6.3.1 Nernst方程慕课视频播放-无机化学-MOOC慕课视频教程-柠檬大学

同学你好

咱们这次课的内容是Nernst方程

一个电池在恒温恒压下进行可逆放电的时候

那它所做的电功是最大的非膨胀功

根据Gibbs自由能的含义

咱们就知道他这个时候

最大的非膨胀功就是等于

电池反应的Gibbs自由能变化量

那么咱们把这句话变成式子

再根据物理学知识

咱们就可以得到一个反映的Gibbs自由能变

他是等于负的nFE

其中n表示的是电池反应转移的电子摩尔数

F是指法拉第常数它是等于96485

E表示的是电池的电动势

如果所有参与反应的物质都处于标准态

那么就有这个反应的标准Gibbs自由能变

等于负的nFE标准

E标准是指标准电动势

那从这个式子咱们就可以改写成E标准

标准电动势它是等于

反应的标准Gibbs自由能变化量的相反数

除以nF

对于单个电极而言

标准电极电势φ 标准

它跟电极反应的标准Gibbs函数变

也满足相同的关系

就是说这个电极反应的标准Gibbs自由能变

它是等于负的nFφ 标准

φ 标准这里头指的是标准电极电势

同理

咱们可以把这个式子进行改写

写成φ 标准等于

标准Gibbs自由能变化量的相反数除以nF

根据刚才的标准Gibbs自由能变跟

电动势之间的关系

咱们再根据范特霍夫等温方程式

ΔG等于 ΔG标准加上RT然后J

ΔG表示的是反映的Gibbs自由能变

ΔG标准是这个反应的标准Gibbs自由能变

R是8.314 T是温度

J指的是这个反应的反应商

那么这两个式子连起来咱们就可以得出了

电动势和标准电动势以及反映商之间的关系

那这个式子咱们把它称为是Nernst方程

那在298K的时候

咱们把温度把T等于298K

R等于8.314带入这个式子的时候

咱们对它进行转化就可以得到

电动势是等于标准电动势

减去0.0592除以n

n指的是电子转移数然后再乘以lgJ

J指的还是反映商

咱们对于这个电极反应

氧化肽得到电子变成还原态这个电极反应来看

那么咱们就可以根据Nernst方程

写出来这一个它的电极电势

和标准电极电势之间的关系

φ是等于φ标准减去RT除以nF InJ

那么同样的这个J

咱们根据电极反应式就可以写出来

在这个里头它是等于还原态除以氧化钛

那么咱们把这个还原态氧化钛上下倒一下之后

这个负号就变成正号了

那么就可以得出来

这个反应的电极电势

它是等于这个电极的标准电极电势

加上RT除以nF

In的氧化态除以还原态

这里的氧化态跟还原态是指

所有跟氧化肽在同一侧的所有物质都应该显露

还原态也是一样

所有在还原态这一侧的都应该显露在这里头

因为这一块其实就是一个反映商的一个概念

那在298K的时候

咱们同样把这个常数带进来

就可以得到下面的这个式子

就是φ等于φ标准

加上0.0592除以电子转移的摩尔数

再乘以lg氧化钛除以还原肽

那用这个关系式来进行计算的时候

咱们要注意以下几点

第一这个φ指的是

电极在某一状态时候的电极电势

而φ标准指的是相同的电极

在标准时候的标准电极电势

第三点

刚才咱们已经提到公式中的氧化态和还原态

咱们是指和氧化肽物质或者是还原态物质

在同一侧的所有参与反应物质的相对浓度

如果是气体的时候是指相对分压

它的计量系数次方的乘积

因为这一个指的就是反应商

所有参与反应的物种的浓度

都应该包括在这个式子当中

第四点

如果是固态物质和电极反应当中

所需要用的或者生成的水

它们的浓度咱们都当它是1

因此咱们也可以不把它列入在

这个Nernst方程当中

因为它的数值都等于1

咱们来看一个例子

在298K的时候

让你写出下面这个电极反应的

电极电势的它的一个表达式

这是高锰酸根跟氢离子反应

变成了两价锰离子跟水

那么这一个电极电势怎么来求

咱们首先写出他的电对的存在形式

那么它是由高锰酸根和锰离子所组成的电对

它的电极电势根据Nernst方程

它是等于它的标准电极电势

加上0.0592除以n lg2氧化钛除以还原态

这里头氧化钛是谁

氧化肽就是高锰酸根在同一侧的所有物质

因此这里头的氧化态是指

高锰酸根的浓度乘以氢离子浓度的八次方

而还原态在这里头只有两价锰离子

水是纯物质它的浓度为1

因此可以不用列入Nernst方程当中

因此这一个电极反应它的电极电势

就等于是高锰酸根跟两价锰离子所组成的

这个电对的电极电势

它是等于相应的相同电对下

相同电对的标准电极电势

再加上0.0592除以5

因为这一个反应5是电子转移摩尔数

再乘以lg高锰酸根离子的浓度

乘以氢离子浓度的八次方

再除以两价锰离子的浓度

这节课的内容就讲到这里

无机化学课程列表：

第1章物质的聚集状态

-1.1 物质的聚集状态和分压定律

--1.1.1 物质的聚集状态和分压定律

--第1.1节讨论应用理想气体状态方程的时候应注意哪些问题

--第1.1节测试物质的聚集状态和分压定律

-1.2 稀溶液的依数性

--1.2.1 稀溶液的依数性(1)

