基金资助：国家基础科学人才培养基金(No.J1103306);南开大学2012年教育教学改革项目

章应辉

(南开大学化学系　天津 300071)

不同标态下标准电极电势间关系的热力学解释*

*基金资助：国家基础科学人才培养基金(No.J1103306);南开大学2012年教育教学改革项目

章应辉

(南开大学化学系天津 300071)

摘要利用标准吉布斯自由能变化与标准电极电势和标准反应平衡常数间的联系，分析不同标态下电极标准电极电势间的关系。根据这一思想，以水解离平衡为例，讨论了设计原电池求化学反应平衡常数的一般方法。

关键词标准吉布斯自由能变化标准电极电势化学平衡常数

The Thermodynamic Explanation of the Relationship between the

Standard Electrode Potentials in Different Standard States*

Zhang Yinghui

(ChemistryDepartment,NankaiUniversity,Tianjin300071,China)

AbstractBased on the relationship between the standard Gibbs free energy change, the standard electrode potential and the standard reaction equilibrium constant, the relationship between standard electrode potentials in different standard states has been analyzed. Accordingly, the general method to calculate the reaction equilibrium constant by designing a Galvanic battery is discussed, taking the dissociation equilibrium of water as an example.

Key WordsStandard Gibbs free energy change; Standard electrode potential; Reaction equilibrium constant

1介绍

(1)

碱性条件下氢电极反应方程式为：

(2)

碱性条件氢离子还原为氢分子的电极电势可以写为：

这种方法对标准电极电势的定义比较明确，但在实际教学过程中，发现学生对该方法的理解不够深入，不能够加以灵活运用。比如在选择电极构筑原电池求某反应的平衡常数时(如水的解离常数、难溶盐的活度积和络合物的解离常数等)，不知如何入手。我们在实际教学中，考虑到热力学函数与电极电势间的紧密联系[3-5]，从热力学角度对不同标准态下电极电势的关系予以说明，推出了不同标准状态下电极电势间关系的数学表达式。这些表达式中含有标准态定义物质(分子或离子)参与的化学反应的平衡常数，明确了电极电势与化学平衡常数的关系。热力学方法的应用有效地提高了学生对于电极电势与化学平衡常数间关系的理解。……