第06章-电化学

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1、第六章电化学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。电能化学能电解电池1.实现电能与化学能之间相互转化的装置是电解池和原电池，把电能转变为化学能的装置称为电解池；2.把化学能转变为电能的装置则称为原电池。在等温、等压、可逆电池反应中式中n为电池反应中电子的物质的量，E为可逆电池的电动势，F为法拉第常数。这是联系热力学和电化学的桥梁公式。因电池对外作功，E为正值，所以加“-”号。恒压热可逆电功可逆热不可逆电极过程：非平衡条件下的电极过程；本章的内容包括以下四个部分：电解质溶液：导电及溶液中电解质的热力学性质。可逆电池热力学：在有非体积功的条件

2、下化学反应的热力学问题；电化学的应用。主要内容：§6-1电解质溶液无论是原电池还是电解池，其内部工作介质都离不开电解质溶液。因此本章除介绍原电池和电解池外，还介绍有关电解质溶液的基本性质和导电性质。电解质溶液原电池电解和极化1.电解质溶液的导电机理及法拉第定律（1）导电机理导体电子导体(金属,石墨)，靠电子的定向运动导电,T↑导电能力↓离子导体(电解质溶液)，靠离子的定向运动导电,T↑导电能力↑阴离子在阳极失去电子发生氧化反应，失去的电子经外线路流向电源正极。阳离子在阴极得到外电源负极提供的电子发生还原反应，这样整个电路有电流通过。1在电极上进行的有电子得失的化学

3、反应称为电极反应。几个基本概念2两个电极反应的总和为电池反应。3发生氧化反应的电极是阳极，发生还原反应的电极为阴极4电势高的是正极，电势低的是负极。5对电解池，阳极就是正极，阴极就是负极。6对原电池，阳极就是负极，阴极就是正极。正极：负极：电势高的极称为正极，电流从正极流向负极。在原电池中正极是阴极；在电解池中正极是阳极。电势低的极称为负极，电子从负极流向正极。在原电池中负极是阳极；在电解池中负极是阴极。阴极：阳极：发生还原作用的极称为阴极，在原电池中，阴极是正极；在电解池中，阴极是负极。发生氧化作用的极称为阳极，在原电池中，阳极是负极；在电解池中，阳极是正极。但如将

4、逆反应放入如图所示装置内，通电后，逆反反应可进行。例:H2＋0.5O2H2O25℃，101.325kPa下：G＝－327.2kJ.mol-1<0正反应自发进行；逆反应不可自发进行直接进行NiFeKOH水溶液阴极－＋阳极电源H2O2极板/溶液：电子得失溶液中：离子定向迁移电解原电池电解池利用电能以发生化学反应的装置成为电解池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：在电极与溶液的界面上有电子得失的反应发生，溶液内部有离子作定向迁移运动。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电解反应电

5、化学中关于电极的规定：氧化阳极电势高正极还原阴极电势低负极电解池：阴极:2H++2e－H2阳极：电解反应:电解池：阳极：正极阴极：负极例：氢与氧的反应+－阳极－正极阳极－负极电解池原电池阴极－负极阴极－正极原电池：阳极：负极阴极：正极阳极－＋阴极eI原电池：阳极:H22H++2e－阴极:电池反应:定律内容如下：1）在电极上发生电极反应的物质的量与通过溶液的电量成正比。2）对于串联电解池，每一个电解池的每一个电极上发生电极反应的物质的量相等。阴极AgNO3溶液AgAgCuCl2溶液CuCu阴极基本单元：（2）法拉第定律（2）法拉第定律描述：通过电极的电

6、量与发生电极反应的物质的量之间的关系。Z为电子得失的数目，当电极反应的反应进度为ξ，通过电极的元电荷的物质的量为Zξ，则通过的电荷数为ZLξ，因为每个元电荷的电量为e，所以通过的电量为：Q=ZLeξ。所以通过的电量为：Q=ZLeξ。因为：F=Le所以：Q=ZFξ。结论：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。法拉第常数在数值上等于1mol元电荷的电量（1.6022×10-19C）。法拉第定律的意义：1是电化学上最早的定量的基本定律，揭示了通入的电量和析出物质之间的定量关系；2该定律在任何温度、任何压力下均可使用；3该定律的使用没有限制条件；4根据法

7、拉第定律，通过分析测定电解过程中电极反应的反应物和产物物质的量的变化（常测量阴极析出的量）来计算电路中通过的电量。从电极上发生电极反应的物质的量可以确定通过溶液的电量，实现这种测量的装置称为电量计。例如将两个银电极插入硝酸银溶液中就构成了银电量计，若阴极沉积了107.88g银，则通过溶液的电量为1F。例6-125℃、101.325kPa下电解CuSO4溶液，当通入的电量为965C时，在阴上沉积出0.2859g铜，问同时在阴极上有多少氢气放出？解：在阴极上发生的反应为Cu2＋＋2e→Cu2H＋＋2e→H2根据法拉第定律，在阴极上析出物质的总