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《能斯特方程》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
為了實用方便，提出了標準電極電勢的概念。當電對處于標準狀態(tài)（即物質(zhì)皆為純凈物，組成電對的有關物質(zhì)濃度（活度）為1.0mol·dm-3，涉及氣體的分壓為1.0×105Pa時，該電對的電極電勢為標準電極電勢，用符號φθ表示。通常溫度為298.15K。標準電極電勢1.
1若干電對的標準電極電勢（298.15K)電對氧化型＋ne-還原型/VK＋/KZn2＋/ZnFe2＋/FeH＋/H2Cu2＋/CuAg＋/AgF2/F-K＋＋e-KZn2＋＋2e-ZnFe2＋＋2e-Fe2H＋＋2e-H2Cu2＋＋2e-CuAg＋＋e-AgF2＋2e-F-－2.925－0.763－0.440.000＋0.34＋0.7999＋2.87氧化能力增強還原能力增強代數(shù)值增大電極電勢的測定2.
2能斯特方程式電極電勢的大小，不僅取決于電對本身的性質(zhì)，還與反應溫度、有關物質(zhì)濃度、壓力等有關。能斯特從理論上推導出電極電勢與濃度（或分壓）、溫度之間的關系，對任一電對：1.能斯特方程(Nernstequation)能斯特方程式電極反應：aOx+ne-?bRed3.
3其中：F—法拉第常數(shù)，F(xiàn)=96485J·mol-1·V-1n—電極反應中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)將式中的常數(shù)項R=8.314J·K-1·mol-1,F=96485J·mol-1·V-1代入,并將自然對數(shù)改成常用對數(shù)，在298.15K時，則有：能斯特方程式4.
4◆應用能斯特方程時，應注意：（1）如果組成電對的物質(zhì)是固體或液體，則它們的濃度項不列入方程式中；如果是氣體，則要以氣體物質(zhì)的分壓來表示。（2）如果電極反應中，除了氧化態(tài)和還原態(tài)物質(zhì)外，還有參加電極反應的其他物質(zhì)，如H+、OH-存在，則應把這些物質(zhì)也表示在能斯特方程中。（3）半反應中的計量系數(shù)作為指數(shù)。能斯特方程式5.
5（1）濃度對電極電勢的影響從能斯特方程式可看出，當體系的溫度一定時，對確定的電對來說，φ主要取決于c(OX)/c(Red)的比值大小。2.影響電極電勢的因素能斯特方程式6.
6例：計算298.15K下，c(Zn2+)＝0.100mol·L-1時的φ(Zn2+/Zn）值。即當c(Zn2+)減少為cθ(Zn2+)十分之一時，φ(Zn2+/Zn）值比φθ(Zn2+/Zn)僅減少0.03V。?（Zn2+/Zn）＝φθ(Zn2+/Zn)+{lgc(Zn2+)/cθ}＝-0.7626V+lg0.100＝-0.7922V解：電極反應為Zn2++2e-Zn能斯特方程式7.
7例：計算298.15K下，c(OH-)＝0.100mol·L-1時的φ(O2/OH-)值。(已知p(O2)＝105Pa)φ(O2/OH-)＝φθ(O2/OH-)+lg解：電極反應為O2+2H2O+4e-4OH-＝+0.401V+lg＝+0.460V能斯特方程式8.
8（2）酸度對電極電勢的影響如果H+、OH-也參加電極反應，那么溶液酸度的變化也會對電極電勢產(chǎn)生影響。例：在298.15K下，將Pt片浸入c()＝c(Cr3+)＝0.100mol·L-1，c(H+)＝10.0mol·L-1溶液中。計算的φ(/Cr3+)值。能斯特方程式9.
9φ(Cr2O/Cr3+)＝φθ(Cr2O/Cr3+)＝+1.36V+lg＝+1.50V解：電極反應為Cr2O+14H++6e-2Cr3++7H2O能斯特方程式10.
10解:電極反應為：MnO4-(aq)+8H+(aq)+5e-=Mn2+(aq)+4H2O已知:c(MnO4-)=c(Mn2+)=1mol.dm-3c(H+)=1.0?10-5mol.dm-3,Z=5查表:E?(MnO4-/Mn2+)=+1.512VE(MnO4-/Mn2+)=E?(MnO4-/Mn2+)+———lg———————————0.0592VZ[c(MnO4-)/c?][c(H+)/c?]8[c(Mn2+)/c?]例題:計算298K下pH=5時，MnO4-/Mn2+的電極電勢(其他條件同標準態(tài))。11.
11E(MnO4-/Mn2+)=1.512V+———lg(10-5)8=1.04V當c(H+)=2.0mol.dm-3E(MnO4-/Mn2+)=1.512V+———lg(2)8=1.541V0.0592V50.0592V5可知：c(H+)濃度增加，電極電勢增加，MnO4-氧化性增強。12.
12二、離子濃度改變對氧化還原反應方向的影響例判斷2Fe3++2I-＝2Fe2++I2在標準狀態(tài)下和[Fe3+]=0.001mol·L-1,[I-]=0.001mol·L-1,[Fe2+]=1mol·L-1時反應方向如何?解：(1)標準狀態(tài)：E0＝?0(Fe3+/Fe2+)-?0(I2/I-)＝0.770-0.535＝0.235V>0所以在標準狀態(tài)下，上述反應能自發(fā)進行。(2)非標準狀態(tài)：?+＝0.770＋0.0592lg———=0.0592(V)0.0011?-＝0.535＋0.0592lg———=0.718(V)0.0011I2+e=I-?0＝0.535V—12Fe3++e=Fe2+?0＝0.770VE＝?+－?-＝0.592-0.718＝-0.121(V)<0所以在非標準狀態(tài)下，上述反應向逆方向自發(fā)進行。13.
13作業(yè)：已知Cl2+2e-=2Cl-?θ＝1.358VMnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O?θ＝1.228VMnO4-+8H++5e-=Mn2++4H2O?θ＝1.491V通過計算，用MnO2制取氯氣的時候鹽酸的濃度最少為多少？14.
