电化学单元部分概述课件.ppt

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1、物理化学(下)主讲：甘礼华助教：王百鑫主要内容简介1、电化学部分1）第八章电解质溶液；2）第九章可逆电池的电动势及其应用；3）第十章电解与极化作用；2、化学动力学部分1）第十一章化学动力学基础（一）；2）第十二章化学动力学基础（二）；3、表面化学部分1）第十三章表面物理化学2）第十四章胶体分散系和大分子溶液8电解质溶液339可逆电池电动势及其应用6610电解与极化作用21311化学动力学基础（一）8812化学动力学基础（二）42613表面物理化学51614胶体分散体系和大分子溶液22课时分配电化学部分概述电化学是研究电能和化学能之间的相互转换以及转化过程中相关规律的科学

2、。本课程的第八、九、十章是构成电化学的基础知识。溶液的导电性———第八章内容；电极电势的产生——第九章内容；外加电动势与可逆的偏差——第十章内容化学能原电池电能电解池电化学在科学研究和国民经济中的重要作用1、电化学测试pH、电导、离子选择电极（直接测定离子浓度）、电位滴定、电导滴定、极谱分析、库仑分析、电化学传感器2、电化学工业电解（冶炼、精炼）、电镀、化学电源（燃料电池、锂离子电池）电催化、电合成反应3、电化学理论强电解质理论、电离学说、电极过程动力学第八章电解质溶液有关电解质溶液理论主要包括：离子互吸、离子的水合及缔合、电导、电离等内容。主要掌握的基本概念：离子迁移

3、数、电导、电解质的平均活度、平均活度因子、离子强度等。主要理解：电解质溶液离子在电极间的迁移现象；电解质溶液离子之间的相互作用和影响。§8.1电化学的基本概念和法拉第定律1、基本概念导体的分类：1）电子导体（第一类导体）如金属、石墨、金属化合物等—电子移动2）离子导体（第二类导体）如氯化钠水溶液、熔融氯化钠—离子迁移Note:电流要流过离子导体，必须要借助电子导体。电极是由电子导体与相关的电解质溶液构成。电势较高的为正极；电势较低的为负极。电流是由正极流向负极。阳极阴极+-电解池原电池：正极(电势高)还原反应Cu2++2e→2Cu负极（电势低）氧化反应Zn–2e→Zn2

4、+电解池：阳极（电势高）氧化反应阴极（电势低）还原反应阴极阳极Zn2+SO42-Cu2+SO42-CuZn负极正极原电池↑e-e-↓e-电阻电解质溶液2Cl-(aq)–2e→Cl2(g)Cu2++2e→2Cue-↓↑e-2、法拉第定律(1833)法拉第定律的表述：1）在电极上物质发生化学变化的物质的量与通入的电荷量成正比；2）几个电解池串联，通入一定的电量后，在各电解池的电极上发生化学变化的物质的量相等。法拉第常数：一摩尔元电荷(质子)的电荷称为法拉第常数，用F表示F=L·e=6.022×1023mol-1×1.6022×10-19C=96484.6C•mol-1≈9

5、6500C•mol-1Note:电量=电流强度×通电时间Q=I×t安培=库仑/秒（A=C•s-1）电极反应：Mz++ze-→M通入的电量为Q，问在电极上析出M的质量？Q=nzFm=nM=M×Q/zF电流效率：按Faraday定律计算所需理论电荷量电流效率=×100%实际消耗的电荷量电极上产物的实际质量电流效率=×100%按Faraday定律计算应获得的产物质量§8.2离子的电迁移率和迁移数电解质溶液在电场中如何导电？阴离子向阳极移动；阳离子向阴极移动。离子的电迁移离子在外电场作用下发生定向移动。离子浓度在迁移过程中发生怎样的变化？把电解质溶液分成本体区域和电极区域（阳极

6、区域和阴极区域）：在溶液本体区域内任意位置无论正、负离子的迁移，都会有相邻位置的正、负离子及时补充，因此，正、负离子的浓度在本体区域无变化；在电极区域，阳离子在阴极上发生还原反应，浓度降低；阴离子在阳极上发生氧化反应，浓度降低；（1）如果阳离子和阴离子的迁移速率相等，阴阳离子在电极区域的浓度降低的程度相同，各自承担一半的导电量；阳极AB阴极承担的总电荷量：阳极部A中部（本体）B阴极部正负离子各2mol承担的总电荷量：如果阳离子和阴离子的迁移速率不相等，阴、阳离子在电极区域的浓度降低的程度不相同，迁移速率大的离子承担的导电量大。正离子的迁移速率是负离子的3倍。阳极部正离子

7、迁移的物质的量是阴极部负离子的3倍。阳极部A中部（本体）B阴极部阳极AB阴极阳极部物质的量的减少Q+r+==阴极部物质的量的减少Q-r-如何定量描述离子的迁移——离子的电迁移率U影响离子迁移速率的因素：本质因素：离子所带电荷、离子半径、水化程度等；外在因素：溶剂的特点、离子所处电场的强度、离子的浓度、温度等。r=U×dE/dlr—离子的运动速率；dE/dl—电位梯度；U—离子的电迁移率（离子淌度），相当于在单位电位梯度电场中离子的运动速率。单位为m2·s-1·V-1.请见教材p.9表8.1正、负离子分别承担运载的电量的比例关系如何？——迁