能斯特方程解析ppt课件.ppt

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1、为了实用方便，提出了标准电极电势的概念。当电对处于标准状态（即物质皆为纯净物，组成电对的有关物质浓度（活度）为1.0mol·dm-3，涉及气体的分压为1.0×105Pa时，该电对的电极电势为标准电极电势，用符号φθ表示。通常温度为298.15K。标准电极电势1若干电对的标准电极电势（298.15K)电对氧化型＋ne-还原型/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.

2、763－0.440.000＋0.34＋0.7999＋2.87氧化能力增强还原能力增强代数值增大电极电势的测定2能斯特方程式电极电势的大小，不仅取决于电对本身的性质，还与反应温度、有关物质浓度、压力等有关。能斯特从理论上推导出电极电势与浓度（或分压）、温度之间的关系，对任一电对：1.能斯特方程(Nernstequation)能斯特方程式电极反应：aOx+ne-⇋bRed3其中：F—法拉第常数，F=96485J·mol-1·V-1n—电极反应中转移的电子数将式中的常数项R=8.314J·K-1·mol-1,F=96485J·mol-1·V-1代入,

3、并将自然对数改成常用对数，在298.15K时，则有：能斯特方程式4◆应用能斯特方程时，应注意：（1）如果组成电对的物质是固体或液体，则它们的浓度项不列入方程式中；如果是气体，则要以气体物质的分压来表示。（2）如果电极反应中，除了氧化态和还原态物质外，还有参加电极反应的其他物质，如H+、OH-存在，则应把这些物质也表示在能斯特方程中。（3）半反应中的计量系数作为指数。能斯特方程式5（1）浓度对电极电势的影响从能斯特方程式可看出，当体系的温度一定时，对确定的电对来说，φ主要取决于c(OX)/c(Red)的比值大小。2.影响电极电势的因素能斯特方程式

4、6例：计算298.15K下，c(Zn2+)＝0.100mol·L-1时的φ(Zn2+/Zn）值。即当c(Zn2+)减少为cθ(Zn2+)十分之一时，φ(Zn2+/Zn）值比φθ(Zn2+/Zn)仅减少0.03V。（Zn2+/Zn）＝φθ(Zn2+/Zn)+{lgc(Zn2+)/cθ}＝-0.7626V+lg0.100＝-0.7922V解：电极反应为Zn2++2e-Zn能斯特方程式7例：计算298.15K下，c(OH-)＝0.100mol·L-1时的φ(O2/OH-)值。(已知p(O2)＝105Pa)φ(O2/OH-)＝φθ(O2/OH-)+l

5、g解：电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-＝+0.401V+lg＝+0.460V能斯特方程式8（2）酸度对电极电势的影响如果H+、OH-也参加电极反应，那么溶液酸度的变化也会对电极电势产生影响。例：在298.15K下，将Pt片浸入c()＝c(Cr3+)＝0.100mol·L-1，c(H+)＝10.0mol·L-1溶液中。计算的φ(/Cr3+)值。能斯特方程式9φ(Cr2O/Cr3+)＝φθ(Cr2O/Cr3+)＝+1.36V+lg＝+1.50V解：电极反应为Cr2O+14H++6e-2Cr3++7H2O能斯特方程式10解:电极反应为：MnO

6、4-(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]例题:计算298K下pH=5时，MnO4-/Mn2+的电极电势(其他条件同标准态)。11E(MnO4-/Mn2+)=1.512V+———lg(10-

7、5)8=1.04V当c(H+)=2.0mol.dm-3E(MnO4-/Mn2+)=1.512V+———lg(2)8=1.541V0.0592V50.0592V5可知：c(H+)浓度增加，电极电势增加，MnO4-氧化性增强。12二、离子浓度改变对氧化还原反应方向的影响例判断2Fe3++2I-＝2Fe2++I2在标准状态下和[Fe3+]=0.001mol·L-1,[I-]=0.001mol·L-1,[Fe2+]=1mol·L-1时反应方向如何?解：(1)标准状态：E0＝0(Fe3+/Fe2+)-0(I2/I-)＝0.770-0.535＝0.23

8、5V>0所以在标准状态下，上述反应能自发进行。(2)非标准状态：+＝0.770＋0.0592lg———=0.0592(V)0.0011-＝0.53