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电化学??电解质溶液;§1电化学基本概念与法拉第定律;2.电池
用第一类导体浸入电解质溶液作为电极,并用第一类导体的导线连接两个电极构成外电路,这样构成电池。
电解池:将电能转化为化学能。
例1:用惰性电极Pt电解CuCl2溶液
负极(还原反应):Cu2++2e-?Cu
正极(氧化反应):2Cl-?2e-?Cl2
例2:用反应电极Cu电解CuCl2溶液
负极(还原反应):Cu2++2e-?Cu
正极(氧化反应):Cu?Cu2-+2e-;例3:电解H2SO4,Na2SO4或NaOH
负极(还原反应):2H++2e-?H2
正极(氧化反应):2OH??2e-?(1/2)O2+H2O
原电池:将化学能转化为电能。
例:丹尼尔电池
负极(氧化反应):Zn(s)?2e-?Zn2-
正极(还原反应):Cu2++2e-?Cu(s);3.电极
正极(+):电势较高的电极
负极(?):电势较低的电极
阳极:发生氧化反应
阴极:发生还原反应
电解池:阳极(+)阴极(?)
原电池:阳极(?)阴极(+)
注意:在电池中,电流由电解质溶液中的正离子和负离子共同负载。阳离子总是移向阴极,阴离子总是移向阳极;4.法拉第电解定律
当电流通过电解质溶液后,在电极上析出物质的量与通过的电量成正比。
法拉第常数:
1F=1mol电子的电量=Le=96485C.mol-1
电极反应:Mz++ze-?M
通过的电量是Q,则析出物质的摩尔数为
n=Q/zF;基本单元:相当于元电荷所荷电量的电解质。
如(1/2CuSO4),(1/2H2SO4)。当1F电量通过电解质溶液时,在电极上将析出1mol基本单元的物质,如1mol(1/2H2),1mol(1/2Cu),1molAg等。;§2电解质溶液的电导;2.电导与电导率的测定
电导的测定:韦斯顿电桥
电导池
电导池常数:l/A
利用已知电导率的溶液(KCl溶液)测定电导池常数。
电导率的计算:用同一电导池测定待测溶液的电导G,已知电导率为?0的KCl溶液的电导G0,
?=?0G/G0;3.电导率与浓度的关系
浓度增大,电导率先增后减
电导率是单位体积中的电解质溶液的电导。因此当浓度增大时,单位体积中的离子数增多,溶液的导电能力增强;但当浓度增大到一定程度时,离子之间的相互作用增大,离子移动的速率减小,导电能力下降。
影响电解质溶液的导电能力的因素:离子数,离子运动快慢(决定于离子的浓度,种类,价数等);4.摩尔电导率
摩尔电导率:含有1mol电解质的溶液放置于相距1m的电导池中所具有的电导。
设电解质溶液的浓度为c,电导池常数为l/A,其中含电解质nmol:
G=?A/l=(?/c)(n/l2)
?m=?/c单位:S?m2?mol-1
摩尔电导率与基本单元:
?m(CuSO4)=2?m(1/2CuSO4);5.摩尔电导率与浓度的关系
(1).c增大,?m减小
电解质的量确定为1mol,当溶液浓度减小时,离子之间的作用减弱,离子运动速率增大,电导增大;
(2).?m与c1/2
强电解质,当c?0时,?m与c1/2成线性关系;
离子价越大,在低浓度时,摩尔电导率减小越大。
弱电解质,当c?0时,?m仍迅速减小。;(3).极限摩尔电导率:
强电解质:当c0.001mol?L-1时
?m=?m?(1???c1/2)
?m?:极限摩尔电导率,?(T)
强电解质的极限摩尔电导率由外推法得到;
弱电解质的极限摩尔电导率由离子独立移动定律得到;6.离子独立移动定律
在无限稀溶液中,离子独立移动不受其他离子影响;每种离子对溶液的?m?有恒定的贡献;溶液的?m?等于各种离子的极限摩尔电导率的加和。设电解质为Mv+Nv?,则
?m?=v+?m,+?+v??m,??
?m,+?和?m,??分别是正负离子的极限摩尔电导率;根据离子独立移动定律,可以由强电解质的极限摩尔电导率计算弱
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