다음은 25℃에서 구리와 관련된 반응의 표준 환원 전위(E°)이다. x… | [변리사 1차] 19년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[변리사 1차] 19년 1회차

다음은 25℃에서 구리와 관련된 반응의 표준 환원 전위(E°)이다. x는?
 $\mathrm{Cu^{2+}(aq) + e^- \rightarrow Cu^+(aq)}\qquad E^\circ = 0.16\ \mathrm{V}$ 
 $\mathrm{Cu^+(aq) + e^- \rightarrow Cu(s)}\qquad E^\circ = 0.52\ \mathrm{V}$ 
 $\mathrm{Cu^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow Cu(s)}\qquad E^\circ = x\ \mathrm{V}$

0.34

0.42

0.60

0.68

1.34

해설

표준 환원 전위는 그대로 더할 수 없고 자유에너지  $\Delta G^\circ=-nFE^\circ$ 를 더해야 하므로 x = 0.34이다.
주어진 두 반쪽 반응은 각각 전자 1개가 관여하며, Cu²⁺ → Cu⁺는  $E^\circ=0.16\ \mathrm{V}$ , Cu⁺ → Cu(s)는  $E^\circ=0.52\ \mathrm{V}$ 이다. 이 둘을 더하면 전자 2개가 관여하는 Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu(s)가 된다.
자유에너지는 더할 수 있으므로  $-2Fx=-1\cdot F(0.16)-1\cdot F(0.52)$ 이고,
 $x=\dfrac{0.16+0.52}{2}=\dfrac{0.68}{2}=0.34$ 이다.
전위를 그냥 합해 0.68 V로 답하면 전자 수가 다른 반응을 잘못 합친 것이다. 전위는 전자 수를 가중치로 한 평균으로 결합해야 한다.

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