《物理化学》课件-电化学.ppt

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1、第六章电化学（Electrochemistry）学时：6主讲：王女课程中心:物理化学B2016编辑2第六章电化学1789年,意大利的生物学家伽伐尼(L.Galvani)用铁棒把青蛙吊起来,然后剥去其大腿的皮,再用黄铜丝去接触,发现青蛙就会抽筋.1799年,意大利的物理学家伏特(A.Volta)，将两种不同的金属中间以导电的物质隔开,再以导线连结,就会产生电流。次年，英国化学家尼科尔森(W.Nicholson)和卡里斯尔(A.Carlisle)利用伏特电池成功地分解了水。第六章电化学定T定p反应器中氧化还原反应：化学

2、能转换为热能3化学能→电能定T定p电池电解池可逆过程电化学——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。电能→化学能CuZnCu2+Zn2+第六章电化学4§6-1化学电池导电机理和法拉第定律目录§6-2强电解质溶液的活度及活度系数§6-3可逆电池热力学§6-4电极电势§6-5液体接界电势和浓差电池§6-6电池电动势和电极电势的应用§6-7不可逆电极过程和电极的极化第六章电化学5学习要求及重点理解电解质溶液离子平均活度及活度系数的概念；掌握可逆电池热力学计算；掌握Nernst方程及其计算；掌握各种类型

3、电极的特征和电动势测定的主要应用。了解产生电极极化的原因和超电势的概念及极化曲线及意义§6-1化学电池导电机理和法拉第定律6知识点电池反应及图示、阴/阳、正/负极表示电子迁移、离子迁移、界面氧化还原反应三结合的导电机理法拉第定律——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ZnGH2(g)Zn2＋Cl－H＋K＋ee盐桥(－)(＋)如何简化表示？§6-1化学电池导电机理和法拉第定律7ZnGH2(g)Zn2＋Cl－H＋K＋ee盐桥(-)(+)(-)Zn

4、Zn2+(c1)

5、

6、H+(c2)

7、H2(Pt)(+)(-)

8、Zn

9、Zn2+(c1)

10、

11、Cu2+(c2)

12、Cu(+)(-)Zn

13、H2SO4(c)

14、Cu(+)一、电池图示、阴/阳极规定和导电机理氧化反应—阳极还原反应—阴极e迁移离子迁移界面氧化还原反应§6-1化学电池导电机理和法拉第定律8二、法拉第定律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：F—法拉第常数：1mol电子的电量。F=L·e=6.022×1023mol-1×1.6022×10-19C=96484.6C·mol-1≈96500C·mol-1当通入电量为Q，反应式得失电子数为z/mol，反应进度为ξ：§6-

15、1化学电池导电机理和法拉第定律9二、法拉第定律例6-1、通电于Au(NO3)3溶液，电流强度I=0.025A，析出Au的质量为1.20g，已知M(Au)=197.0g·mol-1。求：⑴通入电量Q；⑵通电时间t；⑶阳极上放出氧气的物质的量。解：阴极：阳极：电解反应：§6-1化学电池导电机理和法拉第定律10二、法拉第定律例6-1、⑴通入电量Q⑵通电时间t：⑶阳极上放出氧气的物质的量§6-2强电解质溶液的活度及活度系数11知识点理解电解质溶液离子的平均活度和平均活度系数的概念及其表述了解离子强度表示及德拜-休克尔极限定

16、律定义：def===非电解质溶液：电解质溶液？？§6-2强电解质溶液的活度及活度系数12一、离子的平均活度和平均活度系数某强电解质：bBν+bBν-bB离子i：令：无法独测§6-2强电解质溶液的活度及活度系数13一、离子的平均活度和平均活度系数离子平均活度因子离子平均质量摩尔浓度defdefdef离子平均活度价型不同的电解质aB与bB关系不同§6-2强电解质溶液的活度及活度系数14一、离子的平均活度和平均活度系数例：z-z价型电解质NaCl，ZnSO41-2(2-1)价型电解质Na2SO4，CaCl23-2价型电解

17、质Al2(SO4)3德拜-休克尔极限定律电池电动势的测量§6-6主要影响因素是离子的浓度和价数§6-2强电解质溶液的活度及活度系数15二、离子强度、德拜-休克尔极限定律离子氛(ionatmosphere;ioncloud)：每一离子都被反号离子包围，因正、负离子相互作用，使离子分布不均匀。1921年，Lewis提出了离子强度的概念，表示离子相互作用的强度：单位：mol·kg-1由此推出强电解质稀溶液中离子平均活度系数的计算公式——德拜-休克尔极限定律：§6-2强电解质溶液的活度及活度系数16二、离子强度、德拜-休克

18、尔极限定律德拜-休克尔极限定律A是与溶剂和温度有关的常数。常温下水溶液：A=0.509kg1/2·mol-1/2该计算值与实验值(表7.4.1)对比，得到适用的浓度范围。z愈高，b愈大，则γ±偏离1愈多§6-2强电解质溶液的活度及活度系数17二、离子强度德拜-休克尔极限定律例6-2、浓度为的ZnCl2水溶液，试用德拜-休克尔极限定律计算，25℃时，溶液中Zn