08电解质溶液.ppt

材料化学系 睿智楼 210 云南师范大学 第八章 电解质溶液 §8.1 电化学中的基本概念和电解定律 一、导体 电子类导体：电子定向移动 离子类导体：离子定向移动 e- 电流 CuCl2溶液 二、原电池和电解池 电解池 ZnSO4溶液 CuSO4溶液 Zn Cu Zn2+ Cu2+ 原电池 SO42- 阳极：失电子发生氧化反应 阴极：得电子发生还原反应 阳 极 阴 极 阴 极 阳 极 阳极：Zn(s) →Zn2+(aq)+2e- 阴极： Cu2+(aq)+2e-→Cu(s) Pt Pt 阳极：2Cl-(aq) →Cl2(g)+2e- 阴极：Cu2+(aq)+2e-→Cu(s) 三、Faraday电解定律 Mz++ze-→M(s) 当上述电极反应的反应进度为x时： 通过的电量Q=zxLe L=6.022×1023 mol-1，e=1.6022×10-19C 令F=Le≈96500 C/mol Q=zFx 说明：在电极界面上发生化学变化的物质的量与电荷量成正比。 It= 例：电流强度为0.025 A电流通过硝酸金溶液7.06×104 s，求阴极析出金的量。 解：阴极电极反应为 Au3+(aq)+3e-→Au(s) It=zFx,则x=It/zF =0.025A×7.06×104 s/(3×96500 C/mol)=0.0061 mol x=n/1=m/M，则m=Mx=1.2 g 电流效率：实际产量占理论产量百分比。 Faraday电解定律 §8.2 离子的电迁移率和迁移数 A B 离子电迁移：外加电场下定向移动 离子迁移速率(r+r-)与半径、所带电荷、水化程度、浓度、温度、溶剂粘度、电位梯度等有关。 r+=m+ dE dl r-=m- dE dl 离子的电迁移率(离子淌度m+m-)：单位电位梯度时的离子迁移速率。 假定离子为一价且电极为惰性电极，通过 4 mol 电子的电量： 单位为m2·s-1·v-1 当r+=r-时： 正负离子各分担2 mol电荷，阴极和阳极离子各减少2mol。 当r+=3r-时： 正离子导3 mol电荷、负离子导1 mol电荷，阴极各离子减少1 mol、阳极各离子减少3 mol。 离子电迁移的规律： 1. Q++Q-=Q总 r+ r- = Q+ Q- = n阳极减少 n阴极减少 2. 迁移数t：某离子所运载电荷与总电荷之比。 I+ I总 = Q+ Q总 = t+ r+ r++r- = t+ = m+ m++m- r- r++r- = t- = m- m++m- r+ r- = m+ m- t+ t- = ?t++?t-=1 §8.3 电解质溶液的电导 一、电导率、摩尔电导率 电阻R= U I =r l A 其中，r为电阻率、l为长度、A为横截面积。 电导G= R 1 = rl A 电导率k= r 1 k指单位长度(1 m)单位截面积(1 m2)导体的电导。 摩尔电导率Lm= k c Lm指含有1 mol电解质的溶液置于单位截面积(1 m2)且相距单位长度(1 m)平行电极之间所测得的电导。 W W-1或S W-1·m-1或S·m-1 S·m2·mol-1 例：某电导池内装有两个间距0.12 m、直径0.04 m的银电极，若盛满0.1 M的硝酸银溶液，两端加20 V电压，测得电流值为0.1976 A。求硝酸银的摩尔电导率。 解：Lm(AgNO3)= k c cr 1 = cUA = Il 0.1976 A×0.12 m 100 mol·m-3×20 V×p(0.02 m)2 = 9.44×10-3 S·m2·mol-1 注意：Lm(AgNO3)= 2Lm(1/2AgNO3) Lm正比于电流强度 二、电导的测定 A B C D F M R1 RX R3 R4 调节滑动变阻器使D、C两点电位相等则有： R1 RX R4 R3 = CB AC = Rx= R1CB AC = kA l Kcell 电导的测定 浓度与电导率、摩尔电导率关系 三、浓度与电导率、摩尔电导率关系 C/mol·dm-3 5 10 0 20 40 60 k/S·m-1 HAC KCl H2SO4 0 Lm/S·m2·mol-1 C HAC KCl H2SO4 强电解质稀溶液： Lm=Lm(1-b ) ∞ c 离子独立移动定律 四、离子独立移动定律 Lm=Lm,+ + L m,- ￥ ￥ ￥ 1-1型 Lm= n+Lm,+ +n-L m,- ￥ ￥ ￥ 其它 无限稀溶液中，相同离子的Lm相同(或离子移动不受其它离子影响)。 ￥ 1. 应用：由已知算未知 Lm≈Lm,+ + L m,- a.稀溶液 2.几个常用公式(1-1型) b. t+= Lm,+ Lm ￥ Lm,+ Lm ￥ ≈ Lm正比于电流强度 t-= Lm,- Lm ￥