物理化学电子教案—第七章电化学

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1、物理化学电子教案—第七章电化学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。2021/7/20课时安排（10学时）第七章电化学理论课（大班）6学时讨论课（小班）2学时考试2学时(课外）2021/7/20电化学的研究内容和方法电解质溶液：（§7.1--§7.4）电解质溶液热力学性质导电性质离子平均活度离子平均活度系数离子导体导电能力的表征2021/7/20电化学的研究内容和方法电化学系统：（§7.5--§7.9--§7.12）电化学系统原电池电解池热力学能斯特方程无电流通过时的性质动力学超电势有电流通过时的性质电化学反应速

2、率的规律2021/7/20本章教学的基本要求☆了解电解质溶液及其电化学系统研究的内容与方法☆了解强电解质和弱电解质的概念☆理解电导、电导率、摩尔电导率的定义及应用☆了解离子迁移数、离子电迁移率的概念☆理解电解质的活度、离子平均活度和离子平均活度因子的概念☆理解离子强度的定义，会计算电解质溶液的离子强度☆理解离子独立运动定律及应用☆了解德拜-休克尔极限定律及离子氛模型电解质溶液部分2021/7/207.1电解质的导电机理及法拉弟定律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

3、墨等。1.第一类导体一、导电机理（两类导体）2021/7/20导电机理（两类导体）A.正、负离子作反向移动而导电B.导电过程中有电极反应发生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。2021/7/20二、两种电化学装置电能化学能galvaniccell原电池化学能电能electrolyticcell电解池2021/7/20电极的命名和对应原则(1)电势高为正极，电势低为负极(2)电极发生氧化反应为

4、阳极，发生还原反应为阴极(3)电极命名的对应关系原电池电解池正极是阴极（还原反应）负极是阳极（氧化反应）正极是阳极（氧化反应）负极是阴极（还原反应）2021/7/20三、法拉第定律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。2021/7/20法拉第定律的数学表达式取电子的得失数为z，通入的电量为Q，则电极上发生反应的反应进度为时：电极上发生反应的物质的量为n时：2021/7/20法拉

5、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-12021/7/20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。电路中通过的电量用电量计或库仑计进行测量，如银电量计、铜电量计等。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。2021/7/20荷电粒子基本单元的选取例题：通电于溶液，电流强度，析出。已知。求：⑴通入电量；⑵通电时间；⑶阳极上放出氧气的

6、物质的量。2021/7/20荷电粒子基本单元的选取根据法拉第定律，通电于若干串联电解池中，每个电极上析出物质的物质的量相同，这时，所选取的基本粒子的荷电绝对值必须相同。例如：荷一价电阴极阳极荷三价电阴极阳极荷二价电阴极阳极2021/7/20荷电粒子基本单元的选取解法一取基本粒子荷单位电荷：即2021/7/20荷电粒子基本单元的选取解法二⑵t同上取基本粒子荷3个基本电荷：即Au，2021/7/207.2电解质溶液导电能力的表征--离子的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2021/7/20一、离子的电迁移现象电迁移：离子在电场作用下的定向运动20

7、21/7/20二、离子的电迁移率（离子淌度ionicmobility）（1）单位电位梯度（电场强度）时离子迁移的速率。它的单位是。（2）电迁移率的数值与离子本性、电位梯度、溶剂性质、温度等因素有关，可以用界面移动法测量。（3）在常温下无限稀释水溶液中H+和OH-的极限电迁移率较大。见课本P5表7.2.1。2021/7/20三、离子迁移数把离子B所运载的电流与总电流之比称为离子B的迁移数（transferencenumber）用符号表示。是量纲为1的量，数值上总小于1。由于正、负离子移动的速率不同，所带的电荷不等，因此它们在迁移电量时所分担的分数也不同。其定义式为

8、：2021/7/20迁移