回應 化學原理啟迪278濃度電池 Concentration Cells

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不知名的網友，您好：

你在10月29日留言，請問本文第12點 利用能斯特方程式，計算電池的電位差 中的E°是否等於0.8V而非0V？

茲說明如下：

一個電池的全反應，是由陽極和陰極兩個半反應組成。

液態AgNO3電池的陽極和陰極的半反應Ag^＋＋e^－→Ag，半反應標準電位差分別是E°＝0.80V。

那麼，整個液態AgNO3電池的電位差E°cell是多少？

在陽極和陰極的濃度一樣的條件下，將陰極的標準電位差，減掉，陽極的標準電位差，就得到整個電池全反應的標準電位差，所以，液態AgNO3電池的標準電位差E°cell是0.80V－0.80V＝0V

能斯特方程式E＝E°－(0.0591/n)log(Q)，裡面的標準電位差E°，指的是整個液態AgNO3電池的電位差，也就是全反應的標準電位差E°cell，因此E°是0V，而非0.8V。

不過，如果陰極與陽極的電位差濃度一樣，電子就不會從陽極移動到陰極，不會產生電流，因此，我們不會這樣設計電池。

在這裡AgNO3電池的陽極，Ag^＋濃度是0.1M，陰極的Ag^＋濃度是1M；依據物質追求濃度平衡的原則，電子會從0.1M的Ag^＋轉移到1M的Ag^＋。

這樣0.1M的 Ag^＋那一端，就會因為銀Ag不斷釋出電子，變成銀離子Ag^＋，而使Ag^＋濃度上升；另一方面，1M的 Ag^＋那一端，則會因為銀離子Ag^＋不斷接收到電子，變成銀原子Ag，而使Ag^＋濃度下降；最後達到平衡，二極的Ag^＋濃度趨於一致。

再說明一點，二極濃度的落差，僅影響電子的流動，不影響「標準電位差」，因為「標準電位差」是指在理想狀態下，也就是二極的濃度完全一樣的狀態下，「陽極標準電位差」與「陰極標準電位差」，兩個半反應之間的落差。

你可能是看到第3點，這個電池的2個電極裝置的半反應是：Ag^＋＋e^－→Ag    E°＝0.80V ，就直覺想E°是標準電位差，應該代入能斯特方程式，沒有想清楚那是半反應的標準電位差，還是全反應的電位差。

第4點E°cell＝0.80V－0.80V＝0V，才是全反應的標準電位差，這才是能斯特方程式E°所指的標準電位差。

最近因為工作量太大，拖延許久才回應，希望這個答案你能滿意。

徐弘毅2015.12.16.

參考資料：化學原理啟迪278 濃度電池