物理化学 08章_电解质溶液
141页1、2018/8/22,物理化学电子教案第八章,2018/8/22,主要内容,第八章 电解质溶液,8.1 电化学中的基本概念和电解定律,8.2 离子的电迁移率和迁移数,8.3 电解质溶液的电导,8.4 电解质的平均活度和平均活度因子,8.5 强电解质溶液理论简介,2018/8/22,.1 电化学的基本概念和电解定律,(1)基本知识,研究对象,电化学用途,两类导体,正极、负极,阴极、阳极,原电池,电解池,电流效率,(2)法拉第定律,定律的文字表示,法拉第常数,定律的数学式,粒子的基本单元,例题,2018/8/22,电化学研究对象,2018/8/22,电化学的用途,电分析 生物电化学,2018/8/22,两类导体,A.自由电子作定向移动而导电,B.导电过程中导体本身不发生化学变化,C.温度升高,电阻也升高,D.导电总量全部由电子承担,2018/8/22,两类导体,A.正、负离子作反向移动而导电,B.导电过程中有化学反应发生,C.温度升高,电阻下降,D.导电总量分别由正、负离子分担,*固体电解质,如 等,也属于离子导体,但它导电的机理比较复杂,导电能力不高,本章以讨论电解质水溶液为主。,2018
2、/8/22,电池,若用第一类导体连接两个电极并使电流在两极间通过,则构成外电路,这种装置就叫做电池。,电池可分为两类: (1)原电池 (2)电解池,2018/8/22,原电池(galvanic cell),原电池: 若电池能自发地在两极上发生化学反应,并产生电流,此时化学能转变为电能,该电池就称为原电池。,Zn(S)Zn2+2e-,Zn电极:,Cu2+2e- Cu(S),Cu电极:,2018/8/22,电解池(electrolytic cell),电解池,若在外电路中并联一个有一定外电压的外加电源,则将有电流从外加电源流入电池,迫使电池中发生化学变化,此时电能转变为化学能,该电池就称为电解池。,与外电源负极相接.,电极:,与外电源正极相接。,电极:,2018/8/22,正极、负极,2018/8/22,阴极、阳极,2018/8/22,原电池中的两极,2018/8/22,电解池中的两极,2018/8/22,离子迁移方向,离子迁移方向:,阴离子迁向阳极,阳离子迁向阴极,2018/8/22,电流效率,2018/8/22,法拉第定律的文字表述,Faradays Law,通电于电解质溶液之后, 在
3、电极界面上发生化学变化物质的物质的量与通入的电量成正比。, 通电于若干个电解池串联的线路中,当所取的基本粒子的荷电数相同时,在各个电极上发生反应的物质,其物质的量相同,析出物质的质量与其摩尔质量成正比。,2018/8/22,法拉第常数,F=Le,法拉第常数在数值上等于1 mol元电荷的电量。已知元电荷电量为,=6.0221023 mol-11.602210-19 C,=96484.6 Cmol-1,96500 Cmol-1,2018/8/22,法拉第定律的数学表达式,电子得失的计量系数为 z+,欲从阴极上沉积出1 mol M(s),即反应进度为1 mol 时,需通入的电量为 Q,如果在电解池中发生如下反应:,若反应进度为 时需通入的电量为,法拉第定律的数学表达式,2018/8/22,法拉第定律的数学表达式,若通入任意电量Q时,阴极上沉积出金属B的物质的量 和质量 分别为:,这就是Faraday电解定律的数学表达式,2018/8/22,法拉第定律的数学表达式,根据电学上的计量关系,若电流强度是稳定的的,则,2018/8/22,荷电粒子基本单元的选取,根据法拉第定律,通电于若干串联电解池中
4、,每个电极上析出物质的物质的量相同,这时,所选取的基本粒子的荷电绝对值必须相同。例如:,2018/8/22,荷电粒子基本单元的选取,例题1: 通电于 溶液,电流强度 , 析出 。已知 。 求: 通入电量 ; 通电时间 ; 阳极上放出氧气的物质的量。,2018/8/22,荷电粒子基本单元的选取,解法一,取基本粒子荷单位电荷:即,2018/8/22,荷电粒子基本单元的选取,解法二, t 同上,取基本粒子荷3个基本电荷:即 Au,,2018/8/22,注意电流效率的问题,例题2:要求在1010cm2的薄铜片两面均匀镀上0.005cm厚的Ni层(镀液用Ni(NO3)2),求t=?已知I=2.0A,r=0.96,解:电镀层中含镍的物质的量为:,所以,2018/8/22,法拉第定律的意义, 是电化学上最早的定量的基本定律,揭示了通入的电量与析出物质之间的定量关系。, 该定律在任何温度、任何压力下均可以使用。, 该定律的使用没有什么限制条件。,2018/8/22,.2 离子的电迁移和迁移数,离子的电迁移现象,离子电迁移率和迁移数,离子迁移数的测定,2018/8/22,离子的电迁移现象,设想在两个惰性
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