电化学电解质溶液.ppt

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1、第五章电化学强电解质溶液理论简介电导离子的电迁移和迁移数法拉第电解定律电化学的基本概念电化学研究对象电能化学能电解池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。1600年,Gilbert(吉尔伯特)观察到毛皮擦过的琥珀能吸引微小物体,即后来称为摩擦生电的现象.电化学发展历史(1)1799年,Volta(伏打)制得了银锌交替叠堆的可产生火花的直流电源(即原电池),为电化学研究提供了条件.1807年,Davy(戴维)用电解法成功从K,Na的氢氧化物中分离出金属K,Na.1833年,Faraday(法拉第)据实验结果归纳出著名的法拉第定律,为电

2、化学的定量研究奠定了理论基础.1870年,Edison(爱迪生)发明了发电机,电解才被广泛应用于工业生产中.电化学发展历史(2)1893年,Nernst(能斯特)据热力学理论提出了Nernst公式.20世纪40年代,弗鲁姆金以电极反应速率及其影响因素为主要研究对象,逐步形成了电极反应动力学.1905年,Tafel(塔菲尔)注意到电极反应的不可逆性,提出了半经验的Tafel公式,以描述电流密度与氢超电势间的关系.因电极上发生反应时,电子的跃迁距离小于1nm,利用固体物理理论和量子力学方法研究电极和溶液界面上进行反应的机理,更能反映出问题的实质,这是研究界面电化学反应的崭

3、新领域,称为量子电化学.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各种化工原料、金属复合材料和表面特种材料电化学防腐2.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电化学分析⒋生物电化学导体（conductor）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（electricconductor)1.第一类导体E.金属和石墨导体（conductor）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、

4、负离子分担⒉第二类导体又称离子导体（ionicconductor）*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，本章以讨论电解质水溶液为主。E.电解质和熔融电解质电解质溶液导电原理分类材料导电机构通电后温度变化电子导体金属，石墨自由电子运动导体无变化温度升高，，导电能力下降离子导体电解质溶液；固体电解质离子移动溶液组成发生变化温度升高，导电能力增加金属导体和离子导体电化学概念电解池：电能转化为化学能的电化学装置原电池：化学能转化为电能的电化学装置电化学装置化学能和电能相互转换的装置电解池和原电池均由电极和电解质溶液组成阳极：发生氧化反应

5、的电极阴极：发生还原反应的电极正极：电势高的电极负极：电势低的电极电极命名电化学约定物理学约定电化学概念阴极阳极e+e电解池阳极阴极ee原电池H2Cl2H+ClH+Cl电解池中与外电源负极相接的电极，电势较低，故为负极，发生还原反应，所以也是阴极；与外电源正极相接的电极，电势较高，为正极，发生氧化反应，所以也是阳极。原电池中发生氧化作用的阳极，有多余的电子输出至外电路，故为电势较低的负极；发生还原作用的阴极，从外电路接受电子，故为电势较高的正极。原电池(primarycell)Cu2++2e-→Cu(S)发生还原作用，是阴极。电流由Cu极流向Zn

6、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①：①②电化学装置以Pt为电极，HCl溶液为电解质。溶液中离子做定向移动：Cl－1→正极＋H＋→负极－电极上方式化学反应：正极：2Cl－－2e→Cl2负极：2H＋＋2e→H2离子迁移方向离子迁移方向：阴离子迁向阳极阳离子迁向阴

7、极法拉第电解定律Faraday’sLawofelectrolysis⒈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。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。已知元电荷电量为=6.022×1023mol-1×1.6022×10-19C=96484.6C·mo