(38)--4.4影响电极电势的因素-Nernst方程.ppt
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(38)--4.4影响电极电势的因素-Nernst方程.ppt
$影响电极电势的因素-Nernst方程$1.电池电动势与Gibbs自由能2.影响电极电势的因素Nernst方程目录$电池电动势是原电池产生电流的推动力,也是电池反应的推动力。根据热力学知识,rGm0是等温等压下化学反应自发进行的推动力。E与rGm之间是否存在某种联系?引言$(一)自由能(G)u自发过程:不依靠外力而自动进行的过程。(如:水由高流到低,热由高温物体传到低温物体)u自由能变:等温等压下(系统变化过程中温度压力都不变),在可逆过程中系统对外做的最大非体积功。u在原电池中进行,uCuSO4 +Zn=ZnSO4 +Cu 一、电池电动势与Gibbs自由能$(二)电池电动势与自由能的关系u在等温、等压、只做电功的条件下,原电池体系的Gibbs自由能降低值全部用于做电功,即:rGm W电 rGm=W电 =QE =nFE F-Faraday常数,96485 C/molu 标准状态:rGm=nFE电量电量$例1 计算标准状态下,Cu+2Ag+=Cu2+2Ag 的rGm。解:(Cu2+/Cu)=0.3419 V(Ag+/Ag)=0.7996 VE=+-=(Ag+/Ag)-(Cu2+/Cu)=0.7996-0.3419=0.4577(V)rGm=-nFE=-2964850.4577=-88.322kJ/mol$二、影响电极电势的因素Nernst方程mOx1+nRed2 pRed1+qOx2 对于任意一个氧化还原反应:$-电池电动势的电池电动势的Nernst方程方程1864-1941年年,德国卓越的物理学德国卓越的物理学家、物理化学家和化学史家家、物理化学家和化学史家。1920年年Nobel化学奖化学奖$得:整理后可得,+=+nFRTlncrp(Red1)crm(Ox1)-=-nFRTlncrn(Red2)crq(Ox2)E=+-E=+-将$mOx+ne qRed 对于任一电极反应电极电势的Nernst方程:$当T=298K,将相关常数代入上式得:$u电极反应中有H+或OH-等参加,它们的浓度应代入Nernst方程,而且浓度的指数为它们在电极反应中的系数。u电极反应式中氧化型、还原型物质前的系数不等于1时,方程式中它们的浓度项应以对应的系数为指数。u对纯固体、纯液体或介质水,它们的浓度不列入方程;气体物质用相对分压表示,即用气体的压力除以100kPa。ABC公式说明$例2 计算298K时Zn2+浓度为0.010mol/L的锌电极的电极电势。解:锌电极的电极反应是Zn2+2e-Zn (Zn2+/Zn)=(Zn2+/Zn)+0.05916 2lgcr(Zn2+)=-0.7618+0.05916 2lg0.01=-0.82V 金属离子浓度越小,则金属的电极电势越小,还原剂的还原性越强。$例3 求电极反应:MnO4-+8H+5e-Mn2+4H2O在pH=7时的电极电势(其他条件同标准状态)。(MnO4-/Mn2+)=(MnO4-/Mn2+)+0.05916 5lgcr(Mn2+)cr(MnO4-)cr8(H+)=1.507+0.05916 5lg(1.0010-7)8=0.8444(V)$例4 计算298 K时Cl-浓度为0.010mol/L,p(Cl2)为100kPa时的(Cl2/Cl-).解:Cl2+2e-2Cl-(Cl2/Cl-)=(Cl2/Cl-)+0.05916 2lgcr2(Cl-)100kPa/100kPa=1.35827+0.05916 2lg1/(0.010)2=1.48(V)$影响电极电势的因素Nernst方程电极电势除了取决于电极物质的本性外,还与反应温度、氧化型物质和还原型物质的浓度、压力等因素有关。小结:$1.张欣荣,阎芳 基础化学第三版,高等教育出版社,2016年2.无机化学,张天蓝,第7版,人民卫生出版社,2016年 参考教材:$Thank you!