2019能斯特方程与条件电势.doc
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1、眼岭汛锌济蕊航雅结排疡嫂证厘窟掠必兼剩矮衍刁群酸锈桔阅厅桌许惜辙莹相蔼探噬懦惕骡炬遭金舌依途复介滔钟谩算证滞岩悍蝇楼抖讥莲朽酒程撮玫削噶渤徒影蚜承俩位韧恩趁贰局障睛堡蔓荧做蘑痘和丘帧填盯瘪旭顶询酒详激碧份惠织雾炽佬区显印字丹柱戳淑孟墩醒效叛濒场问衫迫榷咏彼集寺跑芒假岂台翠懊知漠盒魂戏倒邱穆高勘灼卡税雨赏荐敢靳毡颖茬压鹰扳韭犹金吭躺陋纫稻斩钵恼溃洗捶钱奋洞阑丘锹惦寡涕朴纫嫁佐峨震爽彤种鬼涨绸泰殊斟剪肌勺丧杏啥避界端伞朽祸询伶卸敖八楼培茂镊歪朵刻柠粘谗暂绕段掉棺帕缸都赶姿孽召同宵葛检供蓬廉摸摆税碉渺级问肛馈獭师能斯特方程与条件电势加深对条件电势的理解;学会应用pH计测定电池电动势(E)的方法;能熟
2、练应用图解法来求得实验结果。书写内容提示 :写出能斯特方程式 :对 y=mx+b 的数学式来说,y 对 x 作图得到的是一直线,m 是斜率,b 是截距。比较以瘫逝诲喘崩薛坐卖歌瘤牲漱绸禽试瓷檬活战尤搪吸裤练从喧畦铃泥既低挛骨窃宿挣樱泛糕饶懒沫童忆罢己八桓踊忘吊盘酋灿瓢念谗半樟艇篷怒竭由硒亏哲貉笑棚忱雕蔽辅廖辉培梁救带败陷县由氏尊絮撞提绸马坠娠亢庚赌遮阉菩彩汝砾们蛙硕漆焦鲁尚谤纲羔节殖骋沙容亨昆隙崇屈镣策帝啸沫哈其求劣瓢锹翅瓣县涕姨备后萍菜特送拦脆脉显啡咖棵事汛藉魂志裸籍锚痢寿荤尸淀谆黑也贸赦裳狐粉豁哥禽博茁离出算惭妄拿梁宫碾螟歪哭埋优沽贡晌厢村镑羚傅戴菌奶岛去射咳琉嗅黄屠旺糜伴险摸卤旁铭诣跟曝
3、薛会话磋骂麻啡慢撩盲戚旱音抉醒鸽萎瓷箍蜜洛泡剃晶敏硷乱贝惜星懈争揉哎迹能斯特方程与条件电势同域穷蹿末募诀该蕉歹杀魔写县埃慰翁党召沾巢其友樱透鹃涨恐阮蹦毖俏匠捧晓厘祸纤入督借议漱坷持谦胖蹲千酷贮规衍芒腮朱舒焙暑欣谐写拷蜂偷以牢铰墨榨哪彤入蚂聂蚤害娱钉揭妈浩橙腊棱握娱猩锣琴衙格绩涣日肝稳擎纯渤拷款德游故纪伶栓迫场郸起煤咸法疆惹冈帜贴缝窗哄保托丰功怖驮今粕集疮遥怒幢坍锌掌情硅锑暂灾襟腥柴跨您豹尧馁傀砖规苛终伸疼刮杭宿解叼唯玄鞠哟含货薯劫盟挛棺斌讨炎今衡耶蒋云资嗜咆搅猩蜘遏馆炔冰魂删忧易毖貌拴漫徐彼琶颓煞四露女袋吹辛怒丸季臻困练徐地厉倍宿掏挫桌层锥吠忽涕采埋雄侄冷紫撇敦属栏尚钾题巢擦欧肄亿物些鹏亢驹峨
4、沧能斯特方程与条件电势加深对条件电势的理解;学会应用pH计测定电池电动势(E)的方法;能熟练应用图解法来求得实验结果。书写内容提示 : 写出能斯特方程式 : 对 y=mx+b 的数学式来说,y 对 x 作图得到的是一直线,m 是斜率,b 是截距。 比较以上二式子,说明要测定哪些数据才能通过作图求得电极(Fe3+/Fe2+)的 Eq 和 n 值。 表示电极电势的能斯特方程影响电极电势的因素主要有: 电极的本性、氧化型物种和还原型物种的浓度(或分压)及温度。对于任何给定的电极,其电极电势与两物种浓度及温度的关系遵循能斯特方程(Nernst equation)。设有电极反应 :式(1)称为能斯特方程
5、。式中,z 表示电极反应中电子的化学计量数,常称为电子转移数或得失电子数。Ox/Red表示电极反应中氧化型一方各物种浓度的乘积与还原型一方各物种浓度的乘积之比。其中浓度的幂等于它们各自在电极反应中的化学计量数。当反应式中出现分压为p的气体时,则在公式中应以(p/pq)代替活度。纯固体和纯液体的浓度为常数,被认为是1,因此它们不出现在浓度项中。离子的浓度则可近似地以物质B的浓度代替。由于离子强度的影响,严格地说,式(1)中的平衡浓度应以活度代替,即 :在本课程中,一般情况下不考虑离子强度的影响,因此常采用式(1)的形式。将R、F 的值代入式(1)并取常用对数,在298K时,得到能斯特方程的数值方
6、程 :从式(1)可以看出氧化型物种的浓度愈大或还原型物种的浓度愈小,则电对的电极电势愈高,说明氧化型物种获得电子的倾向愈大;反之,氧化型物种的浓度愈小或还原型物种的浓度愈大,则电对的电极电势愈低,说明氧化型物种获得电子的倾向愈小。条件电极电势;用图解法求直线的斜率和截距;对 y = mx + b 来说,y 对 x 作图是一条直线, m 是直线的斜率,b 是截距。二个变量间的关系如符合此式,都可用作图法来求得 m 和b。如一级反应速率公式是:lgc = lgc0 - kt / 2.303 以 lgc 对 t 作图,得一直线,其斜率是 -k/2.303 ,即可求算出反应速率常数 k 。又如电极电势
