第七章 电化学(物理化学-印永嘉).ppt

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1、第七章电化学（一）电解质溶液§7.1离子的迁移(1)电解质溶液的导电机理导体第一类导体：金属第二类导体：电解质溶液，熔融电解质（1）借助电化学装置可以实现电能与化学能的相互转化。（2）电解质溶液的导电机理:规定：电势高的极称为正极；电势低的极称为负极；发生氧化作用的极称为阳极；发生还原作用的极称为阴极。电解池：正极为阳极（氧化极），负极为阴极（还原极）。①溶液中由正负离子的定向迁移；②两极上发生氧化还原作用得失电子。①②③结论：（2）法拉第定律法拉第定律：当电流通过电解质溶液时，通过电极的电荷量与发生电极反应的物质的量成正比。数学表达式为：其中F为法拉第常数即为1mol电子的电量：n为电

2、极反应时得失电子的物质的量。法拉第定律对电解池和原电池都适用。例如，电极反应：再如，电极反应：习题3解：电极反应为：（3）离子的迁移数定义：每种离子所传输的电量在通过溶液的总电量中所占的分数称为该种离子的迁移数，用符号t表示。图7.1离子速率与传输电量的关系§7.2电解质溶液的电导(1)电导、电导率和摩尔电导率即迁移数与离子迁移速率的关系。此外，还与电解质溶液的浓度及温度有关。对于电解质溶液：摩尔电导率：在相距为1米的两个平板之间充入1mol电解质溶液时所具有的电导，用符号Λm表示，其单位是S·m2·mol-1。图7.2摩尔电导率定义（2）电导的测定图7.3测定电解质溶液电阻的韦斯登电桥

3、(a)电导率与浓度的关系图7.4电导率与浓度的关系（3）电导率和摩尔电导率随浓度的变化(b)摩尔电导率与浓度的关系对于强电解质，在低浓度范围内有下列经验关系存在：图7.5摩尔电导率与浓度的关系(4)离子独立移动定律及离子摩尔电导率德国科学家科尔劳许根据大量的实验数据，发现了一个规律：由该定律可得两点推论：在无限稀释时，所有电解质都全部电离，而且离子间一切相互作用均可忽略，因此离子在一定电场作用下的迁移速度只取决于该种离子的本性而与共存的其它离子的性质无关。§7.3电导测定的应用示例(1)计算弱电解质的电离度α和电离常数KC（2）求算微溶盐的溶解度和溶度积由于难溶盐本身的电导率很低，所以水

4、的电导率不能忽略。可以求得难溶盐饱和溶液的浓度：(4)电导滴定在滴定过程中，离子浓度不断变化，电导率也不断变化，利用电导率变化的转折点，确定滴定终点，如图所示。图7.6酸碱电导滴定优点:不用指示剂，对有色溶液和沉淀反应都能得到较好的效果，并能自动记录。§7.4强电解质的活度和活度系数（1）溶液中离子的活度和活度系数（2）影响离子平均活度系数的因素（二）可逆电池电动势1.可逆电池必须具备的条件§7.6可逆电池当化学能转化为电能以热力学可逆的方式进行时所构成的电池称为可逆电池。可逆电池必须满足下列两个条件：（1）放电时的反应与充电时的反应必须互为逆反应；（2）可逆电极通过的电流必须无限小2.

5、可逆电极的种类第一类电极：包括金属电极和气体电极等。金属电极：将金属电极浸入含有该种金属离子的溶液中构成，以M∣MZ+表示，电极反应为：气体电极：包括氢电极、氧电极和氯电极等。（Pt）H2ㄧH+或OH-(Pt)O2ㄧOH-或H+(Pt)Cl2∣Clˉ第二类电极：包括微溶盐电极和微溶氧化物电极。微溶盐电极包括甘汞电极和银-氯化银：微溶氧化物电极，第三类电极：又称氧化还原电极如（Pt）∣Fe2+,Fe3+和（Pt）∣Sn2+,Sn4+其电极反应分别为：3.电池电动势的测定4.电池表示式（a）以化学式表示电池中各种物质的组成，并要注名物态，气体要注明压力，溶液要注明浓度。（b）以

6、表示不同物相

7、之间的界面；

8、

9、表示盐桥。（c）电池中的负极写在左边，正极写在右边。例如，图7.13中的电池（1）可表示为：Zn(s)︱ZnSO4(m1)︱CuSO4(m2)︱Cu(s)5.电池表示式与电池反应的“互译”(a)根据电池表示式写出对应的化学反应式例2教材240页例4（b）根据化学反应式写出对应的电池表示式（i）确定电解质溶液(ii)确定电极(iii)复核反应解：（1）设计电池为：Zn(s)︱Zn2+‖Cd2+︱Cd(s)复核：（2）设计电池为：Pb(s)–PbO(s)︱OH-︱HgO(s)-Hg(l)复核：例4教材241页例5复核：（4）设计电池为(Pt)H2(g)︱OH-︱O2(g)(P

10、t)复核：（3）设计电池为(Pt)H2(g)︱OH-‖H+︱H2(g)(Pt)(1)能斯特(Nernst)方程(2)电池标准电动势的测定和求算—能斯特方程§7.7可逆电池热力学1.可逆电池电动势与浓度的关系2.电动势及其温度系数与电池反应热力学量的关系§7.8电极电势1.电动势产生的机理(1)电极—溶液界面电势差图7.17双电层结构示意图图7.18双电层电势分布示意图（以金属电极为例）(2)溶液—溶液界面电势差图7.19液体接界电势