题目
对于电极反应 O2 + 4H+ + 4e = 2H2O，当 p(O2)=100kPa 时，酸度对电极电势影响的关 系式是A. φ = φ? + 0.0592pHB. φ = φ? - 0.0592pHC. φ = φ? + 0.0148pHD. φ = φ? - 0.0148pH
对于电极反应 O2 + 4H+ + 4e = 2H2O，当 p(O2)=100kPa 时，酸度对电极电势影响的关 系式是
A. φ = φ? + 0.0592pH
B. φ = φ? - 0.0592pH
C. φ = φ? + 0.0148pH
D. φ = φ? - 0.0148pH
题目解答
答案
B. φ = φ? - 0.0592pH
解析
步骤 1：确定电极反应
电极反应为 O2 + 4H+ + 4e = 2H2O，这是一个典型的氧还原反应，其中氧气被还原，氢离子被氧化。
步骤 2：应用能斯特方程
能斯特方程描述了电极电势与反应物和生成物的浓度（或分压）之间的关系。对于电极反应 O2 + 4H+ + 4e = 2H2O，能斯特方程可以写为：
\[ \phi = \phi^\circ - \frac{0.0592}{n} \log \left( \frac{[H_2O]^2}{[O_2][H^+]^4} \right) \]
其中，\(\phi^\circ\) 是标准电极电势，\(n\) 是电子转移数，\([H_2O]\)、\([O_2]\) 和 \([H^+]\) 分别是水、氧气和氢离子的浓度（或分压）。
步骤 3：简化能斯特方程
由于水的浓度在水溶液中是常数，可以忽略不计。同时，氧气的分压 \(p(O_2)\) 已知为 100 kPa，可以视为常数。因此，能斯特方程简化为：
\[ \phi = \phi^\circ - \frac{0.0592}{4} \log [H^+]^4 \]
\[ \phi = \phi^\circ - 0.0592 \log [H^+] \]
\[ \phi = \phi^\circ - 0.0592 pH \]
电极反应为 O2 + 4H+ + 4e = 2H2O，这是一个典型的氧还原反应，其中氧气被还原，氢离子被氧化。
步骤 2：应用能斯特方程
能斯特方程描述了电极电势与反应物和生成物的浓度（或分压）之间的关系。对于电极反应 O2 + 4H+ + 4e = 2H2O，能斯特方程可以写为：
\[ \phi = \phi^\circ - \frac{0.0592}{n} \log \left( \frac{[H_2O]^2}{[O_2][H^+]^4} \right) \]
其中，\(\phi^\circ\) 是标准电极电势，\(n\) 是电子转移数，\([H_2O]\)、\([O_2]\) 和 \([H^+]\) 分别是水、氧气和氢离子的浓度（或分压）。
步骤 3：简化能斯特方程
由于水的浓度在水溶液中是常数，可以忽略不计。同时，氧气的分压 \(p(O_2)\) 已知为 100 kPa，可以视为常数。因此，能斯特方程简化为：
\[ \phi = \phi^\circ - \frac{0.0592}{4} \log [H^+]^4 \]
\[ \phi = \phi^\circ - 0.0592 \log [H^+] \]
\[ \phi = \phi^\circ - 0.0592 pH \]