物理化学07章电化学

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1、物理化学(PHYSICALCHAMISTRY)第七章电化学（Electrochemistry)2021/7/23电能化学能电解电池物理化学电子教案—第七章电化学∆rGm2021/7/23电解质溶液原电池中的电化学过程电解池中的电化学过程电极上的电化学反应电解质溶液的导电性质2021/7/23主要内容电化学的基本概念和法拉第定律(一)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2021/7/231.1电化学的基本概念电化学研究对象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。电能化学能电

2、解电池2021/7/23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2021/7/23两类导体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2021/7/23A.正、负离子作反向移动而导电B.导电过程中有化学反应（电极反应）发生C.温度升高，电阻下降??D.

3、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。两类导体2021/7/23正极、负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。正极：2021/7/23阴极、阳极发生还原作用的极称为阴极，在原电池中，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)2021/7/23离

4、子迁移方向---反向迁移阴离子迁向阳极阳离子迁向阴极2021/7/23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：2021/7/23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-

5、→Cu(S)电极①：①②2021/7/231.2法拉第定律法拉第定律的文字表述⒈在电极界面上发生化学变化物质的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。2021/7/23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物质的量n为：电极上发生反应的物质的质量m为：或2021/7/23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。已知每个元电荷电量为=6

6、.022×1023mol-1×1.6022×10-19C=96484.6C·mol-1≈96500C·mol-12021/7/23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2021/7/23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阳极上放出氧气的物质的量。荷电粒子基本单元的选取2021/7/23解法一取基本粒子为单位电荷：即2021/7/2

7、3解法二⑵t同上取基本粒子为3个基本电荷：即Au，2021/7/23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。2021/7/231.3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2021/7/23离子的电迁移现象设想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，各部均含有阳、阴离子各5mol，分别用+、-号代替。2021/7

8、/23离子的电迁移现象2021/7/23设离子都是一价的，当通入4mol电子的电量时，阳极上有4mol阴离子氧化，阴极上有4mol阳离子还原。两惰性电极间阳、阴离子要共同承担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。离子的电迁移现象2021/7/231．设阳、阴离子迁移的速率相等，