第七章 电化学(5版).ppt

中心离子 离子氛示意图 + + + + + + + 中心离子 离子氛 + + + + + + 德拜-休克尔极限公式 稀溶液单个离子活度因子 稀溶液平均离子活度因子 注意：只适用于稀溶液 可逆电池及其电动势的测定 根据热力学原理，恒温恒压下，1mol进度放热化学反应对外能放出的热量Qm为反应摩尔焓变△rHm。 在电池中，恒温恒压下电池对外所能做的最大功为可逆非体积功，Wr’，其值等于反应的吉布斯函数变△rGm。 可逆电池及其电动势的测定 丹聂尔电池 多孔隔板： 把双液电池两种溶液隔开。 Zn - + Cu ZnSO4 CuSO4 多孔隔膜 铜锌电池 锌失去的电子通过导线转移到铜电极上，表明锌上电子电势高于铜上的电子电势。 锌电极电势比铜电极电势低，故电流从铜流向锌。 可逆电池 无外电池 有外电池 可逆的条件： ①电池反应可逆；②过程可逆，电流无限小。 韦斯顿标准电池 波根多夫对消法测定电池电动势 ①改变待测电池滑动接触点C； ②令检流计无电流通过； ③换用标准电池确定C’； ④令检流计无电流通过； ⑤根据电阻线长度比计算电动势。 原电池热力学 可逆的原电池反应中，吉布斯函数的减少全部变为对环境作的电功。 电池反应的摩尔焓变计算 原电池可逆放电的反应热 能斯特方程 电极电势和液体接界电势 电极电势 以标准氢电极（H2的压力为100kPa，溶液中H+活度为1）作为阳极，给定电极作为阴极，所组成电池的电动势即给定电极的电极电动势，以E(电极)表示。 何谓标准电极电势？ 何谓还原电极电势？ 例如 还原电极电势 表格7.7.1所示的标准电极电势对应的反应均为还原反应，还原电极电势的高低，反映了电极氧化态物质获得电子变成还原态物质趋向的大小。电极电势越正，获得电子的能力越强。另外，原电池电动势就是两个电极电势之差，即 E = E右 - E左 原电池电动势的计算 利用标准电极电势和能斯特方程，可以计算由任意两个电极构成的电池的电动势。方法有二： 先用能斯特方程计算两个电极电势，后用电极电势之差计算电动势。 先计算电池标准电动势，后以电池的能斯特方程计算电池电动势。 液体接界电势及其消除 在两种不同溶液的界面上存在的电势差称为液体接界电势或扩散电势。液体接界电势是由于溶液中离子扩散速度不同而引起的。（盐酸溶液为例） 当达到稳定状态时，离子以相同的速度通过界面，电势差保持恒定，即液体接界电势。 液体接界电势及其消除 硝酸银为例 液体接界电势及其消除 液体接界电势或称扩散电势：在两种不同溶液的界面上存在的电势差。 产生原因：不同离子的扩散运动速度不同，产生了阴、阳离子的分离聚集，达到稳定后，两种离子运动速度相同，电势差恒定。 消除方法：在两液体间连接高浓度的电解质溶液，即盐桥。 电极种类 第一类电极的特点 电极直接与它的离子溶液相接触，参与反应的物质存在于两个相中，电极有一个相界面。 第一类电极的分类 电极可分为金属电极和非金属电极，非金属电极需要借助惰性金属电极共同组成电极。 第一类电极 金属电极和卤素电极： Zn2+ | Zn；Clˉ | Cl2 | Pt * * 第七章 电化学 广东工业大学轻工化工学院 电化学是研究电能和化学能相互转换规律的科学。电能转换为化学能的过程称为电解，相应的装置为电解池。而化学能转换为电能的装置为原电池。 电极过程、电解质溶液及法拉第定律 原电池：与外部导体接通时，电极上的反应自发进行，可将化学能转化为电能输出，实用的原电池又称为化学电源。 电解池：当外加电势高于分解电压时可使不能自发进行的反应在电解池中被强制进行。利用电能完成化学反应。 电极反应：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，溶液内部有离子定向迁移。在电极板与溶液界面上进行的化学反应称为电极反应。两个电极反应之和为总的化学反应，对原电池则称电池反应，对电解池则称为电解反应。 电化学规定：发生氧化反应的电极为阳极；发生还原反应的电极为阴极。同时规定，电势高的电极为正极，电势低的电极为负极。 导体：能导电的物质统称为导体，导体分为两大类，第一类是电子导体，第二类是离子导体。 电子导体：靠自由电子的定向运动而导电，导电过程中自身不发生化学变化。温度升高，导电能力降低。 离子导体：依靠离子的定向移动（迁移）而导电。温度升高，导电能力升高。 阳极：氧化反应。 阴极：还原反应。 电量：回路中任一截面电量相同。 法拉第定律 法拉第定律：电解时电极上发生化学反应的物质的量与通过电解池的电荷量成正比。 电荷