第五章 电化学 2

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1、第五章 电化学第五章 电化学5-1 5-1 电解质溶液的导电性质电解质溶液的导电性质5-2 5-2 离子的电迁移和迁移数离子的电迁移和迁移数 5-3 5-3 电解质溶液的电导电解质溶液的电导 5-6 5-6 生物电化学（了解）生物电化学（了解） 5-4 5-4 电导测定的应用电导测定的应用5-5 5-5 可逆电池热力学可逆电池热力学基本要求 了解电解质溶液的导电机理；理解离子迁移数的概念；掌握法拉第定律； 掌握表征电解质溶液导电能力的物理量（电导率、摩尔电导率）；理解电导的测定及其应用；理解和掌握离子独立运动定律； 理解原电池电动势与热力学函数的关系；掌握能斯特方程及其应用； 掌握可逆电池电动

2、势与平衡常数的关系。第五章 电化学 电化学研究对象电能化学能 电化学主要是研究电能和化学能之间的相互转化及转化过程中有关规律的科学。 电化学应用电解 精炼和冶炼有色金属和稀有金属；电解法制备化工原料；电镀法保护和美化金属；还有氧化着色等。电池 汽车、宇宙飞船、照明、通讯、 生化和医学等方面都要用不同类 型的化学电源。电化学的研究内容1.电解质溶液理论2.电化学中的热力学3.电极过程动力学 4.应用电化学5-1 电解质溶液的导电性质1.1.电解质溶液的导电机理电解质溶液的导电机理 2.2.法拉第定律法拉第定律 1、电解质溶液的导电机理A.自由电子作定向移动而导电；B.导电时导体本身不发生化学变化

3、；C.温度升高，电阻也升高；D.导电总量全部由电子承担。 金属导体（1）两类导体导电特点特点：特点： 依靠自由电子的定向移动而导电，称为电子导体或第一类导体。1、电解质溶液的导电机理A.正、负离子作反向移动而导电；B.导电的同时必然在电极和溶液界面 发生得失电子的化学反应；C.温度升高，导电能力增强；D.导电总量分别由正、负离子分担。电解质溶液导电： 依靠离子的定向运动而导电，称为离子导体或第二类离子导体。特点：特点：电化学规定负极：正极：电势高的电极称为正极。电势低的电极称为负极。阴极 发生还原作用的电极称为阴极。阳极 发生氧化作用的电极称为阳极。电极的命名法：按电位高低：按反应性质：（2）

4、电解池 左电极，H+ 还原反应 2 H+ + 2e- H2 阴极（接外电源的负极） 右电极：Cl 氧化反应 2 Cl 2e Cl2 阳极（接外电源的正极）1、电解质溶液的导电机理（3）原电池 左电极：H2发生氧化反应 H2 2e- 2 H+ 阳极，负极 右电极：Cl2发生还原反应 Cl2 + 2e- 2 Cl 阴极，正极1、电解质溶液的导电机理 在原电池中正极是阴极，负极是阳极；在电解池中正极是阳极，负极是阴极。离子迁移方向：阴离子迁向阳极； 阳离子迁向阴极。 1、电解质溶液的导电机理 电解质溶液的导电机理：离子的电迁移（物理变化）电极反应（化学变化）2、法拉第定律 （Faradays Law

5、）（1）物质的量的基本单元物质的量n与基本单元的选取有关在电化学中，习惯选取荷单位元电荷的粒子作为基本单元。如：18g水，可表示为：n(H2O)=1mol；n(2H2O)=0.5mol；n(1/2H2O)=2mol；如：1/2Cu2+，1/2SO42-，1/2H2O，1/2Zn2、法拉第定律 （Faradays Law）（2）法拉第定律 电流通过电解质溶液时，在电极上发生化学反应物质的量正比于所通过的电量； 通电于若干个电解池串联的线路中，当所取的基本粒子的荷电数相同时，在各个电极上发生反应的物质，其物质的量相同，析出物质的质量与其摩尔质量成正比。文字叙述 取电子的得失数为 z，通入的电量为

6、Q，则电极上发生反应的物质的量 n 为： 电极上发生反应的物质的质量 m 为：z-M e MA e AzzzQmnMMzFQnzFQnzF或法拉第定律的数学表达式：法拉第常数F=Le 法拉第常数在数值上等于1 mol元电荷的电量。已知元电荷电量为191.6022 10C=6.0221023 mol-11.602210-19 C =96484.6 Cmol-196500 Cmol-1法拉第定律的意义 是电化学上最早的定量的基本定律，揭示了通入的电量与析出物质之间的定量关系。 该定律在任何温度、任何压力下均可以使用。 该定律的使用没有什么限制条件。例题：通电于 溶液，电流强度 ， 析出 。已知 。

7、求： 通入电量 ； 通电时间 ； 阳极上放出氧气的物质的量。33Au(NO )0.025 AI -1M(Au)=197.0 g molAu(s)=1.20 gQt取基本粒子荷3个基本电荷：即 Au，23O4 1-11.20 g(1) 3 96500 C mol197.0 g mol = 1763 CQnzF 2313(3) (O )(Au)41.20 g3 =4.57 10 mol4 197.0 g molnn 41763 C(2) 7.05 10 s0.025 AQtI 5-2 离子的电迁移和迁移数离子的电迁移现象离子的迁移数和电迁移率1、离子的电迁移现象 设想在两个惰性电极间有想象的平面A

8、A和BB将溶液分为阳极区、中间区及阴极区。假定未通电前，各区均含有正、负离子各6 mol，分别用+、-号代替。1、离子的电迁移现象 设电解质为11型(离子都是一价的)，当有4 mol电子的电量通过时，阳极上有4 mol负离子氧化，阴极上有4 mol正离子还原。两电极间正、负离子要共同承担4 mol电子电量的运输任务。 现在离子都是一价的，则离子运输电荷的数量只取决于离子迁移的速度。1设正、负离子迁移的速率相等，则导电任务各分担2mol，在假想的AA、BB平面上各有2mol正、负离子逆向通过。vv1、离子的电迁移现象 当通电结束，阴、阳两极部溶液浓度相同，但比原溶液各少了2mol，而中部溶液浓度

9、不变。2设正离子迁移速率是负离子的三倍， ，则正离子迁移3mol电量，负离子迁移1mol电量。在假想的AA、BB平面上有3mol正离子和1mol负离子逆向通过。3vv 通电结束，阳极部正、负离子各少了3mol，阴极部只各少了1mol，而中部溶液浓度仍保持不变。1、离子的电迁移现象离子电迁移的规律：迁移速率不同时，阴极部和阳极部减少的物质的量不同，但中间部的浓度不变。1.2.对于正、负离子：n+(迁移)n+(电极反应) n-(迁移)n-(电极反应)3.溶液的导电任务由正、负离子共同承担。 Q=4*96500, Q+=3*96500；Q-=1*96500()4.() ( =(vvQQ正正离离子子所