题目
在 298 K 和标准压力下，当电流密度为 0.1 A⋅cm−2 时，H2(g) 和 O2(g) 在 Ag(s) 电极上的超电势分别为 0.87 V 和 0.98 V．今用 Ag(s) 电极电解浓度为 0.01 mol⋅kg−1 的 NaOH 溶液，问这时在两个银电极上首先发生什么反应？此时外加电压为多少(设活度因子为 1)？
在 和标准压力下，当电流密度为 时， 和 在 电极上的超电势分别为 和 ．今用 电极电解浓度为 的 溶液，问这时在两个银电极上首先发生什么反应？此时外加电压为多少(设活度因子为 )？
题目解答
答案
解析
步骤 1：确定电解质溶液中的离子
在 0.01 mol⋅kg−1 的 NaOH 溶液中，主要的离子是 Na+ 和 OH−。由于 Na+ 的氧化还原电位较高，不会在电极上发生氧化还原反应，因此主要考虑 OH− 的还原反应和 H2O 的氧化反应。
步骤 2：计算电极电位
在标准条件下，H2(g) 和 O2(g) 在 Ag(s) 电极上的超电势分别为 0.87 V 和 0.98 V。因此，H2(g) 的还原电位为 -0.87 V，O2(g) 的氧化电位为 1.23 V + 0.98 V = 2.21 V。由于 OH− 的还原电位为 -0.83 V，因此在银电极上首先发生 OH− 的还原反应，生成 H2(g)。
步骤 3：计算外加电压
在外加电压的作用下，OH− 在阴极上还原生成 H2(g)，H2O 在阳极上氧化生成 O2(g)。根据 Nernst 方程，计算出阴极和阳极的电位差，即为外加电压。由于活度因子为 1，因此可以忽略活度的影响。计算得到的外加电压为 2.0422 V。
在 0.01 mol⋅kg−1 的 NaOH 溶液中，主要的离子是 Na+ 和 OH−。由于 Na+ 的氧化还原电位较高，不会在电极上发生氧化还原反应，因此主要考虑 OH− 的还原反应和 H2O 的氧化反应。
步骤 2：计算电极电位
在标准条件下，H2(g) 和 O2(g) 在 Ag(s) 电极上的超电势分别为 0.87 V 和 0.98 V。因此，H2(g) 的还原电位为 -0.87 V，O2(g) 的氧化电位为 1.23 V + 0.98 V = 2.21 V。由于 OH− 的还原电位为 -0.83 V，因此在银电极上首先发生 OH− 的还原反应，生成 H2(g)。
步骤 3：计算外加电压
在外加电压的作用下，OH− 在阴极上还原生成 H2(g)，H2O 在阳极上氧化生成 O2(g)。根据 Nernst 方程，计算出阴极和阳极的电位差，即为外加电压。由于活度因子为 1，因此可以忽略活度的影响。计算得到的外加电压为 2.0422 V。