知识点电极电位应用能斯特方程及相关计算.ppt

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1、知识点3：电极电位应用能斯特方程及相关计算职业教育应用化工技术专业教学资源库《化工产品检验》课程铁含量的测定承担院校宁波职业技术学院电极电势的高低，取决于电对本性及反应温度、氧化态物质和还原态物质的浓度、压力等。离子浓度对电极电势的影响可从热力学推导而得出如下结论。a氧化态十neb还原态＝＋式中R为气体常数；F为法拉弟常数；T为热力学温度；n为电极反应得失的电子数。在温度为298.15K时，将各常数值代入式（8－3）＝＋(8-4)式为电极电势的能斯特方程式，简称能斯特方程式。一、影响电极

2、电势的因素——能斯特方程式应用能斯特方程式时，应注意以下问题(1)组成电对的物质为固体或纯液体时，它们的浓度不列入方程式中,气体物质用相对压力p／表示。例如：Zn2+(aq)＋2eZn(Zn2+/Zn)=（Zn2+/Zn）＋Br2(l)＋2e2Br－(aq)(Br2/Br－)=（Br2/Br－）＋2H＋(aq)＋2eH2(g)(H+/H2)=（H+/H2）＋例：计算当Cl-浓度为0.100mol·L-1,p(Cl2)=303.9kPa时，求组成电对的电极电势。解：Cl2(g)+2e

3、2Cl－(aq)由附表查得(Cl2/Cl-)=1.359V(Cl2/Cl-)=(Cl2/Cl-)＋=1.359＋(2)如果在电极反应中，除氧化态、还原态物质外，参加电极反应的还有其他物质如H＋、OH－，则应把这些物质的浓度也表示在能斯特方程式中。例：已知电极反应(NO3-／NO)=0.96V。求c(NO3-)=1.0mol·L-1,p(NO)=100KPa,c(H+)=1.0×10-7mol·L-1时的(NO3-／NO)。解:(NO3-／NO)=(NO3-／NO)＋=0.96V+

4、=0.96V-0.55V=0.41V可见，NO3-的氧化能力随酸度的降低而降低。所以浓HNO3氧化能力很强，而中性的硝酸盐（KNO3）溶液氧化能力很弱。例：298K时，在Fe3＋、Fe2＋的混合溶液中加入NaOH时，有Fe(OH)3、Fe(OH)2沉淀生成（假设无其它反应发生）。当沉淀反应达到平衡,并保持c(OH-)=1.0mol·L-1时。求(Fe3+／Fe2+)=?解:Fe3＋(aq)＋eFe2+（aq）加NaOH发生如下反应:Fe3+(aq)＋3OH-(aq)Fe(OH)3（s）(1)Fe2

5、+(aq)＋2OH-(aq)Fe(OH)2（s）(2)平衡时,c(OH-)=1.0mol·L-1则=Ksp{Fe(OH)3}=Ksp{Fe(OH)2}(Fe3+／Fe2+)=(Fe3+／Fe2+)＋=(Fe3+／Fe2+）+=0.771＋=－0.54V根据标准电极电势的定义,c(OH-)=1.0mol·L-1时，(Fe3+／Fe2+)就是电极反应Fe(OH)3+eFe(OH)2+OH－的标准电极电势{Fe(OH)3／Fe(OH)2}。即{Fe(OH)3／Fe(OH)2}=

6、(Fe3+／Fe2+)+氧化态还原态物质浓度的改变对电极电势的影响:如果电对的氧化态生成沉淀，则电极电势变小，如果还原态生成沉淀，则电极电势变大。若二者同时生成沉淀时，（氧化态）＜（还原态），则电极电势变小；反之，则变大。另外介质的酸碱性对含氧酸盐氧化性的影响较大，一般说，含氧酸盐在酸性介质中表现出较强的氧化性。氧化态和还原态的浓度应以活度表示，而标准电极电势是指在一定温度下(通常298.15K)，氧化还原半反应中各组分都处于标准状态，即离子或分子的活度等于1mol·L-1或活度比率为1时,若反应中

7、有气体参加，则分压等于100KPa时的电极电势。通常以浓度代替活度来进行计算。当溶液的离子强度较大，或氧化态或还原态与溶液中其它组分发生副反应时，电对的氧化态和还原态的存在形式也往往随着改变，会引起电极电势的变化。条件电极电势电极电势的应用是多方面的。除了比较氧化剂和还原剂的相对强弱以外，电极电势主要有下列应用。1计算原电池的电动势E在组成原电池的两个半电池中，电极电势代数值较大的一个半电池是原电池的正极，代数值较小的一个半电池是原电池的负极。原电池的电动势等于正极的电极电势减去负极的电极电势：E＝

8、(+)－(-)三、电极电势的应用计算下列原电池的电动势，并指出正、负极Zn∣Zn2＋(0.100mol·L－1)‖Cu2＋(2.00mol·L－1)∣Cu解：先计算两极的电极电势(Zn2+／Zn)=(Zn2+／Zn)+=－0.763＋=－0.793V(作负极）(Cu2+／Cu)=(Cu2+／Cu)+=0.3419+=0.351V（作正极）故E＝(+)－(-)=0.351－（－0.793）＝1.14V练习判断氧化还原反应进行的方向电动势E＞０＋＞