水氧化还原反应中电极电势的计算和讨论

• Published in: 大学化学 Vol. 39; no. 8; pp. 351 - 358
• Main Authors: 刘季铨, 郭慧林, 杨鹰, 郭晓辉
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 北京大学 28.08.2024; 中国化学会; 西北大学化学与材料科学学院,西安 710127
• Subjects: 水氧化还原反应; 电极电势计算; φ-pH图; 热力学同位素效应; Redox reactions of water; Electrode potential calculation; φ-pH Diagram; Thermodynamic isotope effect
• ISSN: 1000-8438
• DOI: 10.3866/PKU.DXHX202401031

计算电极电势是电化学的必备技能。目前物理化学教材中，一般只给出了酸性条件下部分物质的标准电极电势（φӨ），以及如何利用Nernst方程由φӨ计算电极电势（φ）。教材中对于碱性条件下φBӨ没有涉及，学生对φBӨ不甚理解，乃至在由φBӨ计算φ时可能得到错误的结果和结论。本文以水（H2O）氧化还原反应为例，从物质的标准生成Gibbs自由能变（△fGmӨ）出发计算φӨ和φBӨ，结合酸（或碱）性条件下反应物种的分析，利用Nernst方程计算不同p H下的φ，给出φ-p H图。此外，还讨论了热力学同位素效应对φӨ和φ的影响。这可为作为相关教学和科研的参考。