南京工业大学物理化学课件——第七章电化学.ppt

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1、第七章电化学电化学也是物理化学的一个重要组成部分，它是研究电能与化学能之间的相互转化以及转化过程中的有关规律的科学。根据电化学所包含的内容，可分为三部分来讨论：第一部分讨论电解质溶液的基本性质和有关理论。第二部分讨论可逆电池的电动势和有关的一些问题。第三部分讨论在不可逆情况下，电极上所发生的极化。§7-1电化学的基本概念和法拉第定律1、基本概念：电导体,简称导体:定义，分类：第一类是电子导体：作用机理：靠自由电子的定向运动而导电。影响因素：温度升高，由于导电物质内部质点的热运动加剧，阻碍自由电子的定向

2、运动，电阻增大，导电能力降低。第二类是离子导体：作用机理：是依靠离子的定向运动而导电。影响因素：温度升高时，由于溶液的粘度降低，离子运动速度加快，在水溶液中离子化作用减弱等原因，导电能力增强。电池：若用第一类导体，也就是金属联结两个电极，并使电流在两电极间通过，则构成外电路：这种装置就叫做电池。电解池：若在外电路中并联一个有一定电压的外加电源，则将有电流以外加电源流入电池，且使电池中发生化学变化，此时电能就转化成化学能，这种电池就称为电解池。§7-1电化学的基本概念和法拉第定律如图所示：§7-1电化学

3、的基本概念和法拉第定律直流电源与两电极相连接，电流方向是电源外电路中由正极流向负极，而电子流动的方向正好与之相反，是由电源外电路中由负极流向正极。电极反应：电子流到电极上，那么在电极上就会进行有电子得失的化学反应规定：发生氧化反应（也就是失去电子的反应）的电极就称为阳极发生还原反应（也就是得到电子的反应）的电极称为阴极。在阳极—阴极上发生的两个电极反应的总结果就表示成电池反应。在电解池中，电子的流动方向是由电源负极流向正极，因而与电源负极相连的电极是发生得到电子的反应是阴极，而与电源正极相连的电极是发

4、生失去电子的反应是阳极。§7-1电化学的基本概念和法拉第定律原电池：若电池能自发地在两极上发生化学反应并产生电流，此时化学能转化为电能，则该电池就称为原电池示意图如下：§7-1电化学的基本概念和法拉第定律无论是在原电池还是电解池中，人们总是把电势较低的电极称为负极，在电势较高的极称为正极，在电解池中阳极是正极，阴极是负极。在原电池中阳极是负极，阴极是正极。2、法拉第定律：法拉第定律：其结果可用下述两个定律来概括。⑴、电解过程中，在电极上起作用的物质的质量（m）与电解质溶液中通过的电量（Q）成正比，即若

5、在溶液中通过的是恒定电流，电流强度为I，则在时间t内通过的电量为，则上式：§7-1电化学的基本概念和法拉第定律⑵、在不同的电解质溶液中通过相等的电量时，各电极上起作用的物质的质量与各自的化学当量成正比，即式中：是摩尔质量，是以电子电荷为单位的离子的电荷数。是一个适用于任何物质的常数——法拉第常数。是化学当量。是该物质的克当量数n上式又可写成：因此的物理意义：就是1克当量物质发生放电时通过溶液的电量：此值也就是电极上有1mol电子转移时所带的电量。§7-2离子的迁移数1、离子的电迁移现象：电迁移：在电化

6、学中，常将离子在电场作用下而引起的运动。在电解质溶液中通入电流，溶液中正、负离子分别向阴、阳两极迁移，同时在电极上放电。若通过溶液的电量为Q，则两极上均有相等的电量Q通过，且均有等克当量数（Q/F）或等物质的量的物质进行放电。由于溶液中的导电是依靠正、负离子共同完成的，因此通过溶液的总电量Q应等于正离子输送的电量Q+与负离子输送的电量Q－之和，即Q=Q++Q－，但因正、负离子所带的电量不一定相等；它们的迁移速度又不等，所以输送的电量Q+和Q－并不相等，显然向两极迁移的正、负离子的克当量数之和，等于任一

7、电极上放电物质的克当量数。§7-2离子的迁移数在阴极上放电的正离子的数量大于向阴极迁移的正离子数量；在阳极上放电的负离子数量大于向阳极迁移的负离子数量，这是因为电极上放电的离子并不全是迁移来的离子，电极附近溶液中的该种离子也进行放电，而且是首先放电，所以，电极附近虽然迁入某种离子，但该种离子在电极上放电数量大于它迁入的数量，这种离子的浓度反而降低了。电解质实例：1、两个惰性电极组成的电解池，假想可分为三个部分：阴极区、中间区、阳极区2、电解池中的溶液含有16克当量/mol的1—1型电解质。3、通过电解

8、池的总电量为4F（4molF）4、负离子的迁移速度U－是正离子迁移速度U+的3倍。§7-2离子的迁移数如图所示：§7-2离子的迁移数通电前后各区域物质的量的变化情况：上述结果表明：电解后：三个区域的溶液都是电中性的电解后，两电极附近的阴极区和阳极区中，浓度变化不相同。式中、分别表示阴极区和阳极区内电解质克当量数（物质的量）的减少。2、离子的迁移数某种离子的迁移数ti是指该离子迁移的电量Q+与通过溶液的总电量Q之比，即§7-2离子的迁移数若溶液中的离子只有