当前课程知识点：大学化学 > 第十章 氧化还原反应与电化学基础 > 10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电极电势的影响 > Video
同学们好
这一节我们继续讨论
能斯特方程的相关问题
在上一节当中
我们跟大家讨论了
能斯特方程
怎么样去帮助我们
写出电极电势
与浓度和分压之间的
影响关系
那么这一节当中
我们将继续延续这样的话题
不同的是我们将讨论
溶液的pH值
对于电极电势的
影响规律
首先我们来看
在H+浓度等于
0.01mol·L-1的
这样一个酸性介质当中
由Cr2O72-和Cr3+
所形成的
氧化还原电对的电极电势
怎么入手呢
首先
我们要写出这样一个
氧化还原电对的
它的离子方程
同时我们需要查表
得到这样一个
氧化还原电对的
标准的电极电势
如果没有特殊说明的话
需要我们计算的
氧化还原电对
都是工作在电化学的
标准温度下
那么在这样的一个温度下
我们的Cr2O72-
和Cr3+
它们两者之间的浓度呢
都可以设定为标准浓度
也就是1mol·L-1
代入到相应的电极电势的
能斯特方程当中
我们可以利用
前述已经掌握的工具来计算
这样一个氧化还原电对
它的电极电势的变化
与标准电极电势
和反应商之间的变化规律
同时同学们不要忘了
在刚才的
离子反应方程当中
我们的电子转移数呢 是6
这一点同学们一定要引起
高度的重视
代入相应的数字
我们可以算出来
在这样一个酸性环境当中
相应的电极电对的
还原电势呢
等于1.05V
这样的变化规律
就使我们进一步的了解到
在不同的酸性介质当中
有可能与我们的pH值的变化
相对应的这样一个
电极电对的电势变化规律
通过进一步的分析
我们不难发现
在氢离子浓度
为0.01mol·L-1时
对应的是pH值
等于2的结果
如果氢离子的浓度增加呢
相应的氧化还原电对的
这样一个还原电势
也会相应的增加
如果氢离子的浓度减小呢
相应的氧化还原电对的
还原电势呢
也会相应的减小
这样的结果呢
就为我们提供了
酸性介质当中
氧化还原电对
电极电势的变化
受pH值影响
一个典型的规律
同样
我们还可以用类似的方法
来讨论氧气在碱性条件下
将相应的二价的
钴的氢氧化物
变成三价的钴的
氢氧化物的反应
在这种条件下
我们可以了解
不同的pOH值
对于氧化还原电对的
电极电势的影响规律
首先
我们可以通过查表获得
相应的电极电对的
标准电极电势
为0.17V和1.81V
没有特殊说明情况下
我们参与反应的氧气
可以取标准的压力
为其分压
那么对于
我们这样一个反应的
离子反应方程式
我们得到了它的标准的
电极电势是0.402V
代入相应的能斯特方程呢
在这样一个反应过程当中
由于我们的氧气
取了标准压力
所以反应物的分母部分
就可以不再考虑
而这时候仅仅考虑
我们的COH-
也就是OH-的浓度
与相应的电极电势之间的
变化规律
细心的同学已经发现了
如果用OH-的浓度
它的对数值的相反数
来表示的话
恰恰就是我们讨论的
pOH值
那么这时候刚才的式子
就可以简化成
氧化还原电对的
电极电势的变化
与pOH值之间的线性关系
代入相应的数值呢
我们会发现
电极电势
和pOH值变化之间的
相互关系
比如说
当pOH=14的时候
这时候pH呢
就是等于0的时候
那么接下来
我们会发现
标准的电极电势值呢
是1.23V
如果我们把这样的关系
通过pOH的变化
与电极电势之间的变化
建立起相应的
数学关系的话
我们就会找到这样的规律
也就是随着pOH值的减小
这样的一个氧化还原电对的
电极电势呢
也会发现相应的减小
而当pOH=14时
也就是pH=0的时候
它的还原电势呢
可以到达
1.23V的最高值
这也就是说
在氧气参与的
氧化还原反应当中
如果针对两价钴离子的
氢氧化物和
三价钴离子的氢氧化物
之间的氧化还原反应
我们的pOH值会直接影响
相应的氧化还原电对的
还原电势的变化
同时呢
我们还可以用类似的方法
来讨论生成沉淀
对电极电势的影响规律
首先
我们通过这样一个例题
来看一下
氢氧根的浓度
与溶液当中的
两价铜离子和铜形成的
一个氧化还原电对的
电极电势的变化规律
首先
针对铜离子和铜之间的
还原反应
我们得到
它的标准电极电势呢
是0.34V
而在有OH-
参与的反应当中呢
Cu(OH)2解离成
相应的Cu2+
和OH-的
反应的Ksp呢
等于2.2×10-20
这也显示
Cu(OH)2是一个
难以解离的难溶电解质
如果我们把Ksp的数值呢
代入相应的Cu2+
和OH-的
浓度的相关参数
就可以推出
相应的Cu2+
与标准摩尔浓度的比值呢
与Ksp之间的关系
原因是什么呢
是我们的分母这一项当中
我们的OH-的浓度呢
在初始条件下已经告诉我们
它的值等于标准浓度
这就为我们解析
Ksp和Cu2+
与标准摩尔浓度之间的
比值的关系呢
提供了极大的方便
那么更进一步的
我们把这样的一个数学关系
用电极电对的变化规律
也就是能斯特方程
来展示它们相互之间的
数学联系
这时候
我们可以把分母当中的
相应的Cu2+的浓度
与标准摩尔浓度的比值呢
与我们可以查表获得的
这样一个
Ksp的数字来代替
从而可以直接的算出
相应的电极电对的
电极电势的变化
它在这个状态下可以得到
-0.24V的结果
这也就是说
当溶液当中
OH-的浓度
达到1mol·L-1的时候
这样一个电极电对的
电极电势
会从原来的0.34V
降低到-0.24V
通过这样的例子
同学们既可以从
生成沉淀的过程当中
来找到Ksp对于电极电势的
影响规律
同时呢
也可以通过这样的
灵巧的数学变换呢
为我们提供怎么样用
电化学的基础知识
来解决实际问题的
一个参考的例证
接下来
我们进一步来讨论一个
新的话题
也就是
计算浓度为
1mol·L-1的氨水
和1mol·L-1的
Ag(NH3)2+当中的
Ag+和Ag组成的
氧化还原电对的电极电势
首先查表
我们可以得到
标准状态下的电极电势
是0.80V
如果代入到Ag+
在还原反应过程当中
所遵循的这样一个
离子方程当中
我们会找到在
Ag+和Ag组成的
电极电对当中
电极电势变化与相应的
反应商之间的数学关系
在反应商当中
我们仅仅考虑
反应物的
Ag+的浓度的变化
与反应商之间的关系
因为生成物是单质
在反应商当中是不体现的
对于Ag(NH3)2+
这样一个反应过程当中的
它的K稳⊖
也是可以通过相应的查表
而获得的
在这个过程当中
同学们要注意
Ag+的浓度可以通过
K稳⊖在这个式子当中的
数学代换
而得到具体的数值
而用Ag+的数值呢
再代入到相应的
能斯特方程当中
就可以获得我们要求的
Ag+与Ag所形成的
氧化还原电对的
电极电势
这样的规律和前边我们讨论
沉淀的反应过程
是完全一致的
接下来
我们把K稳⊖的数学表达式
写出来
如果我们代入到
这样一个反应的
它的K稳⊖的表达式当中
我们就会发现
这个式子可以为我们导出
Ag+的浓度
与标准摩尔浓度的比值呢
与K稳⊖的倒数
是直接相等的
而换句话说
对于Ag(NH3)2+来讲
这时候Ag+的浓度
与标准摩尔浓度的比值呢
就等于我们Ag(NH3)2+
配离子的K不稳⊖
如果把这样的数学关系
代入到最初
我们推导出来的
电极电势与反应商之间的
数学方程
我们就可以轻松的计算出
对于1mol·L-1的氨水
和1mol·L-1的
Ag(NH3)2+
所构成的体系当中
由Ag+和Ag所构成的
氧化还原电对
它的电极电势呢
为0.39V
通过上述两个例题的计算
同学们
已经可以熟练的掌握
在生成沉淀
和生成配合物的情况下
怎么样影响
氧化还原电对的
电极电势的变化规律
在我们课后提供的练习
和书上的例题当中
还有许多相似的
解决问题的方法
可以提供
同学们在课后参考
希望同学们通过
以上的练习呢
能够更加熟练
关于能斯特方程的应用
还有利用能斯特方程
来解决实际问题的能力
这节课我们就介绍到这
-1.1 不一样的大学化学
--Video
-1.2 化学体系的建立
--Video
-1.3 应该了解的化学
--Video
-1.4 课程学习的必要准备
--Video
-第一章 绪论--第一章 习题
-2.1 物质的聚集状态—物质的相与相变
--Video
-2.1 物质的聚集状态—气体—理想气体与实际气体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—气体—实际气体的状态方程
--Video
-2.1 物质的聚集状态—液体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—固体—单晶多晶与非晶结构；晶体的宏观性质
--Video
-2.1 物质的聚集状态—固体—晶体的对称性
--Video
-2.1 物质的聚集状态—等离子体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—液晶
--Video
-2.1 物质的聚集状态—等离子、液晶与平板显示技术
--Video
-2.2 溶液的性质—溶液的特点与分类
--Video
-2.2 溶液的性质—气体、液体和固体的溶解
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—饱和蒸气压降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—稀溶液的沸点升高
