能斯特方程式 The Nernst Equation(二) - David's 部落格 - udn部落格
David's 部落格
作家:David Wang
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    能斯特方程式 The Nernst Equation(二)
    2012/01/04 00:38:20
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    能斯特方程式計算出來的電位差是最大電位差,這是電子尚未流動前的狀態,當電池開始釋放電子,電流從陽極流向陰極,各物質的濃度也跟著改變,因此電池的電位差Ecell也改變了。

     

    化學原理啟迪275

    能斯特方程式 The Nernst Equation(二)

     

    1.          能斯特方程式計算出來的電位差是最大電位差,這是電子尚未流動前的狀態,當電池開始釋放電子,電流從陽極流向陰極,各物質的濃度也跟著改變,因此電池的電位差Ecell也改變了。

    2.          事實上,電池會自發性地釋放電子直到達到平衡點,使最後的反應商數Q等於平衡常數K

    反應商數Q=平衡常數K,並且電位差Ecell0

    沒電的電池就是電池內的反應已達到平衡,沒有任何化學驅動力能把電子推向電線。

    3.          換句話說,在平衡點,電池兩端裝置的自由能都一樣,也就是電池平衡濃度下,ΔG0,電池無法作功。

    4.          【例題】描述以下2個半反應組成的電池

    VO22He→VO2H2O  1.00V   ……(1

          Zn22e→Zn         =-0.76V ……(2

    這個反應的條件與濃度

    T25

    [VO2]2.0M  [VO2]1.0×102M

    [H]0.50M  [Zn2]1.0×101M

    5.          【解題】要進行平衡的電池反應,必須把反應(2)逆轉,並且把反應(1×2 

    反應(1×2

    2VO24H2e→2VO22H2O  1.00V

    反應(2)逆轉

                 Zn→ Zn22e      0.76V

    電池反應:

    2VO24HZn→2VO22H2OZn2  1.76 V

    6.          因為電池組成物質的濃度不是1M,我們必須用能斯特方程式計算電池的電位差。這個電池每完成一次平衡反應,就會轉移2個電子,因此n2

    7.          這個反應在25下進行,我們可用以下這個形式的能斯特方程式計算:

     E-(0.0591/nlog(Q)

    8.          因此

    E1.760.0591/2log([Zn2][ VO2] 2/[ VO2]2 [H]4)

    1.76-(0.0591/2log(1.0×101)( 1.0×102) 2 /( 2.0) 2 ( 0.50) 4

    1.76-(0.0591/2log4×105

    1.760.13

    1.87V

    n   翻譯編寫Steven S. Zumdahl Chemical Principles 

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