第七章电化学 离子的迁移 电解质溶液电导 电导测定应用示例 活度和活度系数 强电解质溶液理论 可逆电池 高等算个一“国 可逆电池热力学 电极电势 计算电动势 物理化学简明教程 电池电动势应用 (第四版) 正 电极的极化 电解时的电极反应 金属腐蚀与防护 化学电源介 高等数版 高等教育出版社 等教育电子音像出版社
强电解质溶液理论 可逆电池 可逆电池热力学 电极电势 活度和活度系数 电解质溶液电导 计算电动势 电池电动势应用 离子的迁移 电导测定应用示例 电极的极化 电解时的电极反应 金属腐蚀与防护 化学电源简介 高等教育出版社 高等教育电子音像出版社 第七章 电化学
571离子的迁移 1电解质溶液的导电机理 2法拉第定律 3离子的迁移数 第七章电化学 返回目录退出
第七章 电化学 返回目录 退出 2 §7.1 离子的迁移 1.电解质溶液的导电机理 2.法拉第定律 3.离子的迁移数
化学能.质电地Q0 电能 电解池△G>0 负载 电极 电解质 溶液 RA: NaoH 阳 ZnSO4 多孔隔膜 CusO 石棉隔膜 △G=-212 kJ mol1 )→H(g)+2O2(g) △G=237.2kJmo1 原电池 电解池 电极:一般都由金属制成属于电子导体(第一类导体) 电解质溶液:离子导体(第二类导体)。 第七章电化学 返回目录退出
第七章 电化学 返回目录 退出 3 化学能 原电池G 0 G = – 212 kJmol-1 电极：一般都由金属制成, 属于电子导体(第一类导体) H2O(l)⎯→H2 (g) +O2 (g) G =237.2 kJmol-1 电解质溶液：离子导体(第二类导体)。 H2 ← →O2 石棉隔膜 NaOH A V Fe 阴 Ni 阳 Zn Cu ZnSO4 CuSO4 – + 负载 多 孔 隔 膜 电极 电解质 溶液 电能 原电池 电解池
1.电解质溶液的导电机理 电解池A合闸 电解池: 正极的电势高 负极的电势低。 (1)电场力作用下 H→向负极迁移 C→向正极迁移 H 第七章电化学 返回目录退出
第七章 电化学 返回目录 退出 4 (1) 电场力作用下： H+ → 向负极迁移 Cl- → 向正极迁移 1. 电解质溶液的导电机理 电解池: 正极的电势高； 负极的电势低。 电解池 合闸
负 极 (2)界面上 2 正极 负极2H+2e—)H2 Ht 正极2C-2e—>Cl2 2HCH>H+CI Cl (3)电流在界面上连续,构成回路 结果:电源做功W=Q电量电系统AG)7>0 若可逆进行:(△G)m=W=Q电量E 第七章电化学 返回目录退出
第七章 电化学 返回目录 退出 5 负 极 正 极 H+ e Cle 2HCl⎯→H2 +Cl2 (2) 界面上： 负极 2H+ +2e ⎯→H2 正极 2Cl- −2e ⎯→Cl2 结果：电源做功W’= Q电量 V电压; 系统(G)T,p>0 若可逆进行： (G)T,p= Wr ’= Q电量 E (3) 电流在界面上连续，构成回路 e e H2 Cl2
原电沲 通入 通入 H2负 极 (1)界面上自发反应 Ch/ iE CL H H2(g+Ch(gh >2HCI 极 e e 负极H2-2e—>2H 正极Cl2+2e—2C H 迁移 Cl 2)接通外电路,由于电势差,产生电流 (3)进入溶液的离子定向迁移,构成回路 结果:系统Gn0电池做功W=一Q电量v电压 若可逆进行:(ΔGpW=-C电量E 第七章电化学 返回目录退出
第七章 电化学 返回目录 退出 6 负 极 正 极 H+ e Cle e e (2) 接通外电路，由于电势差，产生电流 (3) 进入溶液的离子定向迁移，构成回路 结果：系统(G)T,p<0; 电池做功W= – Q电量 V电压； 若可逆进行： (G)T,p= Wr = – Q电量 E (1) 界面上自发 反应： H2 (g)+Cl2 (g)⎯→2HCl 负极:H2 − 2e ⎯→2H+ 正极:Cl2 +2 e ⎯→2ClH2 Cl2 迁移 通 入 H2 通 入 Cl2 原电池
