第7章 电化学

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1、物理化学电子教案—第七章电化学2021/10/5电化学研究对象电化学主要是研究电能和化学能之间的相互转化及转化过程中有关规律的科学。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。2021/10/5主要内容第七章电化学§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电解质的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2021/10/5第七章电化

2、学§7-7电极电势、电池电动势和液体接界电势§7-8电极的种类§7-9原电池的设计§7-10分解电压§7-11极化作用§7-12电解时的电极反应2021/10/5§7-1电解质溶液的导电机理及法拉第定律1.电解质溶液的导电机理2.电解池3.原电池4.法拉第定律2021/10/51、电解质溶液的导电机理A.自由电子作定向移动而导电；B.导电时导体本身不发生化学变化；C.温度升高，电阻也升高；D.导电总量全部由电子承担。⑴金属的导电机理：电解质溶液的导电机理与金属的导电机理：特点：依靠自由电子的定向移动而导电，称为电子导体或第一类导体。2021/10/51、电解质

3、溶液的导电机理A.正、负离子作反向移动而导电；B.导电的同时必然在电极和溶液界面发生得失电子的化学反应；C.温度升高，导电能力增强；D.导电总量分别由正、负离子分担。⑵电解质溶液的导电机理：依靠离子的定向运动而导电，称为离子导体或第二类离子导体。特点：2021/10/5电化学规定负极：在原电池中阴极是正极，阳极是负极；在电解池中正极是阳极，负极是阴极。正极：电势高的电极称为正极。电势低的电极称为负极。阴极(Cathode)：发生还原作用的电极称为阴极。阳极(Anode)：发生氧化作用的电极称为阳极。离子迁移方向：阴离子迁向阳极；阳离子迁向阴极。2021/10/

4、52、电解池(electrolyticcell)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电子阴极阳极2021/10/53、原电池(galvaniccell)Cu2++2e-→Cu(S)发生还原作用，是阴极。电流由Cu极流向Zn极，Cu极电势高，是正极。Cu电极：Zn(S)→Zn2++2e-发生氧化作用，是阳极。电子由Zn极流向Cu极，Zn极电势低，是负极。Zn电极：2021/10/54、法拉第定律（Faraday’sLaw）对任一

5、电极反应氧化态+ze-=还原态或还原态=氧化态+ze-当电极反应的反应进度为ξ时，通过电极的电量正比于电极反应的反应进度与电极反应中传递电荷数的乘积。即：此即法拉第定律。2021/10/54、法拉第定律（Faraday’sLaw）F=L·eF：法拉第常数，其在数值上等于1mol元电荷的电量。元电荷电量为1.6022×10-19C。=6.022×1023mol-1×1.6022×10-19C=96485.309C·mol-1≈96500C·mol-1式中：z为电极反应的电荷数(转移电子数)，取正值；ξ为电极反应的反应进度；Q为通过的电量；2021/10/54、法

6、拉第定律（Faraday’sLaw）⒈电流通过溶液时，电极上发生反应的物质的量与所通过的电量成正比；⒉若将几个电解池串联，则通入一定的电量后，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的量相同。由法拉第定律，我们可知：荷一价电阴极阳极荷二价电阴极阳极2021/10/54、法拉第定律（Faraday’sLaw）例题：通电于Au(NO3)3溶液，电流强度I=0.025A，析出Au(s)1.20g。已知M(Au)=197.0g/mol。求：⑴通入电量Q；⑵通电时间t；⑶阳极上放出氧气的物质的量。2021/10/54、法拉第定律（Faraday’sLa

7、w）解：设电极反应为：阴极阳极则z=12021/10/54、法拉第定律（Faraday’sLaw）⑶⑵⑴2021/10/54、法拉第定律（Faraday’sLaw）若电极反应为：阴极阳极则z=32021/10/5法拉第定律的意义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。2021/10/5§7-2离子的迁移数离子的电迁移现象离子的迁移数和电迁移率离子迁移数的测定方法2021/10/51、离子的电迁移现象设想在两个惰性电极间有想象的平面AA和BB将溶液分为阳

8、极区、中间区及阴极区。假定未通电前，各