冶金电化学基础-PPT课件.ppt

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1、电极的极化电动势测定pH计电导测定应用电导离子的迁移习题课不可逆电极过程可逆电池电解质溶液第八章冶金电化学基础1(一)电解质溶液§8.1离子的迁移§8.2电解质溶液的电导§8.3电导测定的应用示例2§8.1离子的迁移一、电解质溶液的导电机理二、法拉第定律Faraday’sLaw三、离子的迁移数3化学能电能原电池G<0电解池G>0G=–212kJmol-1ZnSO4CuSO4ZnCu+–负载多孔隔膜电极：一般都由金属制成,属于电子导体(第一类导体)H2O(l)H2(g)+½O2(g)G=237.2kJmol-1

2、NaOHFe阴Ni阳AV→O2H2←石棉隔膜电极电解质溶液电解质溶液：离子导体(第二类导体)。4电子导体和离子导体的比较5电解池1电场力作用下：H+向负极迁移Cl-向正极迁移2HClH2+Cl22界面上：负极2H++2eH2正极2Cl-2eCl2结果：电源做功W’=–Q电量V电压;系统(G)T,p>0若可逆进行：(G)T,p=-Wr’=Q电量E3电流在界面上连续，构成回路一、电解质溶液的导电机理62接通外电路，由于电势差，产生电流3进入溶液的离子定向迁移，构成回路结果：系统(G)T,p<0;电池做功W’=Q电

3、量V电压;若可逆进行：-(G)T,p=Wr’=Q电量E原电池1界面上自发反应：H2(g)+Cl2(g)2HCl负极:H22e2H+正极:Cl2+2e2Cl-7结论：1电解质溶液的导电机理①正负离子定向迁移；②界面上分别发生氧化还原反应，电荷转移；结果实现了化学能和电能之间的转换。2电极命名法：正极（电势高）负极（电势低）原电池阴极（还原反应）阳极（氧化反应）电解池阳极（氧化反应）阴极（还原反应）8二、法拉第定律Faraday’sLaw文字表述：数学表达式，即Q=nF其中：n:电极反应时得失电子的物质的量F:为法拉第常

4、数F=Le=6.02210231.602210-19=96485Cmol-196500Cmol-1电量计（库仑计）：如：铜电量计，银电量计和气体电量计。例：阴极上析出0.4025g银，则通过的电量为：Q=nF=(0.4025/109)96500=356.3C阴极上析出0.2019g铜，则通过的电量为：Q=nF=(0.2019/63.5)296500=612.7Cwhlgb:当电流通过电解质溶液时，通过电极的电量Q与发生电极反应的物质的量n成正比。whlgb:以电极上析出（固体或气体）或溶解的物质的量测定电量

5、。9电极2H+三、离子的迁移数Cl-定义t+=Q+/Q,t-=Q-/QQ+=z+c+Fu+Q-=z-c-Fu-Q=Q++Q-=z+c+Fu++z-c-Fu-任何电解质中：z+c+=z-c-H+H+电极1单位时间内通过溶液某一截面的电量为Q=Q++Q-溶液中离子的浓度为c+,c-，离子迁移速率u+,u-101u+,u-与外加电压E有关，当E改变时，u+,u-会按相同的比例变化，所以t+,t-不受外加电压的影响；注意：3同种离子在不同电解质中迁移数不同；如：Cl-0.01mol·L-1HClKClNaClNH4Clt-0.1750

6、.510.6080.509t+0.8250.490.3920.4912迁移数受浓度和温度的影响；(见p297,表7.2)如:H+cHCl/(mol·L-1)0.010.020.050.100.20t+0.8250.8270.8290.8310.834114电迁移结果，溶液的电中性保持不变，而阴极区和阳极区的浓度发生改变。正极：2Cl--2e=Cl2负极：2H++2e=H212§8.2电解质溶液的电导一、电导G、电导率、摩尔电导率m二、电导的测定:电阻R电导G电导率三、电导率和摩尔电导率随浓度的变化四、离子独立运动定律

7、13一、电导G、电导率、摩尔电导率m电阻:R=(l/A)单位：电阻率:=R(A/l)m1电导:G=1/RS(西门子)2电导率:=1/=G(l/A)Sm-1其中(l/A)=电导池常数Kcell(物理意义)：的数值与电解质种类、温度、浓度有关电极面积各为1m2,两电极相距1m时溶液的电导。14物理意义：3摩尔电导率m:电极2c=1mol·m-3电极1电极2c=0.5mol·m-3电极1电极2c=2mol·m-3电极1m=/c(Sm2mol-1)2m1m1m相距1m的两平行电极之间充入含1mol电解

8、质的溶液时所具有的电导。15二、电导的测定电桥平衡时，C、D处电压相等。所以I1R=I2R1I1R3=I2R2两式相除R/R3=R1/R2R=R1R3/R2电导G=1/R为什么要使用交流电桥？电阻R电导G电导率16电导池常数Kcell的测定：Kcell=(已知)/G(