第四章电化学444.pptVIP

引言 第一节 电解质溶液的导电性质 电解质溶液的导电机理 电解质溶液的导电机理 电解质溶液的导电机理 电解质溶液的导电机理 电解质溶液的导电机理： 1. 电流在溶液中的传导由正负离子定向迁移而共同承担； 2. 由于两电极上所发生的氧化还原反应，导致电子得失，从而使电极与溶液界面处的电流得以连续。 二、法拉第定律 电池的电动势 电池的电动势 电池的电动势 * * 锌-石墨简易电池 电化学是研究电能与化学能之间相互转化及转化过程中的有关现象的科学。电化学发展史如下： 1799年伏打(Volta)创制了第一个原电池，有了直流电； 电解了水，电解制出了碱金属； 1833年法拉第总结出法拉第定律； 1870年创造了发电机，电解广泛应用于工业中； 今天电化工业已经成为国民经济中的重要组成部分；有色金属、稀有金属的冶炼和精炼采用电解，一些化工产品的制备(氢氧化钠、氯酸钾等)，在医药领域，人们采用电化学分析手段在临床与科研方向发挥了重要作用。 本章内容有：电解质溶液理论；电化学平衡；电极过程动力学；实用电化学。讲授内容仅限电解质溶液理论。 一、电解质溶液的导电机理 导电体（简称导体）一般可分为两类：电子导体和离子导体。 电子导体: 依靠自由电子的运动而导电，随温度升高，电阻增大。 离子导体: 依靠离子定向运动而导电，随温度升高，电阻减小。 纯水, 醋酸溶液和铬酸钾稀溶液的导电性 原电池: 将化学能转变为电能的装置. 电解池: 将电能转变为化学能的装置. 铜-锌电池 电解硫酸钾水溶液 电解 KI 水溶液. 3 管中均为KI水溶液. 阳(正)极反应 (右管): 2I－(aq) ? I2(aq) + 2e－ I2 使右管溶液呈黄色. 阴(负)极反应 (左管): 2H2O(l)+2e－ ?H2(g)+2OH－(aq) OH－使酚酞指示剂变红. 电池反应: 2KI + 2H2O ? I2+H2 +2KOH (右图是封闭的阴极管, 能看到气体 和OH－的产生.) 在电极界面上, 离子和电子通过电极反应来进行电荷传递. 常见基本术语： 电极反应: 单个电极上发生的氧化或还原反应. 电池反应: 两个电极反应的总结果. 阳极: 发生氧化反应的电极. 氧化态 + ze? = 还原态 阴极: 发生还原反应的电极. 还原态 = 氧化态 + ze? 正极: 电势高的电极. 负极: 电势低的电极. 电解池：正极为阳极，负极为阴级； 原电池：正极为阴极，负极为阳极 法拉第定律: （1）电流通过电解质溶液时，在电极上发生化学反应物质的量正比于所通过的电量；（2）若将几个电解池串联，通入一定的电量后，在各个电解池的电极上发生反应的物质其物质的量等同，析出物质的质量与其摩尔质量成正比。数学表达式为Q = nzF ，比例常数F称为法拉第常数. 阴极反应: 氧化态 + ze? = 还原态 阳极反应: 还原态 = 氧化态 + ze? 例如电解反应 2KI +2H2O = I2 + H2 + 2KOH 阳极: 2I－(aq) = I2(aq) + 2e? 阴极: 2H2O(l) + 2e? = H2(g) + 2OH－(aq) 要电解 2 mol KI, 即发生? = 1 mol的反应, 需通过192970.618C电量, 将生成1mol (253.8088g) I2和1mol (2.01588g) H2 . 电量计: 依据法拉第定律, 测量电路中通过电量的装置. 将电量计串联于电路中, 根据电量计中电极上生成物的量来计算所通过的电量. 常用的电量计有银电量计, 铜电量计和气体电量计. 若电量计中阴极上沉积107.868g Ag 或63.546/2g Cu, 或析出2.01584/2g H2, 都相当于通过了96485.309C的电量. 一、离子的电迁移现象 电迁移: 离子在电场作用下的运动，正负离子共同承担导电任务. 设想有两隋性电极，将电解池分三个区(阴极区、中间区、阳极区)，各区均含有5mol正、负离子，通入4mol电量后 第二节 离子的电迁移和迁移数 (1)u+=u- 离子的电迁移和迁移数 结论：1. 向阴、阳极方向迁移的正、负离子的物质的量总和恰 等于通入溶液的总电量。 2. (2)u+=3u- 二、离子的迁移数 离子的电迁移和迁移数 迁移数 t : 某种离子迁移的电量与通过溶液的总电量之比. 凡影响离子运动速度的因素(如离子本性, 溶剂性质, 电解液浓度, 温度等)都会影响离子的迁移数. 电场强度改变时, 正负离子的速度按同比例改变,