物理化学 第七章 电化学

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1、第七章电化学研究化学能与电能之间的相互转换规律的学科。电化学反应与一般热化学反应的区别：热化学　　　电化学能量效应热能　　　　电能特点碰撞　　　　不接触电子路程短　　　　长电子运动无规则　　　定向电化学反应装置：原电池：自发进行，对外做电功　放电过程电解池：非自发进行，外界提供电功　充电过程共同点：电极　电解质溶液　外电路　发生氧化还原反应第一节　电解质溶液的导电机理与法拉第定律一、电解质溶液的导电机理1、导体的分类两类：1)、电子导体，自由电子定向运动，金属、石墨2)、离子导体，正、负离子定向运动，电解质溶液2、导电机理1）外电路：第一类导体　　　物理现象

2、（不发生化学反应）2）电解质溶液：第二类导体　　　　　　　同上3）两类导体界面：电极　离子原子得失电子　　化学变化电极反应（阳级反应、阴级反应）电池反应（两极反应总和）原电池：化学能变电能的装置。〈-〉H2–2e-→2H+（氧化反应）〈+〉Cl2+2e-→2Cl-（还原反应）总：H2＋Cl2→2HCl电解池：电能变化学能的装置。阴：2H++2e-→H2↑（还原反应）阳：2Cl-–2e-→Cl2（氧化反应）总：2H+＋2Cl+→2HCl3、电极命名按电势的高低：高+；低-按化学反应：氧化反应阳极（电极反应）还原反应阴极（电极反应）电池反应是两极反应的总和。原电

3、池电解池正极：阴极（还原反应）；正极：阳极（氧化反应）负极：阳极（氧化反应）；负极：阴极（还原反应）电极反应式氧化态+ze-还原态4、能量效应T、P一定，可逆条件下ΔrGTP=Wr‘原电池：Wr‘＜0ΔrGTP=-QE电电解池：Wr‘＞0ΔrGTP=QE外二、法拉第定律(FaradayLaw)1883年法拉第在研究电解作用时，总结出：（1、在电极上发生化学反应的物质的量与通过该电极的电量成正比。（2、若将几个电解池串联，通入一定的电量后，在各电解池的电极上发生的物质的量相同。通过电极的电量正比于电极反应的反应进度与电极反应电荷数的乘积定律：对各种不同的电解质

4、溶液，每通过1F，就会在任一电极上发生得失1mol电子的电极反应。（法拉第常数F=Le≈96500Cmol-1）法拉第定律例题1：在酸性电镀溶液中（主要是CuSO4）以50A电流电镀30min，假定阴极上只析出铜，问能析出多少克铜？解：Q＝It=50×30×60=90000C例6-125℃、101.325kPa下电解CuSO4溶液，当通入的电量为965C时，在阴上沉积出0.2859g铜，问同时在阴极上有多少氢气放出？解：在阴极上发生的反应为Cu2＋＋2e→Cu2H＋＋2e→H2根据法拉第定律，在阴极上析出物质的总量为（以1/2Cu或H为基本单元）：n=n（1

5、/2Cu）＋n（H）n=Q/F=965/96500=0.01000moln（1/2Cu）=0.2859×2/63.54=0.008999moln（H）=n－n（Cu）=0.01000mol－0.008999mol=0.00100mol思考题：若Ag+1mol·dm-3,Cu2+1mol·dm-3,通电一段时间，实验测出在A电解池有0.02molAg析出，在B中阴极上有()molCu析出。练习题：已知通电流I=0.025A电解Au（NO3）3溶液。若阴级上有1.20gAu析出，试计算（1）需要多长时间？（2）阳极上将放出多少体积的氧气？已知Au的摩尔质量为19

6、7.0gmol-11、电迁移现象第二节　离子的迁移数设正离子迁移速率是负离子的三倍（v+=3v-）。设Q=4F，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。Q=Q++Q-阴极区浓度变化的量=负离子的迁出量阳极区浓度变化的量=正离子的迁出量2、离子的迁移数定义：离子传递的电量占溶液总电量的分数叫离子的迁移数。因为I=Q/t，则有表7.225℃时一些正离子的迁移数电解质c/(mol·dm－3)0.010.020.050.100.20HCl0.8250.8270.8290.8310.834KCl0.

7、4900.4900.4900.4900.489NaCl0.3920.3900.3880.3850.382LiCl0.3290.3260.3210.3170.311NH4Cl0.4910.4910.4910.4910.491KBr0.4830.4830.4830.4830.484KI0.4880.4880.4880.4880.489AgNO30.4650.4650.4660.468——KNO30.5080.5090.5090.5100.512NaAs0.5540.5550.5570.5590.5613、离子的电迁移率定义：一定离子在指定溶液中电场强度为1伏特每

8、米（E=1Vm-1）的运动速度称该离子的电迁移率。u