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—溶液的凝固点降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性— 溶液的渗透压
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—反渗透现象
--Video
-第二章 物质的聚集状态与溶液的性质--第二章习题
-3.1原子核外电子运动的描述-原子结构理论的发展
--Video
-3.1原子核外电子运动的描述-核外单电子运动的量子化模型
--Video
-3.1原子核外电子运动的描述-电子运动的特点
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道- 电子运动的波函数与原子轨道
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道-量子数的取值与原子轨道
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道-自旋量子数的取值原则
--Video
-3.3核外电子排布-多电子原子核外电子运动的描述
--Video
-3.3核外电子排布-基态原子核外电子的排布
--Video
-3.4元素周期律-元素周期律与元素周期表
--Video
-3.4 元素周期律-元素性质的周期性
--Video
-3.4元素周期律-电子结构与元素性质
--Video
-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 小论文
-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 习题
-4.1 离子键理论—离子键理论
--Video
-4.1 离子键理论—离子键价键构型
--Video
-4.1 离子键理论—离子半径与离子晶体的结构
--Video
-4.2 共价键理论—经典路易斯理论
--Video
-4.2 共价键理论—现代价键理论
--Video
-4.2 共价键理论—共价键的性质
--Video
-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道的理论要点
--Video
-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（一）
--Video
-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（二）
--Video
-4.3 杂化轨道理论—不等性杂化轨道理论
--Video
-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）I
--Video
-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）II
--Video
-4.5 分子轨道理论-分子轨道的建立
--Video
-4.5 分子轨道理论-分子轨道能级图
--Video
-4.5 分子轨道理论-异核双原子分子和离子
--Video
-4.6 分子间作用力-分子的极性
--Video
-4.6 分子间作用力-分子间作用力
--Video
-4.7 氢键
--Video
-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 小论文
-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 习题
-5.1 配合物的基本特征-配合物的形成
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-5.1 配合物的基本特征-配合物的命名规则
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-5.2 配合物的化学键理论-配位学说
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-5.2 配合物的化学键理论-配合物价键理论
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-5.2 配合物的化学键理论-晶体场理论
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-5.3 配合物化学键理论的应用-配合物的几何异构现象
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（一）
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（二）
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-第五章 配位化学概论--第五章 习题
-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(二)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-热力学第一定律
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(二)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-反应进度
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(二)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(二)
--Video
-6.2 化学平衡-可逆反应与平衡常数
--Video
-6.2 化学平衡-化学平衡的规则
--Video
-第六章 化学反应中的能量变化与化学平衡--第六章 习题
-7.1 自发过程与自发反应（一）
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-7.1 自发过程与自发反应（二）
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵与Entropy
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-7.2 熵与热力学第二定律—热力学第二定律
--Video
-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—热力学第三定律
--Video
-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—孤立系统熵判据
--Video
-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（一）
--Video
-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（二）
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-7.4 吉布斯自由能的判据—标准吉布斯自由能的计算
--Video
-7.4 吉布斯自由能的判据—反应方向的标准吉布斯自由能判据
--Video
-7.4 吉布斯自由能的判据—非标准状态下自发反应方向性的判据
--Video
-7.4 吉布斯自由能判据—吉布斯-亥姆霍兹方程
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-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（一）
--Video
-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（二）
--Video
-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（一）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（二）
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-第七章 化学反应的方向--第七章 小论文
-第七章 化学反应的方向--第七章 习题
-8.1 化学反应速率-化学反应的方向与反应速率
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-8.1 化学反应速率-化学反应速率的表示方式
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（一）
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（二）
--Video
