物理化学第八章--电化学培训资料.ppt

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1、物理化学第八章--电化学8.1.1原电池和电解池原电池和电解池都由两个半电池组成。半电池（电极）由金属或其他导体与相应电解质组合而成。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第一类导体:又称电子导体，如金属、石墨等。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。8.1.2正极、负极，阴极、阳极发生氧化反应的电极称为阳极；发生还原反应的电极称为阴极。电

2、势高的电极称为正极；电势低的电极称为负极。1.电解池：PtPt电解池装置HCl阳极阴极I→←H+Cl-→阳极与溶液界面之间：2Cl--2e→Cl2－eCl2↑e阴极与溶液界面之间：2H++2e→H2↓eH2+e总反应2H++2Cl-→Cl2+H2外电源做功（）T.P.RΔrG=Wfe←2.原电池PtPt原电池装置HClH2→H2↑Cl2←Cl2↑-eH++eCl-e↑e→e↓→←阳极阴极阳极与溶液界面之间：H2-2e→2H+阴极与溶液界面之间：Cl2+2e→2Cl-总反应Cl2+H2→2H++2Cl-I←负极正极()T.P.RΔrG=W

3、f电解池：外电源作功，电能→化学能ΔGT.P=Wf>0原电池：自发的化学反应，化学能→电能ΔGT.p=Wf<0正极负极电解池阳极(氧化反应）阴极(还原反应）原电池阴极(还原反应）阳极(氧化反应）8.1.3Faraday定律在电极上发生作用的物质的量，与电极上通过的电量成正比阴极(还原)反应a(氧化态）+ze→a(还原态）阳极(氧化)反应a(还原态）-ze→a(氧化态）F=9648596500C.mol-1几个电解池串联后，通电时，各个电极上反应的物质电化学当量数相等。某一电极上发生电化学反应的物质的质量m与通电量的关系为：该定律在任何

4、温度、任何压力下均可以使用,无限制条件。8.1.4离子的电迁移率和迁移数r与离子的本性、溶剂的性质有关，正比于电场的电位梯度为电位梯度u+，u-：正、负离子的电迁移率离子电场力，获得加速度溶剂的粘性摩擦力离子的迁移速率r与离子本性、溶液浓度、溶剂性质和温度等有关。又称为离子淌度(ionicmobility)相当于单位电位梯度时离子迁移的速率H+，OH-的电迁移率比其他离子大，水溶液中通过氢键来导电的电迁移率很接近常用来制备盐桥正离子u+108负离子u-108H+36.3OH-20.52K+7.62SO42-8.27Ba2+6.5

5、9Cl-7.91Na+5.19NO3-7.40Li+4.01HCO3-4.61tB是离子B在迁移电量时所产生的电流与总电流之比，tB<1正、负离子移动的速率不同，所带的电荷不等，因此在迁移电量时所分担的分数也不同。离子的迁移数：离子迁移电流的分数就等于迁移电量的分数，则如果溶液中只有一种电解质如果溶液中有多种电解质，共有i种离子l设想溶液中有任一截面EFGH正、负离子穿过截面的物质的量为c+r+A，c-r-A设有两个相距l、面积为A的平行惰性电极，外加电压E电解质溶液的正、负离子的浓度和电价为c+，c-，z+，z-溶液总是电中性的l离子

6、的迁移数可以用希托夫（Hittorff）法和界面移动法等实验测量，离子的电迁移速率也能用界面移动法测量。两种离子所处的电场梯度相同8.2.1电导、电导率、摩尔电导率8.2电导及其应用一.电导及电导率1m1m2电导率测定标准KCl溶液的电导率物质的量浓度cmoldm-3电导率/Sm-1298.15K111.1730.11.28860.010.14114二.摩尔电导率把含有1mol电解质的溶液置于相距单位距离的两个平行电极之间，这时溶液的电导称为摩尔电导率Vm是含有1mol电解质的溶液的体积,m3/molc:电解质溶液的浓度,mol

7、·m-3在表示电解质的摩尔电导率时，应标明物质的基本单元。Λm(K2SO4）＝0.01243S·m2·mol-1eg,在某一定条件下：Λm(K2SO4）＝0.02485S·m2·mol-1例：298.15K时用一电导池测0.02mKCl得R=82.4Ω，测0.05m的K2SO4得R=326Ω，已知0.02mKCl的κ=0.2789S.m-1，求0.05m的K2SO4的κ、Λm。解：8.2.2电导率、摩尔电导率与浓度的关系1.电导率与电解质的物质的量浓度的关系强电解质：浓度↑，κ↑浓度进一步↑，κ↓弱电解质：κ变化不大原因：导电粒子数↑，

8、κ↑浓度↑，离子运动能力↓电导率与浓度关系κ/S.m-1MgSO4HAc2.摩尔电导率与电解质的物质的量浓度的关系强电解质：Λm/S.m2.mol-1摩尔电导率与浓度关系浓度↓时，Λm↑,趋向一定值,浓度<