2.10
表示氧化还原平衡的阶梯图以电化学势 E 作为其标度。
考虑 Fe3+ 与一个电子反应生成 Fe2+ 的半电池反应。在平衡状态下,E 等于其标准态电势 Eo,即 +0.771 V。
当电位比 Eo 更正时,Fe3+ 的浓度更高;而当电位比 Eo 更负时,Fe2+ 占主导地位。
现在考虑 Sn4+ 与一个电子之间的半电池反应,生成 Sn2+,其标准电极电势 Eo 为 +0.154 V。在此电势以上,Sn4+ 占主导地位;而在此电势以下,Sn2+ 为优势物种。
向体系中加入过量的 Sn2+ 可将 Fe3+ 还原,使溶液电位变为 +0.154 V。
通常情况下,电化学势会随着溶液的pH值而变化。
例如,UO22+ 与两个电子反应生成 U4+ 的半电池反应的阶梯图显示,在 pH 为零时,E 等于 +0.327 V。
如果溶液的 pH 值发生变化,E 值也会随之改变,从而影响主要物种的浓度。
梯形图是用于理解氧化还原平衡反应中的有用工具,特别是浓度变化对反应电化学势所产生的影响。氧化还原梯形图中的纵轴代表了其电化学势 E。其中的主要区域则使用能斯特方程来进行划分。
思考 Fe3+/Fe2+ 的半反应,其标准态电位为 +0.771 V。在比 +0.771 V 更高的电位下,Fe3+ 则会占…