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能斯特方程[共28页].pdf

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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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