物理化学第五章电解质溶液课件.ppt

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1、电能化学能电解电池第五章电解质溶液Chapter5SolutionofElectrolyte第五章电解质溶液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。电化学的研究对象第五章电解质溶液5.1离子的电迁移5.2电导及其应用5.3强电解质溶液的活度及活度系数5.4强电解质溶液理论一、离子的电迁移电化学的基本概念和法拉第定律离子的电迁移和迁移数电导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，如金属、石墨等。第一类导体1.电化学的

2、基本概念和法拉第定律1）两类导体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、负离子分担又称离子导体，如电解质溶液、熔融电解质等。两类导体第二类导体电池原电池化学能转变为电能的装置电解池电能转变为化学能的装置电池CuCuZn原电池电解池电池Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O放电充电发生还原作用(得到电子）的极称为阴极.阴极：(Cathode)发生氧化作用（失去电子）的极称为阳极阳极：(Anode)离子迁移方向阴离子迁向阳极阳离子迁向阴极阴极、阳极负极电势低的极称为负极，电子从负极

3、流向正极。在原电池中负极是阳极；在电解池中负极是阴极。正极电势高的极称为正极，电流从正极流向负极。在原电池中正极是阴极；在电解池中正极是阳极。正极、负极正极氧化负极还原阳极氧化阴极还原氧化极还原极Faraday’sLaw文字描述（1）电解时，在阳极或阴极上发生电极反应的物质的量与通过的电量成正比。（2）相等的电量通过几种不同的电解质溶液时，在各个电极上发生电极反应的物质的质量跟这种物质的摩尔质量成正比。2）法拉第定律取电子的得失数为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：或法拉第定律的数学表示式F=L·eF为法

4、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1.6022×10-19C=6.022×1023mol-1×1.6022×10-19C=96484.6C·mol-1≈96500C·mol-1法拉第常数⒈是电化学上最早的定量的基本定律，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该定律的使用无限制条件。法拉第定律的意义根据法拉第定律，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，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荷电粒子基本单元

5、的选取荷电粒子基本单元的选取通电于Au(NO3)3溶液，电流强度I=0.025A，析出Au(s)=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。【例】解法一取基本粒子荷单位电荷：即阴极阳极荷电粒子基本单元的选取解法二取基本粒子荷3个基本电荷：即Au，荷电粒子基本单元的选取⑵t同上阴极阳极设想在两个惰性电极之间有想象的平面AA和BB，将溶液分为阳极部、中部及阴极部三个部分。假定未通电前，各部均含有正、负离子各5mol，分别用+、-号代替。离子在电场的作用下引起的运动称电迁移3.离子的电迁移

6、现象离子的电迁移现象设离子都是一价的，当通入4mol电子的电量时，阳极上有4mol负离子氧化，阴极上有4mol正离子还原。两电极间正、负离子要共同承担4mol电子电量的运输任务。现在离子都是一价的，则离子运输电荷的数量只取决于离子迁移的速度。离子的电迁移现象设正、负离子迁移的速率相等，r+=r-，则导电任务各分担2mol，在假想的AA、BB平面上各有2mol正、负离子逆向通过。当通电结束，阴、阳两极部溶液浓度相同，但比原溶液各少了2mol，而中部溶液浓度不变。离子的电迁移现象离子的电迁移现象设正离子迁移速率是负离子的三倍，r+=3r-，则正离子导3m

7、ol电量，负离子导1mol电量。在假想的AA、BB平面上有3mol正离子和1mol负离子逆向通过。通电结束，阳极部正、负离子各少了3mol，阴极部只各少了1mol，而中部溶液浓度仍保持不变。离子的电迁移现象离子的电迁移现象AABB阳极部中部阴极部阳极阴极始态终态1.向阴、阳两极迁移的正、负离子物质的量总和恰好等于通入溶液的总电量。离子电迁移规律把离子B所运载的电流与总电流之比称为离子B的迁移数（transferencenumber）用符号表示。迁移数是量纲为1的量，数值上总小于1。由于正、负离子移动的速率不同，所带的电荷不等，因此它们在迁移电量时所分担的

8、分数也不同。其定义式为：离子迁移数的定义设1m3中正、负离子的数目为n+，n-，