物理化学电解质溶液

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1、电解质溶液第七章8/3/2021第七章电解质溶液7.1电化学的基本概念和法拉第定律7.2离子的电迁移和迁移数7.3电导7.4强电解质溶液理论简介8/3/2021基本概念电化学研究对象两类导体正极、负极阴极、阳极原电池电解池电流效率法拉第定律定律的文字表示法拉第常数定律的数学式粒子的基本单元7.1电化学的基本概念和法拉第定律电化学应用8/3/20211基本概念(1)电化学研究对象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。研究装置：原电池：化学能→电能。通过自动发生的化学反应向外输送电能，如干电池，蓄电池等。电解池：电能→化

2、学能。输入电能使之发生化学反应，如蓄电池充电，电解，冶炼等。8/3/2021(1)电化学研究对象8/3/2021(2)电化学应用1799年伏特(Volta)电池（Cu，Zn电池）→直流电1870年有了直流发电机，得到廉价直流电。大量研究电能→化学能，电解法广泛应用于工业生产中。应用于国民经济各个领域，与生产、生活、实验密切相关：电冶炼：许多有色和稀有金属的提炼或精练。如：Al，Mg，K，Na等的冶炼，Cu，Pb，Zn等的精练。腐蚀与防腐：许多金属生锈腐蚀的原因与电化学有关，可利用电化学原理及方法来防腐。电化学分析：电位(导)的滴定法，库仑分析，极谱分析，电位扫描伏安

3、法，循环伏安法化学电源：可提高能源利用率，方便使用，如电池。热电法效率40%，燃料电池的能量利用率80%。8/3/2021(3)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。第一类导体:能导电的物体称为导体。导体可分为电子导体和离子导体两类。8/3/2021(3)两类导体A.正、负离子作反向移动而导电B.导电过程中有化学反应发生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

4、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。8/3/2021(3)正极、负极电势低的极称为负极，电子从负极流向正极。在原电池中负极是阳极；在电解池中负极是阴极。负极：无论在原电池或电解池中，电势高的极称为正极，电流从正极流向负极。在原电池中正极是阴极；在电解池中正极是阳极。正极：8/3/2021(4)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)8/3/2021(5)原电池(galvan

5、iccell)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：电池反应：Cu2++Zn(s)Cu(s)+Zn2+电极反应，也称半电池反应8/3/2021(6)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-→Cu(S)电极①：①②8/3/2021(6)电解池(el

6、ectrolyticcell)表示式（1）电流效率=×100%理论计算耗电量实际消耗电量表示式（2）电流效率=×100%电极上产物的实际量理论计算应得量电解的电流效率8/3/2021(7)离子迁移方向无论在原电池或电解池中，离子迁移方向：阴离子迁向阳极阳离子迁向阴极8/3/20212法拉第定律(1)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。8/3/2021(2)法拉第定律的数学表达式取电子的

7、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8/3/2021F=L·e法拉第(Faraday)常数F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-1(2)法拉第定律的数学表达式8/3/2021(3)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8/3/