《电解合成》PPT课件

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1、电解合成第3章1799年Volta用锌片与铜片和H2SO4构成的电堆，世界第一个化学电源。1800年Nichoson和Carlisle利用Volta电堆进行电解水。1803年俄罗斯学者Перелов发明了电弧。1807年SirHumphryDavy用电解法析出钾和钠。1870年电动机的发明推动了电化学工业和电化学理论工作的进展。19世纪70年代亥姆霍兹（Helmholtz）首次提出了双电层的概念。1887年阿伦尼乌斯（Arrhenius）提出了电离学说。1889年能斯特（Nernst）建立了电极电位的理论。1905年塔菲尔（Tafel）提出了电化学动力学的

2、第一个定律--塔菲尔公式。1923年，Debye-Hückel的电解质溶液理论，1924年Stern构建的双电层模型。BDM双电层模型提出。3.1电解合成发展23.1电解合成发展电解合成的特点调节电极电位，控制电极反应速度；控制电极电位和选择适当的电极、溶剂使反应按所希望的方向进行，故反应选择性高，副反应较少，可制备出许多特定价态的化合物；反应体系中不含其他反应试剂，产物不会被污染，容易分离和收集，因此可得到收率和纯度都较高的产品。电化学过程的电参数（电流、电压）便于数据采集、过程自动化与控制。33.1电解合成发展电解合成的存在的不足耗电量大；电解槽结构复

3、杂；电极活性物质寿命短；生产管理和技术水平要求高。4电解液按其组成及结构分类电解质溶液熔融电解质非电解质水溶液溶剂不同电解质水溶液3.2电解合成原理一、电解合成的理论基础1、电解质溶液的基本性质5（1）电解质溶液的电导电解质溶液的导电是由于电场中离子定向移动的结果，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，其导电能力大小用电导（电阻的倒数）表示。a.电导(G)及电导率(K)电导率的物理意义是电极面积各为1cm2，两电极相距1cm时溶液的电导，其数值与电解质种类、溶液浓度及温度等因素有关。6不同种类的电解质，由于其正负离子的电量及其运动速度不同，而使其导电能力不同，即

4、导电率不同。物质κ/Ω-1·㎝-1物质κ/Ω-1·㎝-1金属Cu5.6×105超导1020Al3.5×105石墨2.5×102Pt1.0×105半导体(Si)0.01Pb4.5×104绝缘体水10-7Ti1.8×104玻璃～10-14Hg1.0×104云母10-16表3.1第一类导体、超导体、绝缘体电导率（25℃）（1）电解质溶液的电导7强电解质与弱电解质溶液的电导率随浓度的变化规律有所不同，强酸和强碱的电导率最大，盐类次之。不论强、弱电解质，浓度增大时，电导率均呈现先增加后降低的趋势。在一定浓度范围内，随着电解质溶液浓度的增加，电解质溶液中导电质点数量的

5、增加占主导，因而溶液的电导率随之增加；当浓度增加到一定程度后，由于溶液中离子间的距离减小，相互作用增强，使离子运动速度减小，电导率下降。电解质溶液的浓度对电导率的影响（1）电解质溶液的电导8b.摩尔电导(Λm)定义：当距离为单位长度（1m）的平行电极间含有1mol电解质的溶液时，该溶液具有的电导称为溶液摩尔电导(Λm)。（1）电解质溶液的电导式中，Λm为摩尔电导，Ω-1·m2·mol-1；κ为电导率，Ω-1·m-1；Vm为含有1mol电解质的溶液体积，m3·mol-1；c为电解质溶液浓度，mol·m-3。9由图可见，强酸的电导率比较大，强碱次之，盐类较低，

6、至于弱电解质乙酸的电导率就很低了。溶液电导率与浓度的关系（18℃）溶液摩尔电导与浓度的关系（25℃）（1）电解质溶液的电导10科尔劳奇（Kohlrausch）离子独立移动规律：电解质的极限摩尔电导等于阳离子的极限摩尔电导与阴离子的极限摩尔电导之和。该规律揭示了在无限稀释电解质溶液中，阴、阳离子彼此独立，互不干扰。任意浓度的电解质溶液中摩尔电导和极限摩尔电导之比叫电导比（即弱电解质的离解度α）（2）离子独立移动规律11离子电迁移率或叫离子淌度(U)：在单位电场强度（即单位电位梯度）下离子移动的速度。H+和OH-是极限电迁移率最高的阳离子和阴离子。（3）离子电

7、迁移率和迁移数各离子的迁移数：当有电流通过电解质溶液时，移向阴极的阳离子和移向阳极的阴离子所分担的输送电量比例。t＋＋t－＝1(溶液中存在多种离子时)12对于强电解质溶液，通常用表观浓度--活度来代替浓度。根据定义，电解质的活度a与阳离子活度a+、阴离子活度a-及平均离子活度a±的关系如下：（4）活度和活度系数平均活度系数13电动势和理论分解电压电动势：在一个电化学反应器中，当无电流通过时，两电极之间自发产生的电位差。理论分解电压：对电解池来说，电动势是电解反应所需的最低电压值。3.2电解合成原理一、电解合成的理论基础2、电化学热力学14电极电位和标准电极

8、电位电极电位：将一金属电极浸入到具有该金属离子的电解质溶液中，在金