物理化学-第七章.ppt

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1、第七章电化学电化学光电化学电化学分析电解电冶金电镀腐蚀与保护电催化电化学合成生物电化学化学电源物理化学中的电化学主要着重介绍电化学的基础理论部分用热力学的方法来研究化学能与电能之间相互转换的规律化学能电解池原电池电能电解质溶液(§7.1--§7.4)原电池(§7.5--§7.9)电解和极化(§7.10--§7.12)1237.1电极过程、电解质溶液及法拉第定律1电解池和原电池正反应自发进行；逆反应不可自发进行阴极：电解反应：阳极：利用电能以发生化学反应的装置称为电解池阳极：电池反应：阴极：利用化学反应以产生电能的装置称为原电池阳极-正极阳极-负极电解池原电

2、池阴极-负极阴极-正极无论是原电池还是电解池，其共同的特点是，当外电路接通时：溶液内部有离子作定向迁移运动。在电极与溶液的界面上有电子得失的反应发生；极板与溶液界面上进行的化学反应电极反应两个电极反应之和为总的化学反应：原电池电池反应；电解池电解反应2电解质溶液和法拉第定律电解质溶液是原电池及电解池的工作介质电子导体：电子作定向运动(金属、石墨等)通电时无化学反应离子导体：离子作定向运动(电解质溶液等)通电时有电极反应导体离子导体导电包括和同时两个部分离子在电场中的定向移动在电极上发生的电极反应法拉第定律电解时电极上发生化学反应的量与通过电解

3、池的电量成正比。1mol电子电量=L×e=6.023×1023(mol-1)×1.602×10－19(C)=96485C·mol-11F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，比例系数为法拉第常数。例：电解AgNO3:1F电量通过，析出Ag的物质的量？常用的库仑计：银库仑计：Ag/AgNO3铜库仑计：Cu/CuSO4解：即有1mol银析出。阴离子(anion)→阳极(anode)阳离子(cation)→阴极(cathode)电迁移——离子在电场下的定向运动。1.离子的电迁移与迁移数的定义7.2离子的迁移数每个电极：流出的电荷量＝流入的电

4、荷量＝总电荷量Q总电荷量＝正离子传递的电荷量＋负离子传递的电荷量即：Q＝Q＋＋Q－或：I＝I＋＋I－一般地，v+v－离子的迁移数t：某离子所运载的电流占总电流的分数∴Q+≠Q-,I+≠I-若溶液中只有一种阳离子和一种阴离子，它们的迁移数分别以t+和t表示，有:显然对于含有多种离子的电解质溶液则有某稀薄的KCl溶液中Cl－离子的迁移数为0.505，该溶液中K+离子的迁移数为。0.495电迁移过程示意图阴、阳离子运动速度的不同阴、阳离子迁移的电量不同离子迁出相应电极区物质的量不同阴极阳极阴极区阳极区中间区求算离子的迁移数由阳离子、阴离子分别传递的电流：t+、

5、t–只与离子的运动速度有关与离子的价数及浓度无关（2）将(2)代入(1),有z+c+=

6、z–

7、c–同理:uB--电迁移率,电场强度E=1Vm-1时离子B的运动速度当外电场稳定时，离子B的运动速度正比于电场强度：离子的运动速度与电场强度有关综合起来有：298K时无限稀释溶液中离子的电迁移率20.52×10−88.27×10−87.92×10−87.40×10−84.61×10−8OH-SO42-Cl-NO3-HCO3-36.30×10−87.62×10−86.59×10−85.19×10−84.01×10−8H+K+Ba2+Na+Li+U−/(m2V-

8、1s-1)阴离子u+/(m2V-1s-1)阳离子∞∞25℃时，0.1mol/LNaOH中Na＋的迁移数(t1)与同浓度NaCl溶液中Na＋的迁移数(t2)，两者之间的关系为:A.t1=t2B.t1>t2C.t1

9、23.14g水和1.390mmolAgNO3。试计算t(Ag+)及t(NO3-)。解：电极反应为：阳极Ag→Ag++e-阴极Ag++e-→Ag对阳极区的Ag+进行物料衡算对Ag+物料衡算有：n电解前(Ag+)=43.50×10-3×23.14mmol=1.007mmol此题还有另一种解法，即对阳极区的进行物料衡算1m21m7.3电导、电导率和摩尔电导率1mol电解质溶液导电能力，即单位浓度下的电导率1.定义电导率：相距为1m,面积为1m2的两个平行板电极之间充满电解质溶液时的电导。(2)摩尔电导率(单位：S.m2.mol-1)(1)电导和电导率2.摩尔电导

10、率与浓度的关系科尔劳施：在很稀的溶液中，强电解质的摩