8第八章_电解质溶液

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1、电能化学能电解电池物理化学电子教案—第八章2021/6/13主要内容电化学的基本概念和法拉第定律第八章电解质溶液离子的电迁移和迁移数电导强电解质溶液理论简介电化学及电解质溶液概述2021/6/13电化学研究对象电能化学能电解电池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相关规律的科学。电化学反应的条件:电极、装置和介质2021/6/13电化学的历史1799年——意大利的Volta1833年——法国Faraday1893年——德国Nernst1923年——荷兰Debye与德国Huckel1940年代——苏联的弗鲁姆金1970s——M.Fleischmann2021

2、/6/13电化学的用途⒈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。⒉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。⒊电分析⒋生物电化学2021/6/13本课程的学习内容电解质溶液理论电化学平衡电极过程动力学实用电化学2021/6/13电解质溶液的相关概念复习什么是电解质？什么是电解质溶液？为什么研究电解质溶液？电化学反应发生所不可或缺的部分，传递电荷与物料2021/6/13（1）基本概念两类导体正极、负极阴极、阳极原电池电解池电流效率（2）法拉第定律定律的文字表示法拉第常数定律的数学式粒子的基本单

3、元例题8.1电化学的基本概念和法拉第定律2021/6/13两类导体A.自由电子作定向移动而导电B.导电过程中导体本身不发生变化C.温度升高，电阻也升高D.导电总量全部由电子承担又称电子导体，如金属、石墨等。1.第一类导体2021/6/13两类导体A.正、负离子作反向移动而导电B.导电过程中有化学反应发生（P25）C.温度升高，电阻下降D.导电总量分别由正、负离子分担⒉第二类导体又称离子导体，如电解质溶液、熔融电解质等。*固体电解质，如等，也属于离子导体，但它导电的机理比较复杂，导电能力不高，本章以讨论电解质水溶液为主。2021/6/13阴极、阳极发生还原作用的极称为阴极，在

4、原电池中，阴极是正极；在电解池中，阴极是负极。阴极：(Cathode)发生氧化作用的极称为阳极，在原电池中，阳极是负极；在电解池中，阳极是正极。阳极：(Anode)2021/6/13正极、负极电势低的极称为负极，电子从负极流向正极。在原电池中负极是阳极；在电解池中负极是阴极。负极：电势高的极称为正极，电流从正极流向负极。在原电池中正极是阴极；在电解池中正极是阳极。正极：2021/6/13离子迁移方向离子迁移方向：阴离子迁向阳极阳离子迁向阴极Anion®[‘ænaiən]Cathode[‘kæθ,əʊd][‘kætaiən]Cation®[‘æn,əʊd]anode2021/

5、6/13原电池(galvaniccell)Cu2++2e-→Cu(S)发生还原作用，是阴极。电流由Cu极流向Zn极，Cu极电势高，是正极。Cu电极：Zn(S)→Zn2++2e-发生氧化作用，是阳极。电子由Zn极流向Cu极，Zn极电势低，是负极。Zn电极：2021/6/13电极①：电解池(electrolyticcell)与外电源正极相接，是正极。发生氧化反应，是阳极。Cu(S)→Cu2++2e-电极②：与外电源负极相接，是负极。发生还原反应，是阴极。Cu2++2e-→Cu(S)①②2021/6/13电流效率表示式（1）电流效率=×100%理论计算耗电量实际消耗电量表示式（2

6、）电流效率=×100%电极上产物的实际量理论计算应得量2021/6/13法拉第定律的文字表述Faraday’sLaw⒈在电极界面上发生化学变化物质的质量与通入的电量成正比。⒉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。2021/6/13法拉第常数F=L·e法拉第常数在数值上等于1mol元电荷的电量。已知元电荷电量为=6.022×1023mol-1×1.6022×10-19C=96484.6C·mol-1≈96500C·mol-12021/6/13法拉第定律的数学描述⒈电极反应的

7、反应进度电极上进行的反应可表示为式中为化学物质B的计量系数，B为反应物时为负，B为产物时为正。表示电极反应式中的计量系数。由于电子在反应中只起传递电荷的作用，其转移的量无所谓增减，以正值表示为宜，故无论是阳极反应还是阴极反应，其计量系数都应取正值。通电t时刻时，若电子转移的量为，任一物质B的增量为，则由反应进度的定义知（1）（2）2021/6/13（L是阿佛加德罗常数）是1mol电子所带的电量，通电t时刻时电子转移的量为法拉第定律的数学描述⒉电量与反应进度的数学表达式设任一时刻通过电极的电流强度为I，则通电t时刻时