能斯特方程示例问题
在标准条件下计算标准电池电位。温度和压力为标准温度和压力，浓度均为1m水溶液。在非标准条件下，能斯特方程用于计算细胞电位。它修改了标准电池电位，以说明反应参与者的温度和浓度。此示例问题显示了如何使用能斯特方程计算电池电势。
问题
根据25°CCd2++2 e下的以下还原半反应，求出原电池的电池电位-→ Cd E0=-0.403 VPb2++2 e-→ Pb E0=-0.126 V此处[Cd2+]=0.020 M和[Pb2+]=0.200 M。
解决方案
第一步是确定电池反应和电池总电位。为了使电池为原电池，E0cell>；0.（注：查阅原电池示例问题，了解查找原电池电池电势的方法。）要使该反应为原电池反应，镉反应必须为氧化反应。光盘→ Cd2++2E-E0=+0.403 VPb2++2E-→ Pb E0=-0.126 V总细胞反应为：Pb2+（aq）+Cd（s）→ Cd2+（aq）+Pb（s）和E0cell=0.403 V+-0.126 V=0.277 V能斯特方程为：Ecell=E0cell-（RT/nF）x LNQ其中Ecell为电池电位E0cell为标准电池电位R为气体常数（8.3145 J/mol·K）T是绝对温度，F是法拉第常数（96485.337 C/mol），Q是反应商，其中Q=[C]C·[D]D/[A]A·[B]B其中A、B、C和D是化学物质；a，b，c和d是平衡方程中的系数：a+b→ c c+d在本例中，温度为25°c或300 K，反应中转移了2摩尔电子。RT/nF=（8.3145 J/mol·K）（300 K）/（2）（96485.337 c/mol）RT/nF=0.013 J/c=0.013 V剩下的唯一一件事是找到反应商，Q=[产物]/[反应物]（注：对于反应商计算，省略纯液体和纯固体反应物或产物。）Q=[Cd2+]/[Pb2+]Q=0.020 M/0.200 MQ=0.100合并到能斯特方程中：Ecell=E0cell-（RT/nF）x lnQEcell=0.277 V-0.013 V x ln（0.100）Ecell=0.277 V-0.013 V x-2.303Ecell=0.277 V+0.023 VEcell=0.300 V
回答
在25°C和[Cd2+]=0.020 M和[Pb2+]=0.200 M条件下，两个反应的电池电位为0.300伏。
- 发表于 2021-09-15 09:50
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- 分类：化学
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