--1.2.2 稀溶液的依数性(2)

--第1.2节讨论为什么讨论稀溶液的依数性时将溶质限定为难挥发非电解质

--第1.2节测试稀溶液的依数性

-第1章测试物质的聚集状态

-第1章课件物质的聚集状态

第2章化学热力学基础

-2.1 化学热力学基本概念

--2.1.1 化学热力学基本概念

--第2.1节测试化学热力学基本概念

-2.2 化学反应热效应

--2.2.1 化学反应热效应

--第2.2节测试化学反应的热效应

-2.3 化学反应热效应计算

--2.3.1 化学反应热效应计算

--第2.3节讨论为什么温度对焓变和熵变影响很小

--第2.3节测试化学反应热效应计算

-2.4 化学反应方向判据

--2.4.1 化学反应方向判据

--第2.4节讨论吉布斯自由能变的求算方法有哪些

--第2.4节测试化学反应方向判据

-第2章测试化学热力学基础

-第2章课件化学热力学基础

第3章化学反应速率与化学反应平衡

-3.1 影响化学反应速率的因素

--3.1.1 影响化学反应速率的因素

--第3.1节测试影响化学反应速率的因素

-3.2 化学反应速率理论

--3.2.1 化学反应速率理论

--第3.2节讨论有人说根据反应方程式可以直接写出速率方程，这种说法对吗？

--第3.2节测试化学反应速率理论

-3.3 化学平衡理论

--3.3.1 化学平衡理论

--第3.3节测试化学平衡理论

-3.4 化学平衡移动

--3.4.1 化学平衡移动

--第3.4节讨论标准平衡常数与经验平衡常数的区别

--第3.4节测试化学平衡移动

-第3章测试化学反应速率与化学反应平衡

-第3章课件化学反应速率与化学反应平衡

第4章酸碱平衡

-4.1 酸碱理论

--4.1.1 酸碱理论

--第4.1节讨论阿雷尼乌斯电离理论、酸碱质子理论和酸碱电子理论各有什么优缺点？

--第4.1节测试酸碱理论

-4.2 水的电离平衡

--4.2.1 水的电离平衡

--第4.2节测试水的电离平衡

-4.3 弱酸弱碱平衡

--4.3.1 弱酸弱碱平衡

--第4.3节测试弱酸弱碱平衡

-4.4 盐水解平衡

--4.4.1 盐水解平衡

--第4.4节测试盐水解平衡

-4.5 缓冲体系

--4.5.1 缓冲体系

--第4.5节讨论人体血浆中有哪些缓冲系统，最重要的是哪一个？

--第4.5节测试缓冲体系

-第4章测试酸碱平衡

-第4章课件酸碱平衡

第5章沉淀-溶解平衡

-5.1 溶度积常数

--5.1.1 溶度积常数

--第5.1节测试溶度积常数

-5.2 溶度积常数与溶解度换算关系

--5.2.1 溶度积常数与溶解度换算关系

--第5.2节测试溶度积常数与溶解度换算关系

-5.3 溶度积规则

--5.3.1 溶度积规则

--第5.3节讨论溶度积规则用途是什么？怎么理解？

--第5.3节测试溶度积规则

-5.4 影响沉淀生成因素

--5.4.1 影响沉淀生成因素

--第5.4节测试影响沉淀生成因素

-5.5 分步沉淀

--5.5.1 分步沉淀

--第5.5节测试分步沉淀

-5.6 沉淀溶解

--5.6.1 沉淀溶解

--第5.6节测试沉淀溶解

-5.7 沉淀转化

--5.7.1 沉淀转化

--第5.7节测试沉淀转化

-第5章讨论人体中有沉淀溶解平衡吗？举例说明

-第5章测试沉淀-溶解平衡

-第5章课件沉淀-溶解平衡

第6章氧化还原平衡

-6.1 原电池

--6.1.1 原电池

--第6.1节测试原电池

-6.2 电极电势

--6.2.1 电极电势

--第6.2节测试标准电极电势

-6.3 Nernst方程

--6.3.1 Nernst方程

--第6.3节讨论电池反应和电极反应的能斯特方程有什么异同点？

--第6.3节测试电极电势Nernst方程

-6.4 电极电势的应用

--6.4.1 电极电势的应用(1)

