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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
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