物理化学电子教案《06章_电解质溶液1》

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1、电能化学能电解电池物理化学电子教案——第六章2021/7/96.1电化学的基本概念和法拉第定律第六章电解质溶液6.2离子的电迁移和迁移数6.3电导6.4强电解质溶液理论简介6.5辅导答疑2021/7/9（1）基本概念研究对象电化学用途两类导体正极、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6.1电化学的基本概念和法拉第定律2021/7/9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有关规律的科学。2021/7/9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

2、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2021/7/9两类导体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2021/7/9两类导体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C.温度升高，电阻下降D.导电总量分别由正、负离子分担又称离子导体，如电解质溶液、熔融电解质等。2.第二类导体2021/7/9正极、负极、阴极、阳极电势低的极称为负极，电子从负极流向正极。负极：电势高的极称为正极，电流从正极流向负极

3、。正极：发生还原作用的极称为阴极。阴极：(Cathode)发生氧化作用的极称为阳极。阳极：(Anode)2021/7/9离子迁移方向：阴离子迁向阳极阳离子迁向阴极2021/7/9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：电极的极性由两电极本身的化学性质决定。2021/7/9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

4、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)电极①：①②电极的极性由所接的外电源的性质决定。2021/7/9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）电流效率=×100%电极上产物的实际量理论计算应得量2021/7/9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。2021/7/9法拉第定律的数学表达式取电子的得失数为z，通入

5、的电量为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：或2021/7/9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-12021/7/9法拉第定律的意义⒈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。⒉该定律在任何温度、任何压力下均可以使用。⒊该定律的使用没有什么限制条件。2021/7/96.2离子的电迁移和迁移数离子的电迁移现象电迁移率和迁移数离子迁移数的测定2021/7/9离子的电迁移现象设想

6、在两个惰性电极之间有想象的平面AA和BB，将溶液分为阳极部、中部及阴极部三个部分。假定未通电前，各部均含有正、负离子各5mol，分别用+、-号代替。2021/7/9离子的电迁移现象2021/7/9离子的电迁移现象设离子都是一价的，当通入4mol电子的电量时，阳极上有4mol负离子氧化，阴极上有4mol正离子还原。两电极间正、负离子要共同承担4mol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。2021/7/9离子的电迁移现象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。通电结束，阴、阳

7、两极部溶液浓度相同，但比原溶液各少了2mol，而中部溶液浓度不变。2021/7/9离子的电迁移现象2021/7/9离子的电迁移现象AABB阳极部中部阴极部阳极阴极始态终态2021/7/9离子的电迁移现象2．设正离子迁移速率是负离子的三倍，，则正离子导3mol电量，负离子导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。通电结束，阳极部正、负离子各少了3mol，阴极部只各少了1m