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时间:2020-08-30
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1、第七章电化学一、重要概念阳极、阴极,正极、负极,原电池,电解池,电导G,电导率k,(无限稀释时)摩尔电导率Λm,迁移数t,可逆电池,电池的电动势E,电池反应的写法,标准电极电位,电极的类型二、重要定律与公式1.电解质部分(1)法拉第定律:氧化态+ze-→还原态Q=zFξ=It(F=96500C·mol-1)通过电极的电量正比于电极反应的反应进度与电极反应电荷数的乘积(2)离子迁移数的定义及测定方法(Hittorf法)(3)电导G=1/R=kA/l电导率:k=Gl/A=Kcell/R注意:电导的测定可利用惠斯通电桥,
2、为了防止电解或极化,应采用适当频率的交流电源。摩尔电导率:Λm=k/c电导率、摩尔电导率与浓度关系:稀的强电解质:(4)离子独立定律:无限稀释溶液,碱金属离子在25℃无限稀释水溶液中的摩尔电导率的顺序与电迁移率的顺序是一致的,即k+为最大,Na+次之,Li+最小,这是离子在水溶液中有水合作用,离子本身越小,其水合作用的程度越大,电迁移率越小,摩尔电导率也越小。在25℃无限稀释水溶液中,电迁移率最大阳离子是H+,电迁移率最大阴离子是OH-。(5)电导应用:i.计算弱电解质的解离度和解离常数对反应HA=H++A-解离
3、度a=Λm/Λm∞平衡常数ii.计算电解质的溶解度电解质溶液电导率的加和性:k[溶液]=k[难溶盐]+k[水]→k[难溶盐]→摩尔电导率Λm≈Λm∞→溶解度c=k[难溶盐]/Λm(6)平均活度及活度系数:电解质(7)德拜-休克尔极限公式:25℃水溶液中A=0.509(mol·kg-1)-1/2例如:25℃时,0.005mol·kg-1的CaCl2水溶液CaCl2=Ca2++2Cl-有:υ+=1,υ-=2,z+=2,z-=-1,则b+=b,b-=2b所以,b±3=b+b-2=4b3b±=41/3b=0.007937m
4、ol·kg-1I=1/2(0.005×22+0.01×12)=0.015mol·kg-1lgγ±=-0.509×2×1×0.0151/2=-0.1247∴γ±=0.75a±=0.005953a=2.095×10-72.原电池(1)热力学ΔrGm=-ZFE注意:按上式计算出的ΔrHm是该反应在没有非体积功的情况下进行时的恒温恒压反应热。按上式计算出的电池反应的可逆热Qr,m,是有非体积功的过程热,它并不是该化学反应的恒压反应热,因为通常所说的反应热要求过程无非体积功。(2)能斯特方程298.15K时:电池平衡时:(3
5、)电极电势对于还原反应:氧化态+ze-→还原态电极电势电池的电动势:E=E右-E左标准氢电极规定:氢气压力为1标准压力、溶液中H+活度为1时的氢电极。即H+{a(H+)=1}
6、H2(g,100kPa)
7、Pt可逆电池的书写方式(1)负极在左,正极在右,按物质接触顺序依次书写。(2)注明物质的相态、压力(逸度)或浓度(活度)。(3)“│”:代表两相的界面;“”:代表盐桥;“┊”:代表两种液体的接界;“,”代表混合溶液中的不同组分。另外,写电池反应时,应注意以下几点:1.电池反应应包括阳极反应、阴极反应及电池反应;2.阳
8、极反应、阴极反应得失电子数应相等;阳极反应失去电子,电子数写在等式的右边;阴极反应得到电子,电子数写在等式的左边,电子带负电荷。另外电池反应中若是单液电池,阴、阳离子不要分开写,且应标明各物质的相态。4)盐桥只能降低液接电势,但不能完全消除。1)盐桥中离子的t+≈t-,使Ej≈0。2)最适合盐桥条件的强电解质溶液为KCl的饱和溶液,因为K+与Cl-的迁移数相近。当有Ag+时用KNO3或NH4NO3等强电解质溶液。3)盐桥中盐的浓度要很高,常用饱和溶液。但是不能有晶体。(4)液接电势的消除——盐桥(Saltbridg
9、e)3.电极的种类(1)第一类电极将某金属或吸附了某种气体的惰性金属置于含有该元素离子的溶液中构成的。包括金属电极、氢电极、氧电极和卤素电极。(2)第二类电极包括金属-难溶盐电极和金属-难溶氧化物电极。(1)金属-难溶盐电极:在金属上覆盖一层该金属的难溶盐,然后将它浸入含有与该难溶盐具有相同负离子的易溶盐溶液中而构成的。最常用的有银-氯化银电极和甘汞电极。电极反应:Hg2Cl2(s)+2e-2Hg(l)+2Cl-(3)第三类电极在同一溶液中存在某离子的氧化态和还原态,它们借助惰性电极作导体,发生电极反应。4.原电
10、池设计举例从化学反应设计成电池,抓住三个环节:1.确定电解质溶液2.确定电极3.复合反应注意:设计原电池时,中间应加盐桥消除液体的接界电势。第十章表面现象一、主要概念分散度,比表面,表面与界面,表面张力与影响因素,表面功,比表面吉布斯函数,润湿,沾湿,浸湿,铺展,润湿角,附加压力,毛细现象,亚稳状态与新相生成,亚稳现象及其解释,吸附,吸附质,吸附剂,化学吸附
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