物理化学：6-电解质溶液1.ppt

第六章第六章 电解质溶液电解质溶液§ 6-1 电化学基本概念电化学基本概念一．电解质溶液的导电机理一．电解质溶液的导电机理电解质溶液电解质溶液——离子离子导电体导电体HClPt阴阴极极Pt阳阳极极Cl-H+电解池电解池电解池电解池 ---- 使电能转使电能转化为化学能的装置化为化学能的装置 阴极阴极 (－－) 还原反应：还原反应： 阳极阳极 ( + ) 氧化反应：氧化反应：总反应总反应 ：： 电解质溶液的导电机理电解质溶液的导电机理:（（1）溶液中的）溶液中的正负离子正负离子分别向分别向阴极阴极和和阳极阳极迁迁 移，使电流得以在溶液中连续移，使电流得以在溶液中连续2））正离子在阴极上发生还原反应正离子在阴极上发生还原反应, 负离子在负离子在 阳极发生氧化反应阳极发生氧化反应. 使电流得以在溶液与使电流得以在溶液与 电极的界面上连续电极的界面上连续 负极（－）锌片：负极（－）锌片：Zn=Zn2++2e正极（＋）铜片：正极（＋）铜片：Cu2++2e=Cu总反应：总反应：Zn+Cu2+ = Zn2+ + Cu原电池原电池——使化使化学能转化为电能学能转化为电能Zn负负极极Cu正正极极Cu2＋e＋Cl－电解质溶液中的正负离子分别向两级迁移，在电极电解质溶液中的正负离子分别向两级迁移，在电极上发生发应，再通过外电路构成一个闭合回路上发生发应，再通过外电路构成一个闭合回路练习题：练习题： 在在电化学电化学中，凡进行氧化反应的电极，皆称中，凡进行氧化反应的电极，皆称为为 极极；凡进行还原反应的电极，皆；凡进行还原反应的电极，皆称为称为 极极。

电势高的为电势高的为 极极；电；电势低的为势低的为 极极，电子从电子从电势低电势低的的负极负极向向电势高电势高的的正级正级迁移 电解池的阳极为电解池的阳极为 极，阴极则为极，阴极则为 极；极；原电池的阳极为原电池的阳极为 极，阴极则为极，阴极则为 极阳阳正正负负正正负负负负正正阴阴二二. Faraday定律定律 Q￿=￿nF￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿Q￿=￿nF￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿Q ---- 通入溶液的总电量通入溶液的总电量 ( c ) ; F ---- 1mol电子所带的电量（电子所带的电量（ Faraday常数）常数） F = Le = 96485 c/mol n --- 在阴极或阳极上发生电极反应、在阴极或阳极上发生电极反应、 只含只含单单 位元电荷的物质位元电荷的物质的摩尔数的摩尔数. 也是也是阴极或阳阴极或阳 极上转移的极上转移的电子的摩尔数电子的摩尔数。

什么是含单位元电荷的物质呢？什么是含单位元电荷的物质呢？ 对正离子对正离子 M z+ 如如、、对负离子对负离子 Az- 如如、、对电解质对电解质 如如 、、 、、 例例. 将将9648.5 c的电量分别通入稀的电量分别通入稀 H2SO4 、、 AgNO3 、、 CuCl2 、、BiCl3溶液中溶液中, 求在各阴极上析出的求在各阴极上析出的 H2 、、 Ag 、、Cu 、、Bi的摩尔数的摩尔数 解解 判断：电解池通过判断：电解池通过1F电量时，可以使电量时，可以使1mol含单位元电荷的电解质电解含单位元电荷的电解质电解√练习题：两个电解池练习题：两个电解池串连串连，电解质溶液分别为，电解质溶液分别为c＝＝1mol/L的的AgNO3和和CuSO4，阴极皆为，阴极皆为Pt电极，阳电极，阳极分别为极分别为Ag电极和电极和Cu电极通电一定时间后，测电极通电一定时间后，测得其中一个电解池阴极得其中一个电解池阴极Pt上有上有0.02mol的的 Ag析出，析出，则在另一个电解池的则在另一个电解池的Pt上必有上必有 mol的的Cu析析出。

出0.01q --- 通过溶液的总电量；通过溶液的总电量； q+ --- 正离子输送的电量正离子输送的电量 ; q - --- 负离子输送的电量负离子输送的电量 t+ --- 正离子的正离子的迁移数迁移数 ; t - --- 负离子的负离子的迁移数迁移数 --- 正离子的迁移速率正离子的迁移速率 ；； --- 负离子的迁移速率负离子的迁移速率 1. 对只有一种正负离子的电解质对只有一种正负离子的电解质§ 6-2 离子的电迁移离子的电迁移影响影响离子迁移速率离子迁移速率的因素有：的因素有： * 离子的本性（如电荷、离子半径等）离子的本性（如电荷、离子半径等） * 溶剂的性质（如溶剂的介电常数等）溶剂的性质（如溶剂的介电常数等） * 离子与溶剂的相互作用（如溶剂化、生成氢键等）离子与溶剂的相互作用（如溶剂化、生成氢键等） * 溶液浓度溶液浓度 * 温度温度* 电势梯度电势梯度 对给定的溶质、溶剂，在一定的温度和浓度下，对给定的溶质、溶剂，在一定的温度和浓度下，离子的迁移速率与电势梯度有关：离子的迁移速率与电势梯度有关： 、、 --- 为为单位电势梯度单位电势梯度下正、负离子的迁移速率，下正、负离子的迁移速率， 称为称为离子淌度离子淌度,m2·v-1·s-1，其值更能反映离子运动的本性。