-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程
--Video
-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-一级反应速率方程
--Video
-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-二级反应速率方程
--Video
-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-温度对化学反应速率的影响
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（一）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（二）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（一）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（二）
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-8.4 催化剂对化学反应速率的影响
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-第八章 化学动力学基础--第八章 习题
-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（一）
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-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（二）
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-9.1 酸碱平衡—水的解离平衡
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（一）
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（二）
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（三）
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-9.1 酸碱平衡—同离子效应
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（一）
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（二）
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（三）
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-9.2 配位平衡—配合物的解离平衡
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-9.2 配位平衡—配合物解离平衡的移动
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积常数
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（一）
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（二）
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-第九章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡--第九章 习题
-10.1 氧化还原反应方程式配平
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-10.2 原电池与电极电势—原电池
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（一）
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（一）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电极电势的影响
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应的方向性
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-10.4 电极电势的应用—判断元素的氧化还原能力
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应进行的程度
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（一）
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（二）
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-10.4 电极电势的应用—金属的电化学腐蚀与防护
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-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 小论文
-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 习题
-无机元素化学-s区元素
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-无机元素化学-p区元素
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-无机元素化学-过渡元素
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-生命化学概论-生命有机化合物官能团
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-生命化学概论-生命元素-碳
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-生命化学概论-生命元素-氧
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-生命化学概论-蛋白质
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-生命化学概论-核酸
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-生命化学概论-糖
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-生命化学概论-金属酶与金属蛋白
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-生命化学概论-药物
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-第十一章 元素与生命化学概论--第十一章 习题
-纳米科学与化学-自然界中的纳米现象
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-纳米科学与化学-微观结构与仿生
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-纳米科学与化学-纳米结构的观察
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-纳米科学与化学-纳米结构与特殊浸润性
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-化学与材料-材料科学领域中的化学问题
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-化学与材料-正渗透与水处理技术
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-化学与材料-相变材料（一）
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-化学与材料-相变材料（二）
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-化学与材料-范德华力与二维材料
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-第十二章 化学与现代科学--第十二章 习题
-大学化学期末考试
