能斯特方程.ppt

为了实用方便，提出了标准电极电势的概念。当电对处于标标准准状状态态（即物质皆为纯净物，组成电对的有关物质浓度（活度）为1.0 moldm-3，涉及气体的分压为1.0105Pa时，该电对的电极电势为标准电极电势，用符号 表示。通常温度为298.15K。标准电极电势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-Ke-KZn2 2e-ZnFe2 2e-Fe2H 2e-H2Cu2 2e-CuAg e-AgF2 2e-F-2.9250.7630.440.0000.340.79992.87氧化能力增强还原能力增强代数值增大电极电势的测定电极电势的测定能斯特方程式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(Nernst equation)能斯特方程式能斯特方程式能斯特方程式能斯特方程式能斯特方程式能斯特方程式电极反应：电极反应：aOx +ne-bRed 其中：F 法拉第常数，F =96485Jmol-1V-1 n 电极反应中转移的电子数将式中的常数项R=8.314 JK-1mol-1,F=96485 Jmol-1V-1代入,并将自然对数改成常用对数，在298.15K时，则有：能斯特方程式能斯特方程式能斯特方程式能斯特方程式能斯特方程式能斯特方程式应用能斯特方程时，应注应用能斯特方程时，应注意：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 2）如如果果电电极极反反应应中中，除除了了氧氧化化态态和和还还原原态态物物质质外外，还还有有参参加加电电极极反反应应的的其其他他物物质质，如如H H+、OHOH-存存在在，则应把这些物质也表示在能斯特方程中。则应把这些物质也表示在能斯特方程中。（3 3）半反应中的计量系数作为指数。）半反应中的计量系数作为指数。能斯特方程式能斯特方程式能斯特方程式能斯特方程式能斯特方程式能斯特方程式（1）浓度对电极电势的影响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，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能斯特方程式能斯特方程式能斯特方程式能斯特方程式能斯特方程式例例：计计算算298.15K下下，c(Zn2+)0.100molL-1时时的的(Zn2+/Zn）值。）值。即当c(Zn2+)减少为c(Zn2+)十分之一时，(Zn2+/Zn）值比(Zn2+/Zn)仅减少0.03V。（Zn2+/Zn）(Zn2+/Zn)+lgc(Zn2+)/c-0.7626V+lg0.100-0.7922V解：电极反应为 Zn2+2e-Zn能斯特方程式能斯特方程式能斯特方程式能斯特方程式能斯特方程式能斯特方程式例例：计计 算算 298.15K下下，c(OH-)0.100molL-1时时 的的(O2/OH-)值。值。(已知已知p(O2)105 Pa)(O2/OH-)(O2/OH-)+lg解：电极反应为 O2+2H2O+4e-4OH-+0.401V+lg+0.460 V能斯特方程式能斯特方程式能斯特方程式能斯特方程式能斯特方程式能斯特方程式（2）酸度对电极电势的影响 如如果果H+、OH-也也参参加加电电极极反反应应，那那么么溶溶液液酸酸度度的变化也会对电极电势产生影响。的变化也会对电极电势产生影响。例例：在298.15K下，将Pt片浸入c()c(Cr3+)0.100 molL-1，c(H+)10.0 molL-1溶液中。计算的(/Cr3+)值。能斯特方程式能斯特方程式能斯特方程式能斯特方程式能斯特方程式能斯特方程式(Cr2O /Cr3+)(Cr2O /Cr3+)+1.36V+lg+1.50V解：电极反应为Cr2O +14H+6e-2Cr3+7H2O能斯特方程式能斯特方程式能斯特方程式能斯特方程式能斯特方程式能斯特方程式解解:电极反应为：电极反应为：MnO4-(aq)+8H+(aq)+5e-=Mn2+(aq)+4H2O已知已知:c(MnO4-)=c(Mn2+)=1mol.dm-3 c(H+)=1.0 10-5mol.dm-3,Z=5查表查表:E(MnO4-/Mn2+)=+1.512V E(MnO4-/Mn2+)=E(MnO4-/Mn2+)+lg 0.0592V Zc(MnO4-)/cc(H+)/c8c(Mn2+)/c 例题例题:计算计算298K下下 pH=5时，时，MnO4-/Mn2+的的 电极电势电极电势(其他条件同标准态其他条件同标准态)。E(MnO4-/Mn2+)=1.512V+lg(10-5)8 =1.04V当当 c(H+)=2.0 mol.dm-3 E(MnO4-/Mn2+)=1.512V+lg(2)8 =1.541V0.0592V50.0592V5可知：可知：c(H+)浓度增加，电极电势增加，浓度增加，电极电势增加，MnO4-氧化性增强。氧化性增强。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+=0.001molL-1,I-=0.001 molL-1,Fe2+=1 molL-1时反应方向如何?解：(1)标准状态：E00(Fe3+/Fe2+)-0(I2/I-)0.770-0.5350.235 V0所以在标准状态下，上述反应能自发进行。(2)非标准状态：+0.7700.0592lg=0.0592(V)0.0011-0.5350.0592lg=0.718(V)0.0011I2+e=I-0 0.535 V 12Fe3+e=Fe2+0 0.770 VE+-0.592-0.718-0.121(V)0所以在非标准状态下，上述反应向逆方向自发进行。作业：已知Cl2+2e-=2Cl-1.358V MnO2+4H+2e-=Mn2+2H2O 1.228V MnO4-+8H+5e-=Mn2+4H2O 1.491V通过计算，用MnO2制取氯气的时候盐酸的浓度最少为多少？此课件下载可自行编辑修改，供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！