物理化学电子教案—第七章.ppt

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1、电能化学能电解电池物理化学电子教案—第八章10/5/2021电化学一、什麽是电化学电化学是研究化学能和电能之间相互转化规律的科学。主要研究电子导体-离子导体、离子导体-离子导体的界面现象(带电界面现象）、结构和化学过程以及与此相关现象的科学。电化学是多学科交叉、具有重要应用背景和前景的科学，在支撑文明社会的自然科学以及能源、材料、生命、环境和信息等科学中都占有重要的地位。二、电化学的研究内容1、电解质溶液理论2、电化学平衡3、电极动力学4、应用电化学三、当前电化学研究的前沿领域1、界面电化学（电化学界面微观结构、电化学界面吸附、电化学界面动力学）2、电催化与电合成3、光电化

2、学4、生物电化学（生物膜的界面结构和界面电位、生物分子电化学、生物电催化、生物技术中的电化学技术）5、新型化学电源四、电化学的发展史1600Gilbert（英）发现摩擦生电1791Galvani（意大利）发现生物电现象1799Volta（意大利）发明电池1800Nicholson-Carlisle（英）电解水1807Davy（英）电解制碱金属1833Faraday(英）电解定律1839Grove氢氧燃料电池1900Nernst（德）Nernst方程1884Arrhenius(瑞典）电离学说1923Debey(荷兰）-Huckel(德）离子互吸理论1879Helmholtz(

3、德)双电层理论1905Tafel(德）Tafel方程第八章电解质溶液§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10/5/2021§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。原电池和电解池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

4、医学等方面都要用不同类型的化学电源。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电体，通常分为两类：第一类导体的特点是：第二类导体又称离子导体，如电解质溶液、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*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。电子导体离子导体导电机制自由电子阴、阳离子带电粒子单一

5、多种带电荷量单一多种（价态）相互作用不变变（浓度）化学变化无有（电极反应）温度影响T升高、R升高T升高、R降低正极、负极、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：阴极、阳极发生还原作用的极称为阴极。阴极：(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。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阳极上发生氧化作用阴极上发生还原作用在电解池中

6、-+电源电解池+阳极-阴极阳离子迁向阴极阴离子迁向阳极在原电池中负载电阻正极负极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极上发生反应的先后由其性质决定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电极的名称和过程电极阳极Anode阴极Cathode反应电解池原电池驱向离子氧化正极、电势高负极、电势低阴离子Anion还原负极、电势低正极、

7、电势高阳离子CationFaraday电解定律Faraday归纳了多次实验结果，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，其物质的量相同，析出物质的质量与其摩尔质量成正比。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