能斯特方程[共28页].pdf

9.4 能斯特方程 1 / 28 一. 电池反应的能斯特方程式 根据热力学，系统在定温、定压可逆过程中所做 的非体积功在数值上等于吉布斯函数的减少，即 G W T ,p r 对于定温，定压的可逆电池反应， zFE  G W /  r m r MF 所以  G zFE r m MF z ：反应的电荷数 F ：法拉第常数，96500 C · mol-1 ； 2 / 28  G zFE r m MF 若电池反应中各物质均处于标准状态(a ＝1)， B 2+ 2+ 如： Zn(s) ｜Zn (a =1) ｜Cu (a=1) ｜Cu(s)  G zFE r m MF E  —电池的标准电动势。 MF 电池的标准电动势等于电池反应中各物质均处于标 准状态(a =1)且无液体接界时电池的电动势。 B 3 / 28 因为： rGm zFEMF     r Gm zFEMF 根据范特荷夫定温方程式：   B  G  G  RTln a r m r m B B RT    B 得 EMF EMF  ln aB （12  5） zF B 电池反应的能斯特方程 def    B 定义 J a  aB 则 B RT E E  ln J MF MF a zF 4 / 28 The Nobel Prize in Chemistry 1920 Walther Hermann Nernst (1864-1941)，Germany &in recognition of his work in thermochemistry& 5 / 28 二. 电极反应的能斯特方程式 M V M 标准电极电势 Zn(s) Ag(s) EMF  Zn(NO ) AgNO 3 2 3          （a=1)      =  M右  Ag   Ag  Ag , s ln （a=1) 正极电势差         2        M左  Zn   Zn  Zn , s ln 负极电势差 +      2   Ag , s ln  Zn , s ln 液体接界电势 6 / 28 EMF  E (右）E （左） 按照国际上规定的惯例，标准氢电极： + +  H ［a(H )=1］ ｜H2 （p ＝100kPa) ｜Pt 的标准电极势E =0。 如：要测Zn2+ （a=1) ｜Zn 的标准电极电势，  + 2+ Pt ｜H (p ) ｜H (a=1) Zn (a=1) ｜Zn(s) ｜Pt 2 2  电池反应： H (p ) Zn (a 1) 2H (a 1) Zn(s) 2 EMF E (右）E （左）E (右边，还原） 7 / 28 任意两个电极组成原电池时： RT E E   lnJ (12 - 6) MF MF a zF        EMF E 右极，还原  E 左极，还原 （12  8） RT E E 右极，还原 E 左极，还原  ln J MF     a zF 8 / 28 电极反应的能斯特方程 2+ 2+ 如：Zn(s) ｜Zn (a) ｜Cu (a ) ｜Cu(s) 2   Zn  Zn (a)  2e 左放出电子： 2 ’     右接受电子：Cu (a ) 2e Cu 2 2 Zn  Cu (a ) Zn (a)  Cu 电池反应： 电池反应的能斯特方程： RT a(Zn2 )a(Cu, s) EMF EMF  ln J a , J a 2 zF a(Zn,s)a(Cu ,s) 所以，lnJ (电池反应)＝lnJ (右极还原反应) a a -lnJ (左极还原反应) a 9 / 28 RT E