第六章 电化学学习指导—1.docx

第六章 电化学 一、教学基本要求： 1、掌握电解质溶液的导电机理及导电性能的表示方法和测定法，导体、原电池和电解池、正负极、阴阳极等基本概念；了解离子迁移数的概念、意义及常用测定方法。2、掌握电导、电导率及摩尔电导率的概念及它们与离子浓度的关系、离子独立运动定律以及有关计算和应用，电导测定的应用。3、掌握德拜－休克尔极限公式及其使用，熟悉电解质溶液的平均活度、平均活度系数、平均浓度和离子强度的定义及计算方法，强电解质溶液理论的大意、离子氛的概念。4、熟悉可逆电池（原电池）的表示方法，会根据化学反应设计原电池，并能根据电池符号写出电极反应和电池反应。5、熟悉可逆电池电动势和电极电位的测定原理；电极－溶液界面电势差及用盐桥消除液体接界电势的原理。了解标准电极电位的意义、测定方法及其重要的应用。6、掌握电池电动势和电极电位的Nerst方程，计算所给电池的电极电势和电池电动势及重要应用。7、掌握电化学与热力学之间的关系；能够利用电化学手段计算热力学函数的变化值，也能用热力学数据计算电极电位。8、熟悉电解过程的有关基本概念和基本原理；电极产生极化的原因。膜电位的概念和意义。 了解浓差电池的基本概念。9、了解电化学在生物学中的应用。二、基本概念和重要公式（一）、电化学基本概念1、导体 导体是指能够导电的一类物体。根据物体导电机制的不同，导体又分为电子导体和离子导体两种。电子导体也称第一类导体，通过自由电子的定向迁移来实现其导电目的。电子导体的特点是导电过程中本身不发生变化，且温度升高，导电能力降低。离子导体也称第二类导体，依靠正、负离子的定向迁移来实现其导电目的。离子导体的特点是导电过程中有化学反应发生，且温度升高，导电能力增强。2、原电池和电解池 实现化学能和电能之间相互转化的装置称为电化学装置，或简称电池。其中，将电能转化为化学能的装置称为电解池；将化学能转化为电能的装置叫原电池。发生氧化反应放出电子的电极称为阳极，而发生还原反应获得电子的电极称为阴极。电位高的电极为正极，电位低的电极为负极。原电池中的正极为阴极，负极为阳极；电解池中的阳极为正极，阴极为负极。两电极上发生的氧化或还原反应称为电极反应，两电极反应的总结果称为电池反应。 3、法拉第电解定律 在任一电极上发生化学反应的物质的量与通入的电量成正比；在几个串联的电解池中通入—定的电量后，各个电极上发生化学反应的物质的量相同。数学表达式： Q=nzF式中，Q为电量，n为物质的量，z为电极反应中得失电子数，F=96500法拉第常数。4、离子的电迁移和迁移数 离子的这种在外电场作用下的定向运动称为离子的电迁移。现将某种离子 B 迁移的电量占通过溶液的总电量的分数定义为该离子的迁移数，用 tB 表示。 或者， t+ + t- ＝1。离子迁移数与离子本性、温度和浓度有关。（二）电解质溶液的电导1、电解质溶液的电导 电解质溶液的导电能力用电阻的倒数表示，称作电导，符号为G，则有 电导的单位为 S ( 西门子 ) 或 Ω-1。电导率是电阻率的倒数。电导率为单位截面积和单位长度导体的电导。单位为S· m–1。 当相距为 1m 的两平行电极间放置含有1mol 电解质的溶液时所具有的电导称为摩尔电导率，用Λm表示。单位为S· m2· mo1–1 Λm = κVm = 2、电导率、摩尔电导率与浓度的关系一般而言，浓度增大，单位体积中可以导电的粒子数增多，电导率也随之增加。但是，对强电解质而言，由于在溶液中完全解离，当浓度增加到一定程度后，溶液中正、负离子间的相互作用增大，离子的运动速率将减慢，电导率反而下降。若以电导率对浓度作图，所作曲线上将出现最高点。而对弱电解质而言，电导率随浓度的变化并不显著。这是因为浓度增大时弱电解质的解离度减小，离子数目变化不大。电解质溶液的摩尔电导率随浓度的降低而增加，而且强、弱电解质的变化规律仍有所不同。浓度降至无限稀释时，强电解质的 很快接近一定值，而弱电解质则无相应的定值。这是因为强电解质在溶液中完全电离，稀释并没有减少溶液中离子的数目，相反削弱了离子间的吸引力及离子对的静电作用，使得离子的电迁移速率增大，也随之增大。而弱电解质溶液的稀释，使得解离度迅速增大，溶液中离子数目急剧增加。因此，迅速上升。而且浓度越低，上升越显著。强电解质溶液浓度极稀时，符合科尔劳许经验式： 3、离子独立运动定律 在无限稀释的溶液中，所有电解质全部电离，离子间彼此独立运动，互不影响，每一种离子对电解质溶液的导电都有恒定的贡献。溶液的摩尔电导率等于正、负离子在无限稀释摩尔电导率 之和。 在无限稀释溶液中，离子的迁移数为： =（三）电解质溶液电导的测定及其应用1、电导的测定 电解质溶液的电导或电导率都是通过电导仪或电导率仪直接测定。2、电导测定的应用（1）水的纯度检