化學原理啟迪277
1. 標準電位差E°與標準自由能ΔG°變化之間的關係,能讓我們計算氧還反應的平衡常數。
2. 達到平衡狀態的電池
Ecell=0,並且Q=K
在25℃下,我們可使用能斯特方程式,這樣計算出來的是結果真實可信的:
E=E°-(0.0591/n)log(Q)
得到
0=E°-(0.0591/n)log(K)
或 log(K)=nE°/0.0591
3. 【例題】氧還反應
S4O62-(aq)+Cr2+(aq)→Cr3+(aq)+S2O32-(aq)
半反應
S4O62-+2e-→2S2O32- E°=0.17V……(1)
Cr3++e-→Cr2+ E°=-0.50V……(2)
平衡這個氧還反應,計算標準電位差E°與平衡常數K(25℃)
4. 【解題】為了得到平衡的反應,我們必須逆轉反應(2),並且使反應(2)×2倍,然後與反應(1)相加
5. 在這個電池,每完成一次完整的反應,就有2mol的電子轉移,也就是每一次反應會有2molCr2+與1mol的S4O62-反應,形成2mol的Cr3+和 2mol S2O32-。
6. 因為電子轉移的莫耳數是2,n=2,因此
log(K)=nE°/0.0591=2(0.67)/0.0591=22.6
K=1022.6=4×1022
得到的平衡常數非常大,這對電池的氧化還原反應來說十分正常,這代表絕大部分的反應物質都有效地利用來提供電子。
n 翻譯編寫Steven S. Zumdahl 《Chemical Principles》
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