南京大学物理化学课件.ppt

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1、1电能化学能电解电池第八章电解质溶液ElectrolyteSolution3§8.1电化学中的基本概念和电解定律§8.2离子的电迁移率和迁移数§8.3电解质溶液的电导§8.4电解质的平均活度和平均活度因子§8.5强电解质溶液理论简介4§8.1电化学中的基本概念和电解定律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。化学电池（Electrochemicalcell）使电能和化学能相互转化的装置即化学电池（includingGalvannicCellandElectrolyticCell）.6

2、⒈电解精炼和冶炼有色金属和稀有金属⒉电池⒊电化学分析⒋生物电化学电化学的用途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镀法保护和精饰金属阳极钝化和氧化着色等汽车、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。7A.自由电子作定向移动而导电，导电总量全部由电子承担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（请应用物理学知识加以解释）第一类导体又称电子导体，如金属、石墨等能导电的物质称为导体，通常分为两类：第一类导体的特点是：电化学装置中必然用导（电）体9第二类导体又称离子导体，如电解质溶液、

3、熔融电解质等第二类导体的特点是：A.正、负离子作反向移动而导电.导电总量分别由正、负离子分担。B.导电过程中有化学反应发生（在哪里？）C.温度升高，电阻下降（原因—）*固体电解质，如等，也属于离子导体，但其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。思考：等离子体属于第几类导体？10电池必然含有电极——关于电极的规定电势低的极称为负极，电子从负极流向正极。负极：电势高的极称为正极，电流从正极流向负极。正极：正极、负极（positivepole&negativepole）12阴极、阳极发生还原作用的极称为阴极。阴极

4、：(Cathode)发生氧化作用的极称为阳极。阳极：(Anode)在原电池中，阴极是正极；在电解池中，阴极是负极。在原电池中，阳极是负极；在电解池中，阳极是正极。13电解质溶液阳离子迁向阴极，在阴极上发生还原作用-+电源电解池+阳极-阴极阴离子迁向阳极，在阳极上发生氧化作用在电解池中15阳极上发生氧化作用阴极上发生还原作用在电解池中（如：）-+电源电解池+阳极-阴极16阳离子迁向阴极阴离子迁向阳极在原电池中（例）负载电阻正极负极ZnZnSO4溶液阳极CuCuSO4溶液阴极Danill电池在阴极上发生还原的是在阳极上发生氧化的是在电

5、极上发生反应的先后由其性质决定，以下又是两个电解池实例18阳极上发生氧化作用阴极上发生还原作用在电解池中，用惰性电极-+电源电解池+Pt-Pt电极上的反应次序由离子的活泼性决定19阳极上发生氧化作用阴极上发生还原作用在电解池中，都用铜作电极-+电源电解池+Cu-Cu电极有时也可发生反应21Faraday电解定律Faraday归纳了大量实验结果，于1833年总结出了电解定律⒈在电极界面上发生化学变化物质的质量与通入的电荷量成正比。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

6、的量相同，析出物质的质量与其摩尔质量成正比。22人们把在数值上等于1mol元电荷的电量称为Faraday常数。已知元电荷电量e为24电子得失的计量系数为z+，欲从阴极上沉积出1molM(s)，即反应进度为1mol时，需通入的电量为Q如果在电解池中发生如下反应：若反应进度为时需通入的电量为若通入任意电量Q时，阴极上沉积出金属B的物质的量和质量分别为：25根据电学上的计量关系这就是Faraday电解定律的数学表达式若电流强度是稳定的，则27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，

7、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28例题：通电于溶液，电流强度求：⑴通入电荷量⑵通电时间⑶阳极上放出氧气的质量阴极上析出已知30解法1—若电极反应表示为阴极阳极析出1.20gAu(s)时的反应进度为31解法2—若电极反应表示为（自学）阴极阳极析出1.20gAu(s)时的反应进度为33Faraday电解定律的意义⒈是电化学上最早的定量性基本定律，揭示了通入的电量与析出物质之间的定量关系。⒉该定律在任何温度、任何压力下均可以使用。⒊该定律的使用没有什么限制条件。34或电

8、流效率36§8.2离子的电迁移率和迁移数离子的电迁移现象离子的电迁移率和迁移数离子迁移数的测定378.2.1离子的电迁移率和迁移数离子在电场中运动的速率用公式表示为：电迁移率的数值与离子本性、溶剂性质、温度等因素有关，与电位梯度无关，可以用界面移动