【物理化学Ⅱ】(19)- 电化学

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1、物理化学(Ⅱ)PHYSICALCHEMISTRY(19)用电化学的方法生产(合成)化学物质称为电化学合成活泼金属的冶炼强氧化物的合成(K2Cr2O7,KMnO4,KClO4等)电解制碱特殊材料的合成(如氟化物、聚氟化物等)无污染的有机合成（已二睛、四乙基铅等电合成4、电合成优点:①常温常压（通过调节电压改变反应速率）②容易控制反应方向（通过控制电位和选择适当的电极）③污染少缺点：①耗能高②设备、管理成本高电化学合成氨的新进展工业方法（Haber-Bosch)2NH3(g)N2(g)+3H2(g)催化剂430～480oC15～30MPa

2、Ko=10-5单程转化率：10%～15%生物方法N2+8H++8e-+16MgATP2NH3+H2+16MgADP+16P固氮酶转化率～100%①NH3的电化学合成古屋长一--吉羽洋（1989）气体扩散电极的组成：阳极：憎水石墨+PTFE+Pt(0.56mg/cm2)阴极：憎水石墨+PTFE+铁(锡)酞菁(0.2mg/cm2)Marnellos-Stoukides(希腊）SrCe0.95Yb0.05O3(SCY陶瓷）内筒+石英外筒在SCY陶瓷内筒底部的内外壁各沉积约1.3cm2的多孔多晶钯作为电极。反应物：N2(1.8%)+He,H2

3、反应温度：570oC固体电解质电池H2(g)(Pd)│SCY│N2-He(g)(Pd)电池反应阳极：3H2→6H++6e-阴极：N2+6H++6e-→2NH3电流密度：<2mA/cm2②有机电合成己二腈的电合成阳极：H2O1/2O2+2H++2e-阴极：2CH2=CH-CN+2H++2e-NC(CH)4CN金属醇盐的电合成直结性卟琳高分子的电合成③电化学聚合5、生物电化学化学电学生物学生命科学(生物信息的测量生物传感器医疗上的应用)生物功能的解释(生物反应与电极反应的相似性,生物相关物质的电化学,电子传输、电子移动）生物体系的模型化（

4、神经模型，光合成模型离子通道模型，生物膜模型）（1）、生物膜与生物界面模拟研究①SMA膜模拟生物膜的电化学研究自组装单分子层膜(Self-AssembledMonolayer)长链有机分子在基底材料表面通过化学结合力和有机分子链间相互作用自发吸附在固/液或固/气界面而形成的热力学稳定的有序膜。长链硫醇在金电极上形成的SAM在分子尺寸、组织模型、膜的自然形成三方面均类似于天然的生物膜。细胞色素c在ω-羧基烷基硫醇化合物修饰金电极上的电子转移动力学和电子传递机理研究。（表面电势215mV)Kinnear大肠杆菌还原酶的电化学行为②　用于生

5、命科学的电化学技术电脉冲基因直接导入技术电场加速作物生长（Matsuzaki玉米和大都在含0.5mmol/LK2SO4的培养液中，加20Hz,3～4的电脉冲，6天后生长明显优于对照组）癌症的电化学疗法Nodenstrom（瑞典）Pt电极，6～10V，30～100mA，2～6小时。控制药物释放技术把药物分子或离子结合到聚合物载体上，再将聚合物载体固定在电极表面，构成化学修饰电极，通过控制电极的氧化还原速率使药物缓慢释放到溶液中。在体研究--细胞电化学电化学习题课一、内容小结电解质溶液电导（概念、性质、测定与计算、应用）热力学性质（γ±的

6、定义、计算）电池热力学可逆电池与可逆电极(电池与反应的互译）E的计算E的应用（与热力学函数的关系）（能斯特公式，液接电势）电极动力学极化和超电势的概念极化的规律和超电势的计算（Tafel方程）离子析出电势的计算二、思考题讨论：1.有人说，电导率就是单位体积电解质溶液的电导，此话对吗？2.有人说，摩尔电导率就是溶液中含有正、负离子各1摩尔的电导，此话对否？3.此式对吗？4.对电解质HCl，5.对电池H2(pθ）│HCl(b)│Cl2(pθ）若忽略活度系数的影响则对吗？6.下述两个电池Cu│Cu+(a1)‖Cu+(a1),Cu2+(a2)

7、│Pt（1）Cu│Cu2+(a2)‖Cu+(a1),Cu2+(a2)│Pt(2）电池反应均为Cu2++Cu→2Cu2+此二电池反应的ΔGmθ相同否？Eθ相同否？ΔGm，1θ=ΔGm，2θΔGmθ=-zFEθz1=1,z2=2E1θ=2E2θ7.为了用电化学的方法测定HgO(s)的分解压，有人设计了下述三种电池O2│H2SO4(aq)│HgO(s)│HgO2│NaOH(aq)│HgO(s)│HgO2│H2O│HgO(s)│Hg你认为那个电池是正确的，为什麽？8.电极H+│O2和OH-│O2的φθ相同吗？如果知道其中一个电极的φθ，能求出

8、另一个吗？设计电池O2│H+‖OH-│O2电池反应H2O→H++OH-已知Kw可求Eθ9、下列各等式是否成立，若成立，说出式中c’的意义10、思考题4011.写出下述电池的电极与电池反应Pb│PbSO4(s)│H2SO4