《复旦大学物理化学知识讲义》第六章.电化学.ppt

第六章 电化学electrochemistry 第六章 电化学 电化学：电现象与化学现象之间内在关系 主要内容 电解质溶液 电化学平衡 电解极化 第一节 电化学基本概念 一. 电解质溶液导电现象 在电解质溶液（例HCl）中插入二个铂电极（惰性电极）接上电源，回路中有电流通过，其电导过程： 1．电子从负极流出 2．在阴极上交换电子 2H+ +2e ? H2（还原反应） H+向阴极迁移 3．在阳极上交换电子 Cl–向阳极迁移 2Cl–– 2e ? Cl2（氧化反应） 4．电子从阳极流回正极 一. 电解质溶液导电现象 以上过程，有以下几个现象 1．两类导体 电子导体??电子迁移（如金属） 离子导体??正负离子迁移〔如电解质溶液〕 2．离子迁移 正负离子共同导电，但不同离子导电能力可能不同 离子导电总量＝电子导电总量 3．电极反应 电极 惰性电极，如Pt，不参与反应 非惰性电极，如Zn，参与反应 反应物质 阴极，容易还原的物质〔电极电势高〕优先反应 阳极，容易氧化的物质〔电极电势低〕优先反应 4．几个术语 一. 电解质溶液导电现象 4．几个术语 正极－电势高 负极－电势低 一般对原电池而言 阴极－发生还原反应 阳极－发生氧化反应 一般对电解池而言 电解池：电能?化学能 原电池：化学能?电能 二．法拉第定律 (Falady) 或 Q = znF 描述电极上发生化学反应的物质量与通入电量的关系，概括为： 反应物质摩尔数（按基本单元）＝通入电子摩尔数，即 z：反应物质电荷数 n：反应物质摩尔数 F：1mol电子的电量（Faraday常数），F = 96485 C?mol–1 三．离子迁移数 各种离子在溶液中迁移速度不同，导电时输送的电量就不同。 离子迁移数：离子所输送电量中的份额 例如KOH溶液导电时，OH– 迁移速度比K+快三倍，则当K+输送1份电荷时，OH– 已完成3份电荷。 1. 迁移数概念 三．离子迁移数 2. 迁移数测定 如果正负离子迁移数有明显差别，导电后，电解质在阴极区和阳极区的浓度会有明显不同，分析浓度变化可计算迁移数 常用方法：希托夫法 第二节 电解质溶液的电导 单位： S?m–1 或 ?–1?m–1 物理意义： 长1m，截面1m2时电导 电导池常数： 一. 电导，电导率，摩尔电导率 1. 电导G： 单位：?–1或S 2. 电导率?： 电阻率?： 电导率?： 对于测量用的电导电极，电导池常数是个定值，可由标准溶液标定，通常为KCl溶液。 A 一. 电导，电导率，摩尔电导率 3. 摩尔电导率?m 单位距离内，含有1mol电解质时电导为?m ?m与?区别 ?m：1mol电解质，不管体积有多少 ?： 1m3体积，不管电解质有多少 ?m与?关系 ?m=??Vm 单位 ： =S?m2?mol–1 ?m值与摩尔基本单元选择有关，如 c: mol?m–3 1 Α α alpha /a:lf/ 阿尔法 2 Β β beta /bet/ 贝塔 3 Γ γ gamma /ga:m/ 伽马 4 Δ δ delta /delt/ 德尔塔 5 Ε ε epsilon /ep`silon/ 伊普西龙 6 Ζ ζ zeta /zat/ 截塔 7 Η η eta /eit/ 艾塔 8 Θ θ thet /θit/ 西塔 9 Ι ι iot /aiot/ 约塔 10 Κ κ /kappa/ kap 卡帕 11 ∧ λ /lambda/ lambd 兰布达 12 Μ μ mu /mju/ 缪 13 Ν ν nu /nju/ 纽 14 Ξ ξ xi /ksi/ 克西 15 Ο ο omicron /omik`ron/ 奥密克戎 16 ∏ π pi /pai/ 派 17 Ρ ρ rho /rou/ 柔 18 ∑ σ sigma /`sigma/ 西格马 19 Τ τ tau /tau/ 套 20 Υ υ upsilon /jup`silon/ 宇普西龙 21 Φ φ phi /fai/ 佛爱 22 Χ χ chi /phai/ 西 23 Ψ ψ psi /psai/ 普西 24 Ω ω omega /o`miga/ 欧米伽 一. 电导，电导率，摩尔电导率 例 25?C时，标准液 0.0200 mol?kg–1KCl（?=0.2765 S?m–1）的电阻R=240 ?，待测液 0.0100 mol?kg–1磺胺溶液的电阻R=60160 ?，求其?m。 解 ?磺=1.103?10–3 S?m–1 磺胺 0.0100