大学物理化学第七章第一部分.ppt

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1、一、电解质溶液二、可逆电池电动势第七章电化学二、电解与电极极化2021/9/16电化学研究对象电能化学能电解池电池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。2021/9/16电化学技术与环境监测电化学传感器离子传感器：掺EuF2的氟化镧传感器监测饮用水或污水中氟的含量气体传感器：氧化锆陶瓷传感器，用于测定O2、CO2、CO、SOx电化学生物传感器：快速、灵敏、准确、结构简单、便于自动化尿素酶膜/NH3电极测定尿素2021/9/162021/9/16电化学装置有两类：化学能转化为电能的为原电池；电能转化为化学能的为

2、电解池。两者都必须包含有电解质溶液和电极两部分。电化学2021/9/167.1离子的电迁移一、基本概念两类导体正极、负极阴极、阳极原电池电解池二、电解质溶液的导电机理三、Faraday’sLaw2021/9/16一、基本概念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.导电总量全部由电子承担又称电子导体，如金属、石墨等。1.第一类导体（一）两类导体2021/9/16两类导体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.导电总量分别由正、负离子分担⒉第二类导体又称离子导体，如电解质溶液、熔融电解质等。2021

3、/9/16（二）原电池、电解池若外电路中并联有一定电压的外加电源，电流由外加电源流入电解质溶液便发生了化学变化，电能转化为化学能的装置——电解池。若与两电极间联上电子导体后，可自发地在电极上发生化学变化，且产生电流，化学能转化为电能的装置——原电池。2021/9/16电极命名法电势低的极称为负极，电子从负极流向正极。负极：电势高的极称为正极，电流从正极流向负极。正极：按电位高低（物理）：2021/9/16电极命名法发生还原作用的极称为阴极阴极：(Cathode)发生氧化作用的极称为阳极阳极：(Anode)按反应性质（化学）：2021/9/1

4、6电极命名法在电解池中：阳极正极阴极负极在原电池中：阳极负极阴极正极2021/9/16二、电解质溶液的导电机理阴离子迁向阳极阳离子迁向阴极1.电化学中离子在电场作用下而引起的定向移动——离子电迁移。这些离子的定向迁移形成了电流在溶液中通过。在两个电极的金属/界面处，电流是如何得以连续通过的呢？2021/9/16电解池阴极2H++2e-H2阳极2Cl--2e-Cl2氧化－还原反应使两电极分别得到、失去电子，效果好像负极有电子进入溶液，而正极得到了从溶液中跑出的电子，使电流在金属/溶液界面处得以连续通过。电解质溶液的导电机理2.电极反应

5、2021/9/161.电化学装置可以进行电能与化学能之间的相互转化。原电池：化学能电能对外做功电解池：电能化学能消耗电功结论2.电解质溶液的导电机理：(1)电解质溶液中，电流的传导是由阴阳离子的迁移共同完成的。(2)在两个电极/溶液的界面处电流的连续是通过电子得失实现的。明确指出：借助电化学装置实现电能与化学能间的转化，是由电解质溶液中的离子定向移动和电极上发生的电极反应共同完成的，二者缺一不可。2021/9/16当电流通过电解质溶液时，通过电极的电量与发生电极反应的物质的量成正比。法拉第定律的文字表述：三、Faraday’sLaw欲得到1

6、mol金属M，需要通过的电子，也即的电量。取电子的得失数为，通入的电量为Q，则电极上发生反应的物质的量n为：或2021/9/16法拉第常数F1mol电子的电量称为一个法拉第，用F表示。又称为法拉第常数。已知一个电子的电量为=6.022×1023mol-1×1.6022×10-19C=96484.6C·mol-1≈96500C·mol-12021/9/16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。反过来，利用从电解过程中

7、电极上析出（溶解）的物质的量，可推算电极上通过的电量。由此便产生了电量计：铜电量计、银电量计、气体电量计等。2021/9/16四、离子迁移数设正离子迁移速率是负离子的三倍（v+=3v-）正离子导3mol电量，负离子导1mol电量。在假想的AA、BB平面上有3mol正离子和1mol负离子逆向通过。电迁移现象通电结束，阳极部正、负离子各少了3mol，阴极部只各少了1mol，而中部溶液浓度仍保持不变。2021/9/16通入4F电量迁移过程：Q+＋│Q－│＝Ｑ2021/9/161、电解质溶液的导电任务是由正、负离子共同承担，向阴、阳两极迁移的正、负

8、离子物质的量总和恰好等于通入溶液的总电量。结论:2021/9/16离子迁移数——某离子i运载的电量与通入溶液的总电量之比。如果溶液中只有一种电解质，则：离子迁移数ti与迁移速率v