сравнить стандартные электродные потенциалы окисления и восстановления веществ, участвующих в реакции. 

Многие стандартные электродные потенциалы (SEP) можно найти в таблицах. Для данной реакции нам понадобятся SEP для веществ Mn, MnO2, Ce, CeO2, HNO3 и NO.

По определению SEP - это потенциал, с которым электрод с данной фазой (окисленной или восстановленной) находится в равновесии с раствором, содержащим одномолярные ионные формы данной фазы при стандартных условиях (температура 298,15 К, давление 101,325 кПа, pH = 0 для всех реакций, кроме реакций с участием водорода). SEP выражается в вольтах.

Согласно таблицам, SEP для MnO2/Mn пары равен 1,23 В (окисление MnO2 до Mn2+), а SEP для CeO2/Ce пары равен 1,44 В (восстановление CeO2 до Ce3+). 

Для оставшихся веществ SEP можно найти путем комбинации реакций. Например, реакция восстановления HNO3 до NO имеет SEP -0,56 В, а реакция окисления NO до NO3- имеет SEP +0,96 В. Таким образом, реакция окисления HNO3 до NO3- имеет SEP +0,4 В.

Теперь мы можем сравнить SEP для окисления и восстановления всех веществ, участвующих в данной реакции:

MnO2 + 4H+ + 2e- -> Mn2+ + 2H2O SEP = 1,23 В

Mn2+ -> MnO4^2- + 3e- SEP = -0,59 В

Ce4+ + e- -> Ce3+ SEP = 1,61 В

Ce3+ -> Ce4+ + e- SEP = -1,61 В

HNO3 + 2H+ + 2e- -> NO + 2H2O SEP = -0,56 В

NO + 2H+ + 2e- -> HNO2 SEP = +0,83 В

HNO2 + H+ + e- -> NO2- + H2O SEP = +1,69 В

NO2- + H+ + e- -> HNO3 SEP = +0,96 В

Следовательно, реакция в снотеме протекает следующим образом:

Mn2+ + 4H+ + Ce4+ -> MnO4^2- + Ce3+ + 2H2O

SEP для этой реакции можно найти путем сложения SEP для каждого этапа реакции:

SEP = SEP(Mn2+ -> MnO4^2-) + SEP(Ce4+ -> Ce3+) + 4SEP(H+ + e- -> H2O)

SEP = (-0,59) + (-1,61) + 4(+1,23) = +2,64 В

Таким образом, реакция протекает в направлении от Mn2+ и Ce4+ к MnO4^2- и Ce3+ под воздействием электрического поля в сторону заземленной пластины конденсатора.