Category:
[Chân trời] Trắc nghiệm Hóa học 12 bài 12: Thế điện cực và nguồn điện hóa học
Tags:
Bộ đề 1
15. Phương trình Nernst được sử dụng để tính toán thế điện cực khi không ở điều kiện chuẩn. Dạng của phương trình Nernst cho nửa phản ứng oxi hóa - khử M^{n+} + ne^{-} \rightleftharpoons M là:
Phương trình Nernst cho nửa phản ứng M^{n+} + ne^{-} \rightleftharpoons M là E = E^0 - \frac{RT}{nF} \ln \frac{[M]}{[M^{n+}]}. Vì [M] (kim loại rắn) bằng 1, nên E = E^0 + \frac{RT}{nF} \ln [M^{n+}]^{-1} = E^0 - \frac{RT}{nF} \ln [M^{n+}]. Tuy nhiên, cách viết thông thường là E = E^0 + \frac{RT}{nF} \ln \frac{[M^{n+}]}{[M]}. Với nồng độ ion M^{n+} và hoạt độ kim loại M, phương trình Nernst là E = E^0 + \frac{RT}{nF} \ln \frac{a_{M^{n+}}}{a_M}. Xét cho dung dịch với hoạt độ ion M^{n+} và kim loại M rắn có hoạt độ là 1, ta có E = E^0 + \frac{RT}{nF} \ln a_{M^{n+}}. Nếu xét theo chiều thuận M \rightarrow M^{n+} + ne^{-}, thì E = E^0_{M/M^{n+}} - \frac{RT}{nF} \ln \frac{[M^{n+}]}{[M]}. Nếu xét theo chiều M^{n+} + ne^{-} \rightarrow M, thì E = E^0_{M^{n+}/M} + \frac{RT}{nF} \ln \frac{[M^{n+}]}{[M]}. Với điều kiện chuẩn, nồng độ là 1M, ta có E = E^0. Ở 25 độ C (298K), \frac{RT}{F} \approx 0.0257 V. \frac{RT}{nF} \ln x = \frac{0.0257}{n} \times 2.303 \log x = \frac{0.0592}{n} \log x. Do đó, E = E^0 + \frac{0.0592}{n} \log [M^{n+}]. Lựa chọn 3 có dạng gần đúng với việc nhân logarit với hệ số của R, T, F, n. Tuy nhiên, cách viết chính xác cho phương trình Nernst khi xét phản ứng M^{n+} + ne^{-} \rightleftharpoons M là E = E^0 - \frac{RT}{nF} \ln \frac{[M]}{[M^{n+}]}. Nếu xét theo chiều M \rightarrow M^{n+} + ne^{-}, thì E = E^0 - \frac{RT}{nF} \ln \frac{[M^{n+}]}{[M]}. Nếu phản ứng là sự khử M^{n+} + ne^{-} \rightarrow M, thì thế điện cực là E = E^0 + \frac{RT}{nF} \ln \frac{[M^{n+}]}{[M]}. Với điều kiện nồng độ ion M^{n+} và kim loại M rắn có hoạt độ 1, thì E = E^0 + \frac{RT}{nF} \ln [M^{n+}]. Ở 25 độ C, E = E^0 + \frac{0.0592}{n} \log [M^{n+}]. Lựa chọn 3 là E = E^0 + \frac{RT}{nF} \ln \frac{[M^{n+}]}{[M]} là cách viết chuẩn khi xét phản ứng khử ion kim loại. Kết luận Phương trình Nernst cho nửa phản ứng M^{n+} + ne^{-} \rightleftharpoons M là E = E^0 + \frac{RT}{nF} \ln \frac{[M^{n+}]}{[M]} hoặc E = E^0 + \frac{0.0592}{n} \log [M^{n+}].
