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1、物理化学(Ⅱ)主讲郭宪吉第七章电能化学能电解电池§7.1引论一.溶液概述气态溶液固态溶液液态溶液:电解质溶液非电解质溶液电解质溶液能够导电导电实质:溶质发生了电离“电离”概念提出：ArrheniusArrhenius,瑞典人,1903年获NobelPrize二.电化学和电化学的工业应用电化学:研究电能和化学能之间的相互转化以及转化过程中有关规律的科学。电化学与生产实践相结合→电化学工业：工业生产领域的一个重要方面。电解工业:电解冶炼（如电解铝）电解精炼（如Cu、Zn、Pb的精炼）电解制备基本化工
2、产品，如氯碱工业，电解NaCl溶液制备NaOH、Cl2、H2电镀工业:根据电镀作用分（1）装饰过去只讲究器件的光亮度。现在:如鲜花电镀，塑料电镀（塑料代替金属用于工程机械但无光泽。ABS塑料：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）（2）防腐很多金属易被腐蚀，可采用电镀方法，将耐腐蚀性能较强的金属或合金覆盖在被保护的金属的表面(3)增强抗磨能力(4)便于焊接化学电源工业:由此可见，电化学与经济和社会发展密切相关一电化学电化学即是研究电能与化学能之间的相互转化及转化过程中有关规律的科学。二导体的分类第一类导
3、体：电子导体（如金属导体、石墨）特征：T升高,内部质点运动加剧,电阻R增加,导电能力↓第二类导体：离子导体（电解质溶液）特征：T升高,溶液粘度降低,离子运动速率加快，导电能力↑§7.2电化学的基本知识三电池1.定义可实现电能与化学能相互转化的装置,称为电池。2.电池的分类电解池原电池为实现电能与化学能之间的相互转化，须将两个第一类导体作为电极（electrode）浸入溶（熔）液，使电极与溶液直接接触。两电极间用金属导线相连，导线上有负载电阻或外接电源构成回路。当电流通过时，正负离子分别向阴、阳两
4、极移动，同时在两极发生还原或氧化反应。——电池工作本质电解池：电能转化为化学能装置。具体地说，即在外电路上联接一个有一定电压的外加电源，电流从外加电源流入电池，迫使电池中发生化学变化。电能→化学能原电池：化学能转化为电能的装置，具体来说，装置能在两极上发生化学反应，并相应地产生电流。化学能→电能四电极区分1.按照电极电势的高低区分正极(Positivepole)负极(Negativepole)2.按电极上发生是氧化还是还原反应分阳极(Anode)阴极(Cathode)对于原电池，阴极是正极,阳极
5、是负极对于电解池，正极是阳极,负极是阴极“原电池”举例：丹尼尔电池“电解池”举例Zn电极:Zn（s）-2e=Zn2+氧化,阳极,也是负极Cu电极Cu2++2e=Cu（s）还原,是阴极,也是正极负载电阻正极负极ZnZnSO4溶液阳极CuCuSO4溶液阴极（a)丹尼尔电池-+电源（b）电解池+阳极-阴极电解质溶液两点总结：无论原电池还是电解池(1)通电时，第一类导体（金属导体）的电子与第二类导体中离子在电场作用下，均作定向移动。(2)电解质溶液中电流的传导是由阴阳离子的定向移动共同承担的。阴离子总是
6、向阳极移动，阳离子总是向阴极移动。五.法拉第定律（Faraday’sLaw）1．定律内容（1）电解时，电极上发生化学变化的物质的量与通入电量成正比。（2）几个电解池串联时，通入一定电量后在各电解池的各电极上发生反应的物质，其物质的量等同。2．数学描述先定义：1mol质子所具有的电量为法拉第常数，用F表示。F＝eL=1.6022×10-19×6.0221×1023＝96486C·mol-1≈96500C·mol-1如果溶液是含有Mz+离子的溶液，欲从溶液中沉积金属M,则在阴极上发生还原发应：Mz+
7、＋ze-=M(s)要析出1mol金属M,需供给zmol电子的电量如通入的电量为Q，此时沉积金属物质的量为:nM=Q/zF(1)或Q=nMzF(2)或m=(Q/zF)M(3)3.说明在任何温度和压力下法拉第定律均可使用，无使用的限制条件，是电化学中普遍适用的定律。4.电流效率的概念电流效率的概念表示式（1）电流效率=×100%理论计算耗电量实际消耗电量表示式（2）电流效率=×100%电极上产物的实际量理论计算应得量5.离子基本单元在电化学中，一般以含有元电荷的物质作为基本单元。元电荷———单位电荷
8、,即一个质子或一个电子电荷如:H+,½Mg，½Mg2+,1/3PO43-比如采用惰性电极时,1mol电子通过稀H2SO4，阴极上析出1mol(1/2H2)=0.5molH21mol电子通过AgNO3，阴极上析出：1molAg1mol电子通过CuSO4，阴极上析出：1mol(1/2Cu)=0.5molCu§7.2离子的电迁移率和迁移数一离子的电迁移现象1.概述通电于电解质溶液，溶液中离子将作定向迁移，正离子向阴极移动，负离子向阳极移动，同时在两电极界面发生氧化还原反应，实现电流在电极界面与溶液内部
