5.1电解质溶液.ppt

第五章 电化学 第一节 电解质溶液的导电性质 一. 电解质溶液导电现象 e e e 主要内容 第一节 电解质溶液的导电性质 第二节 电解质溶液的电导 第三节 电解质溶液电导测定的应用 第四节 溶液中电解质的活度和活度系数 第五节 原电池 第六节 可逆电池热力学 第七节 电极电势和电池的电动势 第八节 浓差电池 第九节 电动势测定的应用 第十节 电极的极化和超电势 电能 化学能 电解 电池 一. 电解质溶液导电现象 1.导体 第一类导体：依靠电子的定向迁移来导电，又称电子 导体，如金属、石墨等。 主要特征：温度升高，导电能力下降 第二类导体：依靠离子的定向迁移来导电，又称离子 导体，如电解质溶液或熔融电解质等。 主要特征：温度升高，导电能力增强 一. 电解质溶液导电现象 电解池：电能转化为化学能的电化学装置 原电池：化学能转化为电能的电化学装置 2.电化学装置??化学能和电能相互转换的装置 电解池和原电池均由电极和电解质溶液组成 电能 化学能 电解 电池 阳极：发生氧化反应的电极 阴极：发生还原反应的电极 3.电极命名 电化学约定 物理学约定 正极：电势高的电极 负极：电势低的电极 阴 极 阳 极 e? + ? e? ? ? 电解池 H+ Cl? 阳 极 阴 极 e? e? ? ? 原电池 H2 Cl2 H+ Cl? 一. 电解质溶液导电现象 H+ Cl- 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，其导电过程： （1）电子从负极流出 （2） H+ 向阴极迁移 2H+ +2e- ? H2（还原反应） 在阴极上交换电子 （3） Cl– 向阳极迁移 2Cl–– 2e- ? Cl2（氧化反应） 在阳极上交换电子 （4）电子从阳极流回正极 Pt Pt E e e 4.电解质溶液导电机理 阴极 阳极 二、法拉第电解定律 电流通过电解质溶液时，电极上发生反应的物质的量与通过的电量之间的关系： （1）电解时，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； （2）在几个串联的电解池中通入一定的电量后，各个电极上发生化学反应的物质的量相同。 注意：电化学中，元电荷e是指一个质子或一个电 子的电荷绝对值，为物质的量的基本单元，如H+、 、 等。 法拉第常数F ??1mol元电荷所具有的电量 二、法拉第电解定律 法拉第定律没有使用的限制条件，在任何温度和压力下都能适用,是自然界中为数不多的最准确定律之一。 或 Q：电解时通过的电量； n：电极上参加反应的物质B的物质的量：z：电极反应中的电子计量系数；F：法拉第常数 电解时通过电量为Q 时，电极上参加反应的某物质的物质的量n为： 例1 在一含有CuSO4溶液的电解池中通入2.0A直流电482s， 问有多少质量的铜沉积在阴极上？ 解：通入的电量Q为 阴极电极反应：Cu2+ + 2e- ?? Cu 因此，沉积在电极上的铜的质量m为 电极上参加反应的物质Cu2+的物质的量n为 二、法拉第电解定律 三、离子的电迁移和迁移数 （一）离子的电迁移现象 离子的电迁移：在电场作用下，离子的定向运动 接通电源，通入4mol电子的电量。 4mol的正离子在阴极发生还原反应，4mol的负离子在阳极发生氧化反应。 同时，溶液中的离子作定向移动。由于每种离子迁移速率的不同，从而造成电解质在两极附近的溶液中浓度变化的不同。 阴极 通电前 阳极 阴极区 阳极区 中间区 + + + + + + + + + + + + + + + + + + 1. r+ = r- 三、离子的电迁移和迁移数 阴极 迁移情况 阳极 阴极区 阳极区 中间区 + + + + + + + + + + + + + + + + + + 阴极 阳极 阴极区 阳极区 中间区 + + + + + + + + + + + + + + ++++ 迁移结果 通电结束后，中间区溶液浓度没有变化，阴极区和阳极区浓度发生了相同的变化，各减少了2 mol正负离子。 三、离子的电迁移和迁移数 阴极 迁移情况 阳极 阴极区 阳极区 中间区 + + + + + + + + + + + + + + + + + + 阴极 阳极 阴极区 阳极区 中间区 + + + + + + + + + + + + + + ++++ 迁移结果 通电结束后，中间区浓度保持不变，阴极区和阳极区溶液的浓度发生了不同的变化，阴极区减少了