7.3影响电极电势的因素（课件）-《无机化学》同步教学（北京出版社）

Atomic Structure Chapter 1 第七章 氧化还原 与电极电势 1、掌握利用电极电势判断氧化还原反应的方向和极限；初步掌握标准电极电势及其应用。 2、熟悉氧化还原反应方程式的配平及氧化数的概念； 3、了解原电池的构成、表示；电极电势的产生及一般理论计算；掌握能斯特方程，了解电极电势的应用。 教学目标和要求 第三节 影响电极电势的因素 一、能斯特方程 实际体系中各物质不可能都处于标准态浓度, 用非标准态条件下的电动势为判据才能得到正确的结论。能斯特方程(Nernst equation)表达了浓度对电动势(包括电池电动势和电极电势)的影响。 德国化学家W . 能斯特 影响电极电势的因素很多，除了电对的本性外，主要有温度、物质的浓度、溶液的酸度。若有气体参加反应，则气体分压也对电极电势有影响。 是标准状态下的电极电势。若在非标准状态下， 值将随着温度、 反应物浓度等条件的改变而改变。 能斯特从理论上推导出了 与浓度、温度之间的关系。 对于一般的电极反应： a 氧化态 ＋ ne = b 还原态 这个关系式称为能斯特方程。 R为气体常数（8.314 J·mol-1·K-1）； F 为法拉第常数（96 485 C·mol-1）； T为绝对温度； n为转移电子数； a、b 分别表示氧化态物质、还原态物质 前面的系数； ［OX］a 和［Red］b 分别代表氧化态物质 一侧各物质浓度幂次方的乘积和还原态 物质一侧各物质浓度幂次方的乘积。 若有气体参加，则用相对分压（分压除以 标准态压力100 kPa）代替浓度。 若有纯固体物质或纯液体物质（包括参加 反应的H2O），则它们的浓度为1。 溶液中进行的氧化还原反应一般都是在常温条件下进行的，而且通常温度对电极电势的影响又较小，所以在常温下，除了物质本性外，浓度是影响电极电势的重要因素。 此式可以用来计算 298 K 时任意浓度下的电极电势。 例1：298 K时电极Ag│Ag+（0.001 mol·L-1）的电极电势。 解：查表得Ag+＋e =Ag φθ＝0.799 6 V 代入能斯特方程式得： φ＝0.799 6＋0.05916×lg10-3 ＝0.622（V） 例2：已知电极反应 Br2（l）＋2e = 2Br-（0.01 mol·L-1），计算298 K时的φ值。 解：查表得φθ ＝1.066 V φ＝1.066＋0.059 162lg1/（0.01）2 ＝1.301（V） （1）一边型: 如 Zn2+/Zn: Zn2+ + 2e = Zn(s) 对于还原态是固态的均适用。 （2）二边型: 如 Fe3+/ Fe2+: Fe3+ + e = Fe2+ 二、能斯特方程的应用 （3）有H+参加型: 如Cr2O72-/Cr3+: Cr2O72- + 14H+ + 6e = 2Cr3+ + 7H2O pH 的影响极大。 酸度可以影响氧化还原反应的产物 KMnO4 氧化 Na2SO3 介质 反应 酸性 2MnO4- + 6H+ + 5SO32- = 2Mn2+ + 5SO42- + 3H2O 中性 2MnO4- + H2O + 3SO32- = 2MnO2(s)+ 3SO42- + 2OH- 碱性 2MnO4- + 2OH- + SO32- = 2MnO42- + SO42- + H2O $$