2011年12月14日 星期三

能斯特方程式 The Nernst Equation(二)

化學原理啟迪275
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  
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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