结论 (1)电解质溶液的导电机理 @电流通过溶液是由正负离子的定向迁移来实现的;② 电流在电极与溶液界面处得以连续,是由于两电极上分 别发生氧化还原作用时导致电子得失而形成的。 结果实现了化学能和电能之间的转换。 (2)电极命名法 正极(电势高) 负极(电势低) 原电池 阴极还原极) 阳极(氧化极) 电解池阳极(氧化极) 阴极还原极) 第七章电化学 返回目录退出
第七章 电化学 返回目录 退出 7 结论 (1)电解质溶液的导电机理： (2)电极命名法： ①电流通过溶液是由正负离子的定向迁移来实现的； ② 电流在电极与溶液界面处得以连续，是由于两电极上分 别发生氧化还原作用时导致电子得失而形成的。 结果实现了化学能和电能之间的转换。 正极(电势高) 负极(电势低) 原电池 阴极(还原极) 阳极(氧化极) 电解池 阳极(氧化极) 阴极(还原极)
2.法拉第定律 当电流通过电解质溶液时,通过电极的电量Q与 发生电极反应的物质的量成正比。即Q=F 其中: n电极反应时得失电子的物质的量 F为法拉第常数 F=L×e 6022×1023×1.6022×1049 96485Cmo1 Faraday 通常取值为1F=96kCmo1 第七章电化学 返回目录退出
第七章 电化学 返回目录 退出 8 2. 法拉第定律 当电流通过电解质溶液时，通过电极的电量Q与 发生电极反应的物质的量n成正比。即Q=nF Faraday 其中： n:电极反应时得失电子的物质的量 F:为法拉第常数 F =L e =6.02210231.6022 10-19 =96485 C mol-1 通常取值为1F＝96.5kC·mol-1
电量计(库仑计) 以电极上析出(固体或气体)或溶解的物质 的量测定电量。如:铜电量计,银电量计和气体 电量计。 ‖例:阴极上析出04025g银,则通过的电量为 Q=nF=(0.4025/107.9)×96500C=360.0C 阴极上析出0.2016g铜,则通过的电量为 Q=nF=(0.2016/636)×2×96500C=6118C 第七章电化学 返回目录退出
第七章 电化学 返回目录 退出 9 例：阴极上析出0.4025g银，则通过的电量为： Q=nF=(0.4025/107.9) 96500C=360.0C 阴极上析出0.2016g铜，则通过的电量为： Q=nF=(0.2016/63.6) 2 96500C=611.8C 电量计（库仑计） 以电极上析出（固体或气体）或溶解的物质 的量测定电量。如：铜电量计，银电量计和气体 电量计
3.离子的迁移数 溶液中离子的浓度为cC,离子迁移速率l+,l 单位时间内通过溶液某一截面的电量为Q=Q+Q 「8 电 极 出定义4=Q,t=90 Q FA 2-2.cu FA 0=0+0=C,u, FA+2.CuFA t-g 任何电解质中:C=C 第七章电化学 返回目录退出 10
第七章 电化学 返回目录 退出 10 3. 离子的迁移数 定义 t+=Q+/Q, t -=Q- /Q Q+=z+c+u+FA Q-=z-c-u-FA Q= Q++Q-= z+c+u+FA+ z-c-u-FA 任何电解质中：z+c+=z-c- + − + + + + = = u u u Q Q t + − − − − + = = u u u Q Q t 单位时间内通过溶液某一截面的电量为Q=Q++Q- 溶液中离子的浓度为c+ , c-，离子迁移速率u+ , u- 电 极 2 电 极 1 H+ Cl H+ - H+