--6.4.2 电极电势的应用(2)

--第6.4节讨论怎么解释单质银不能从盐酸溶液中置换出氢气，但可从氢碘酸中置换出氢气

--第6.4节测试电极电势应用

-6.5 元素电势图及其应用

--6.5.1 元素电势图及其应用

--第6.5节测试元素电势图及其应用

-第6章测试氧化还原平衡

-第6章课件氧化还原平衡

第7章原子结构与元素周期律

-7.1 玻尔氢原子模型

--7.1.1 玻尔氢原子模型

--第7.1节测试玻尔氢原子模型

-7.2 波粒二象性

--7.2.1 波粒二象性

--第7.2节测试波粒二象性

-7.3 薛定谔方程

--7.3.1 薛定谔方程

--第7.3节测试薛定谔方程

-7.4 四个量子数

--7.4.1 四个量子数

--第7.4节测试四个量子数

-7.5 波函数角度分布图

--7.5.1 波函数角度分布图

--第7.5节讨论波函数角度分布图上的正、负号有什么含义

--第7.5节测试波函数角度分布图

-7.6 多电子原子结构

--7.6.1 多电子原子结构

--第7.6节测试多电子原子结构

-7.7 元素性质的周期性变化

--7.7.1 元素性质的周期性变化

--第7.7节讨论说说电离能和电子亲合能的变化趋势，其中有哪些特例

--第7.7节测试元素性质的周期性变化

-第7章测试原子结构与元素周期律

-第7章课件原子结构与元素周期律

第8章分子结构

-8.1 现代价键理论

--8.1.1 现代价键理论

--第8.1节测试现代价键理论

-8.2 杂化轨道理论

--8.2.1 杂化轨道理论

--第8.2节讨论 sp、sp2、sp3杂化轨道的成键能力的大小次序？

--第8.2节测试杂化轨道理论

-8.3 价层电子对互斥理论

--8.3.1 价层电子对互斥理论

--第8.3节测试价层电子对互斥理论

-8.4 分子轨道理论

--8.4.1 分子轨道理论

--第8.4节测试分子轨道理论

-第8章讨论为什么说杂化轨道理论和价层电子对互斥理论存在互补关系

-第8章测试分子结构

-第8章课件分子结构

第9章晶体结构

-9.1 晶体结构

--9.1.1 晶体结构

--第9.1节测试晶体结构

-9.2 金属键理论与金属晶体

--9.2.1 金属键理论与金属晶体

--第9.2节测试金属键与金属晶体

-9.3 离子键与离子晶体

--9.3.1 离子键与离子晶体

--第9.3节测试离子键与离子晶体

-9.4 离子极化理论

--9.4.1 离子极化理论

--第9.4节讨论离子极化对无机化合物的颜色产生什么影响

--第9.4节测试离子极化理论

-9.5 分子间力与分子晶体

--9.5.1 分子间力与分子晶体

--第9.5节测试分子间力与分子晶体

-9.6 氢键

--9.6.1 氢键理论

--第9.6节讨论氢键的存在对水的性质有哪些影响

--第9.6节测试氢键

-第9章测试晶体结构

-第9章课件晶体结构

第10章配位化学基础

-10.1 配位化合物组成及命名

--10.1.1 配位化合物组成及命名

--第10.1节讨论为什么螯合物会更稳定

--第10.1节测试配位化合物组成和命名

-10.2 配合物解离平衡

--10.2.1 配合物解离平衡

--第10.2节测试配合物解离平衡

-10.3 配合物解离平衡的移动

--10.3.1 配合物解离平衡的移动

--第10.3节测试配合物解离平衡移动

-10.4 配合物的化学键理论-杂化轨道理论

--10.4.1 配合物的化学键理论(1)

--10.4.2 配合物的化学键理论(2)

--第10.4节测试配合物的化学键理论-杂化轨道理论

-10.5 配合物的晶体场理论

--10.5.1 晶体场理论(1)

--10.5.2 晶体场理论(2)

--10.5.3 晶体场理论(3)

--第10.5节测试配合物的晶体场理论

-第10章讨论为什么大多数金属水合离子有颜色，但是锌离子、银离子无色

-第10章测试配位化学基础

-第10章课件配位化学基础

第11章氢和稀有气体

-第11章课件氢和稀有气体

-第11章测试氢和稀有气体

第12章碱金属和碱土金属

-第12章课件碱金属和碱土金属

-第12章测试碱金属和碱土金属

第13章硼族、碳族和氮族元素

-第13章课件硼族、碳族和氮族元素

-第13章测试硼族、碳族和氮族元素

第14章氧族元素和卤素

-第14章课件氧族元素和卤素

-第14章测试氧族元素和卤素

第15章过渡元素

-第15章课件过渡元素

-第15章测试过渡元素

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