天津大学物理化学第五版下册课件.ppt

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1、电能化学能电解电池物理化学电子教案—第七章2021/7/28第七章电化学§7.1电解质溶液的导电机理及法拉第定律§7.2离子的迁移数§7.3电导、电导率和摩尔电导率§7.4平均离子活度因子及德拜-休克尔极限公式§7.5可逆电池及其电动势的测定§7.6原电池热力学§7.7电极电势和液体接界电势§7.8电极的种类§7.9原电池设计举例2021/7/28第七章电化学§7.10原电池设计举例分解电压§7.11原电池设计举例极化作用§7.12原电池设计举例电解时电极反应2021/7/28电化学研究对象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

2、过程中有关规律的科学。2021/7/28电化学的用途⒈电解精炼和冶炼有色金属和稀有金属；电解法制备化工原料；电镀法保护和美化金属；还有氧化着色等。⒉电池汽车、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。⒊电分析⒋生物电化学2021/7/28§7.1电解质溶液的导电机理及法拉第定律电解质溶液的导电机理法拉第定律2021/7/281.电解质溶液的导电机理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2021/7/281.电解质溶液的导电机

3、理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、负离子分担第二类导体又称离子导体，如电解质溶液、熔融电解质等。*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。2021/7/281.电解质溶液的导电机理与外电源正极相接，是正极。发生氧化反应，是阳极。Cu(S)→Cu2++2e-电极②：与外电源负极相接，是负极。发生还原反应，是阴极。Cu2++2e-→Cu(S)电极①：①②电解池2021/7/281.电解质溶液的导电机理离子迁移方向：阴离子迁向阳极阳离

4、子迁向阴极阴极阳极2021/7/282.法拉第定律Faraday’sLaw⒈在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。Qm或Qn⒉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。2021/7/282.法拉第定律取电子的得失数为z，通入的电量为Q，当反应进度为时，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2021/7/282.法拉第定律F=L·e法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=6.022×1

5、023mol-1×1.6022×10-19C=96484.6C·mol-1≈96500C·mol-12021/7/28例题例题：通电于溶液，电流强度，析出。已知。求：⑴通入电量；⑵通电时间；⑶阳极上放出氧气的物质的量。2021/7/28例题解:2021/7/282.法拉第定律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该定律的使用没有什么限制条件。法拉第定律的意义2021/7/28§7.2离子迁移数离子迁移数的定义离子迁移数的测定2021/7/281.离子迁移数的定义设想在两个惰性

6、电极之间有想象的平面AA和BB，将溶液分为阳极区、中间区及阴极区三个部分。假定未通电前，各部均含有正、负离子各5mol，分别用+、-号代替。2021/7/281.离子迁移数的定义2021/7/281.离子迁移数的定义设离子都是一价的，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。2021/7/281.离子迁移数的定义1）设正、负离子迁移的速率相等，，则导电任务各分担2mol，在假想的AA、BB平面上各

7、有2mol正、负离子逆向通过。当通电结束，阴、阳两极区溶液浓度相同，但比原溶液各少了2mol，而中部溶液浓度不变。2021/7/281.离子迁移数的定义2021/7/281.离子迁移数的定义2）设正离子迁移速率是负离子的三倍，，则正离子导3mol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，阳极区正、负离子各少了3mol，阴极区只各少了1mol，而中部溶液浓度仍保持不变。2021/7/281.离子迁移数的定义2021/7/281.离子迁移数的定义1)向阴、阳两极迁移的正、负离子物质的量总和恰好等于通

8、入溶液的总电量，即总电量Q=Q++Q-。如果正、负离子荷电量不等，