7.2.4　影响电极电势的因素——能斯特（Nernst）方程

电极电势的大小首先取决于构成电对物质的性质，同时也受温度、溶液中离子的浓度和溶液酸碱度的影响。

标准电极电势是在标准状态下测定的，通常参考温度为298 K。如果温度、溶液中离子的浓度和溶液酸碱度改变，则电对的电极电势也将随之发生改变。

能斯特方程用于求非标准状况下的电极电势，表达了电极电势与浓度、温度之间的定量关系。

对于一般的电极反应：氧化型+ze-还原型

式中：E——电对在任一温度、浓度时的电极电势，V；

EӨ——电对的标准电极电势，V；

R——摩尔气体常数，8.314 J/（mol·K）；

F——法拉第常数，96 485 C/mol；

T——热力学温度，K；

z——电极反应式中转移的电子数。

上式即电极反应的能斯特方程，它反映了温度、浓度对电极电势的影响。

方程中的c（氧化型）和c（还原型）分别是电极反应中等号左侧和右侧的各物种相对浓度幂的乘积，若是气体则用相对分压表示。

298 K 时，电极反应的能斯特方程为

使用能斯特方程的规则：

（1）氧化型、还原型为参与电极反应的所有物质的相对浓度，且浓度方次为其在电极

反应中的系数。气体用相对分压表示。

（2）电对中的固体、纯液体浓度为1，不写出。

（3）浓度单位为mol/L；分压为Pa 或kPa。

由电极反应的能斯特方程可以看出：c（氧化型）或p（氧化型）增大，电极电势增大；c（还原型）或p（还原型）增大，电极电势减小。

例7.5 已知：EӨ（O2/OH-）=0.4 V，求pH=13，p（O2）=100 kPa，该电极反应（298 K）O2+H2O+4e-══4OH-的电动势E。

解 pOH=1，c（OH-）=0.1 mol/L

由电池反应的能斯特方程可以看出：反应物的浓度或分压增大，E 增大；相反，反应物的浓度或分压减小，E 减小。

一、填空题

1.指出下列物质中N 的氧化数：N2O____；N2O3_______；N2O5_______；NH3_______。

2.在氧化还原反应中，氧化剂发生________反应，其氧化数为________，其产物称为______，还原剂发生______反应，其氧化数______为，其产物称为______。

3.电池反应Sn2++I2══Sn4++2I-，负极电对是______，电极反应为______，正极电对是______，电极反应为______。

4.应用电极电势可以________，________，________，________。

二、判断题

1.在氧化还原反应中，氧化剂得到电子，发生还原反应。（ ）

2.氧化数既可以是整数，也可以是分数。（ ）

3.电极电势大小只取决于电极本性，与温度、离子浓度和气体分压等因素没有关系。（ ）

4.原电池负极得到电子，发生还原反应。（ ）

5.原电池电动势大小与正负极电极电势有关。（ ）

6.能斯特方程只描述浓度对电极电势的影响，没有描述温度对电极电势的影响。（ ）

7.在一些注射液药物生产过程中，常加入亚硫酸钠的目的是防药物被氧化。（ ）

8.增大某电对氧化态物质浓度，电极电势增大，其氧化态物质氧化能力增强。（ ）

9.氧化还原反应KӨ 值越大，该反应组成的原电池EӨ 值也越大。（ ）

10.将氧化还原反应设计为原电池，原电池EӨ <0 时，则该反应正向自发进行。（ ）

三、计算题

已知电对Ag++e-══Ag 的EӨ=+0.799 V，Ag2C2O4 的溶度积为3.5×10-11。求算电对Ag2C2O4+2e-══2Ag++C2O2-4 的标准电极电势。