(38)--4.4影响电极电势的因素-Nernst方程.ppt

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1、$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

2、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

3、 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

4、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

5、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！