《物理化学》第7章电化学.pptx

2024/12/27电化学1第7章电化学Electro-chemistry

2024/12/27电化学2化学能电能实现这两种能量转化的工作介质离不开电解质溶液。Zn+Cu2+Zn2++Cu包括电解质溶液、电池、电解与极化三部分内容。电化学：研究化学现象和电现象之间相互关系以及化学能和电能相互转换规律的科学。Wr=ΔrG?m,298K=?212.55kJ·mol-1原电池galvaniccell电解池electrolyticcell

2024/12/27电化学3电解质溶液和法拉第定律离子迁移数电导、电导率和摩尔电导率电解质的平均活度系数及德拜-休克尔极限公式可逆电池及其电动势的测定可逆电池热力学电极电势和液接电势电极的种类原电池的设计分解电压极化作用电解时的电极反应

2024/12/27电化学4离子导体随着温度的升高导电能力增强。第一节电解质溶液和法拉第定律ElectrolytesolutionFaradayslaw电子导体electronicconductor和离子导体ionicconductor：电子导体(第Ⅰ类导体)：靠电子导电，如金属、石墨及某些金属氧化物。离子导体(第Ⅱ类导体)：靠离子导电，如电解质溶液。这类导体在电流通过时，本身不发生任何化学变化。这类导体在导电的同时，必然伴随着电极反应（在电极与溶液界面发生的有电子得失的化学反应）。

2024/12/27电化学5举一例子：失电子，氧化：Zn?2e→Zn2+取一个容器，中间用多孔隔膜隔开。用导线将Zn片和Cu片连起来并接一检流计。电极的正负：根据电势的高低或外电路电流的方向规定负极阳极anode电池反应：Zn+Cu2+==Zn2++CuΔrG?m,298K=?212.55kJ·mol-1得电子，还原：Cu2++2e→Cu正极ZnSO4CuSO4ZnCu阴极cathode丹聂尔Daniell电池（铜-锌电池）电极的阴阳：根据电极反应的性质规定有什么现象发生呢？eeI

2024/12/27电化学6再举一例：+?HCl(aq)PtPtIe电流、电子流方向如何？在外电场作用下，离子如何迁移？电极反应如何？电解electrolysis电解池反应：H++Cl-==0.5H2+0.5Cl2ΔrG?m,298K=131.23kJ·mol-1（是不能自发进行的）失电子，氧化：Cl-?e→0.5Cl2←Cl–H+→正极阳极得电子，还原：H++e→0.5H2负极阴极

2024/12/27电化学7将左边阳极的Pt换成Zn：+?HCl(aq)ZnPtIe←Cl–H+→阳极存在两个互相竞争的过程：Cl?氧化为Cl2析出，阳极Zn本身氧化为Zn2+而溶解。电镀electro-plating氧化（阳极）：Cl-?e→0.5Cl2Zn?2e→Zn2+还原（阴极）：H++e→0.5H2Zn2++2e→Zn此时，溶液变为ZnCl2溶液，Zn2+向负极定向迁移，吸附到电极表面的Zn2+将外电源负极输送过来的电子吃掉，还原为Zn，并在Pt表面沉积下来。结果后者优先发生。

2024/12/27电化学8将阳极换成粗铜，阴极换成精铜，电解质溶液换成CuSO4：+?CuSO4(aq)粗Cu精Cu又会有什么现象发生呢？作为阳极的粗铜不断地溶解，在阴极析出为精铜。电解精炼electro-refining阳极溶解：Mg?2e→Mg2+Cu?2e→Cu2+阳极泥阴极析出：Cu2++2e→Cu

2024/12/27电化学9(No.1)电解定律（法拉第定律）：Ox+zeRed1mol电子的电量1mol反应所需电量nmol反应所需电量故设电极反应：很明显，在电极上发生反应的物质的量和通过的电量成正比。这就是Faraday定律（1834）。F=L?e=96485C·mol-1zFzF?n据此，可通过测定电极上反应物质的量的变化（通常是测量阴极析出量）来求得通过的电量，相应的装置即电量计或库仑计。

2024/12/27电化学10（P300）例1：在电路中串联有两个库仑计，一个是银库仑计，一个是铜库仑计。当有1F的电量通过电路时，问两个库仑计上分别析出多少摩尔的银和铜？析出银的量：解：析出铜的量：实际由于发热和存在副反应等都会消耗掉部分电量，故电流的效率（currentefficiency）并非100%。

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