能斯特方程
- 在非标准条件下,半单元的单元电位由符号表示E细胞
- 变化的效果温度而且离子浓度在E细胞可以用能斯特方程
E=非标准条件下的电极电位
E⦵标准电极电势
R=气体常数(8.31 J K-1摩尔-1)
T=温度(开尔文,K)
z=反应中转移的电子数
F=法拉第常数(96 500 C mol-1)
ln=自然对数
- 这个方程可以化简为
-
- 在标准温度下,R T而且F是不变的
- Ln x = 2.303 log10x
- 能斯特方程只依赖于水离子而且不是固体或气体
- 因此,固体和气体的浓度设置为1.0 mol dm3
应用能斯特方程
- Fe离子的浓度3 +/铁2 +半细胞如下:
菲3 +(aq) + e-⇌菲2 +(aq)
(铁3 += 0.034 mol dm3
(铁2 += 0.64 mol dm3
- 因此,该半反应的能斯特方程为:
-
- 被氧化的物质是铁3 +因为它的氧化值更高(+3)
- 被还原的元素是Fe2 +因为它的氧化值更低(+2)
- Z = 1,因为在这个反应中只转移了一个电子
- 半单元的一个例子两个电子被转移的是Cu2 +/铜半电池
铜2 +(aq) + 2e-⇌Cu (s)
(铜2 += 0.0010 mol dm3
- 这个半反应的能斯特方程是:
-
- 被氧化的物质是铜2 +因为它的氧化值更高(+2)
- 被还原的物质是铜,因为它的氧化值更低(0)
- Cu是固体,不包括在能斯特方程中(它的浓度没有变化)
- Z = 2,反应中有2个电子转移
算例:计算铁的电极电势3 +/铁2 +半电池
回答
= (+0.77) + (-0.075)
= +0.69 v
算例:计算铜电极电势2 +/铜半电池
回答
= (+0.34) + (-0.089)
= +0.25 v
算例:计算a电极电势Cl2/Cl-
半电池
回答
= (+1.36) + (-0.0121)
= +1.35 v
考试技巧
一定要经常检查温度。如果温度是不298 K(或25oC)应该使用完整的能斯特方程。你不需要知道怎么做简化能斯特方程
你只期望在温度为298 K(或25oC)。