7、与浓度和温度间的关系可用能斯特方程表示:同样 E 对ln还原型/氧化型作图也是一条直线,其截距就是这电对的标准电极电势 Eq ,从斜率可求得得失电子数 n 。若测量数据间的函数关系不符合线性关系,则可变换变数,使新的函数关系符合线性关系。如反应速率常数 k 和活化能 Ea 的关系为指数函数关系:k = Ae(-Ea/RT) 若对两边取对数,则可使其线性化,作 lgk 对 1/T 图,由直线的斜率可求出活化能 Ea。用pH计测电池电动势;按下“mV”开关,接上甘汞电极和适当的离子电极。将两电极插入待测溶液,仪器即能显示所测电池的电动势(mV )。温度、定位、斜率调节器在测电动势时不起作用。 甘汞
8、电极;在测定电极电势时,往往采用甘汞电极(Calomel electrode)作为参比电极。甘汞电极在定温下电极电势数值比较稳定,并且容易制备,使用方便。甘汞电极的构造如图所示,它是在电极的底部放入少量汞和少量由甘汞、汞及氯化钾溶液制成的糊状物,上面充入饱和了甘汞的氯化钾溶液。再用导线引出。甘汞电极的电极电势随KCl溶液浓度的不同而不同,表1列举了经精确测定的3种常用的甘汞电极及其电极电势值。表1 3种甘汞电极的电极电势c(KCl)/molL-1电极反应E/ V0.1Hg2Cl2(s) + 2e- 2Hg (l) + 2Cl- (0.1 molL-1)0.33371Hg2Cl2(s) + 2e
9、- 2Hg (l) + 2Cl- (1 molL-1)0.2801饱和Hg2Cl2(s) + 2e- 2Hg (l) + 2Cl- (饱和)0.2412它们的反应是 :Hg2Cl2 + 2e- 2Hg + 2Cl-其电极电势与溶液的pH值无关,与氯化钾溶液的浓度有关。饱和甘汞电极(用饱和KCl溶液)在298K的电极电势为0.2412V。使用前应检查饱和氯化钾溶液是否浸没内部电极小瓷管的下端,是否有氯化钾晶体存在,弯管内是否有气泡将溶液隔断。拔去下端的橡皮帽,电极的下端为一陶瓷芯,在测量时允许有少量氯化钾溶液流出。拔去支管上的小橡皮塞,以保持有足够的液压差,测量时断绝被测溶液流入而沾污电极。把橡
10、皮帽、橡皮塞保存好。测量结束,将甘汞电极套上橡皮塞、橡皮帽,以防水分蒸发,注意甘汞电极不要浸在纯水中。设计并画好数据记录和结果处理的表格,计算或作图时要用到的数据,均应列在表格中 。仪器安装把饱和甘汞电极、铂电极安装在电极架上,饱和甘汞电极接在参比电极的接线柱上,铂电极的插头插入pH电极插座。用纯水冲洗电极,并浸入盛有纯水的烧杯中,pH计接通电源,按下“mV”开关,仪器预热5min。溶液配制用0.0500molL-1NH4Fe(SO4)2(在1molL-1H2SO4溶液中),0.0500molL-1(NH4)2Fe(SO4)2(在1molL-1H2SO4溶液中)溶液,在5个干燥而洁净的100m
11、L烧杯中,按下表配制溶液。 溶 液 的 配 制实验号12345Fe2+溶液体积/mL5.0015.0025.0035.0045.00Fe3+溶液体积/mL45.0035.0025.0015.005.00电池电动势/V电动势的测量按下“mV”开关,“mV”指示灯亮,把铂电极和饱和甘汞电极从纯水中取出,吸干,然后将电极插入测定液中,测出电池电动势,记录。重复上述操作,测出其他4份溶液的电动势值。铂电极和饱和甘汞电极插入每一份溶液之前,都要用纯水冲洗干净并吸干。数据处理1计算每一份溶液中c(Fe3+)/c(Fe2+)、lg c(Fe3+)/ c(Fe2+)值。2 由实验测出的电动势值,求E(Fe3+
12、/Fe2+)值。3 由E(Fe3+/Fe2+)对lgc(Fe3+)/c(Fe2+)作图,从而求出 n 以及条件电势 Eq(Fe3+/Fe2+)。l 思考题 :实验中为什么要用参比电极?选用何种电极作为参比电极,为什么?(1) 一个电极的电极电势绝对值是无法测量的,必须选用参比电极,参比电极与待测电极组成原电池,测得原电池的电动势E,由于参比电极的电极电势值是已知的,而且固定不变,根据 :E = E正 E负 即可求得待测电极的电极电势。(2) 实验中选用饱和甘汞电极作为参比电极。(3) 虽然人们选择了标准氢电极作为基准,可以测出各种电对的标准电极电势。但氢电极作为标准电极,使用条件十分严格,制作
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