其值更能反映离子运动的本性  淌度大的离子，其导电能力大淌度大的离子，其导电能力大如 、、 的的淌度比其它离子的要大，故其摩尔电导率也比其它离子淌度比其它离子的要大，故其摩尔电导率也比其它离子的摩尔电导率要大的摩尔电导率要大 从公式可以看出，迁移数体现了正、负离子迁移淌度从公式可以看出，迁移数体现了正、负离子迁移淌度的相对大小的相对大小同一种离子在不同的电解质溶液中的迁移同一种离子在不同的电解质溶液中的迁移数是不同的数是不同的2. 对含有多种正负离子的电解质对含有多种正负离子的电解质练习题：在一定温度下，强电解质练习题：在一定温度下，强电解质AB的水溶液中，的水溶液中，已知已知A＋＋和和B－－的运动速率在数值上存在的运动速率在数值上存在v＋＋＝＝1.5V－－的关系，则的关系，则B－的迁移数－的迁移数t－－＝＝A：：0.4 B：：0.5 C：：0.6 D：：0.7§ 6-3 电导及其应用电导及其应用 一．电导、电导率与摩尔电导率一．电导、电导率与摩尔电导率 电导电导（（ 或或 S ）） G --- 电导，导体的导电能力电导，导体的导电能力A --- 电极面积（电极面积（㎡㎡ ））l ---- 两电极间的距离两电极间的距离(m) 电导率电导率l / A ---- 电导池常数电导池常数 ( )   ---- 在相距在相距1m的两个面积均为的两个面积均为1㎡㎡的电极间电解质溶的电极间电解质溶 液的电导液的电导。

摩尔电导率摩尔电导率 式中式中 C ---- 电解质的浓度电解质的浓度  m ----- 把含有把含有1mol电解质电解质的溶液置于相距为的溶液置于相距为1m的面的面积为积为1m2两个平行电极之间的电导两个平行电极之间的电导. S·m2·mol-1练习：用同一电导池分别测定浓度为练习：用同一电导池分别测定浓度为0.01mol·L-1和和0.1mol·L-1的两个电解质溶液，其电阻分别为的两个电解质溶液，其电阻分别为1000 和和500 ，则它们的摩尔电导率之比为：，则它们的摩尔电导率之比为：a) 1:5 b ) 5:1 c) 10:5 d ) 5:10b例题例题1 : 298K时，用某一电导池测得时，用某一电导池测得 0.1 mol/L KCl溶液溶液的电阻为的电阻为 28.44   (  =1.29 s/m)，用同一电导池测得，用同一电导池测得 0.05 mol/L NaOH溶液的电阻为溶液的电阻为31.6   , 求求NaOH溶液的溶液的电导率和摩尔电导率电导率和摩尔电导率. 解：解：注意注意  m 的两种表示方法：的两种表示方法：第一种：是以第一种：是以1mol电荷电荷的量为基本单元的量为基本单元如如第二种：是以第二种：是以1mol电解质电解质的量为基本单元的量为基本单元如如这两种表示方法对这两种表示方法对1-1价型的电解质是一致的价型的电解质是一致的 如如例题例题2 ：： 298K时，用某一电导池测得时，用某一电导池测得 0.02 mol/L KCl溶液的电阻为溶液的电阻为 82.4   (   = 0.2765 s/m )，， 用同一电导池用同一电导池测得测得 0.0025 mol/L 的的 K2SO4 溶液的电阻为溶液的电阻为376   , 解：解：求求 和和 二二. . 摩尔电导率与浓度的关系摩尔电导率与浓度的关系  m 强电解质强电解质 弱电解质弱电解质 • C 0 时时, 所有电解质的导电能力达到最大所有电解质的导电能力达到最大 ,  m 有最有最大值大值 , 用符号用符号 表示，称为表示，称为 “极限摩尔电导率极限摩尔电导率”. • 强电解质的强电解质的 可通过作图外推而得到可通过作图外推而得到. • 弱电解质的弱电解质的 需用下列方法求得需用下列方法求得. 1. 强电解质的强电解质的 m随浓随浓 度的减小缓慢增大。

度的减小缓慢增大 2. 弱电解质的弱电解质的 m在低在低 浓度下，随浓度的减浓度下，随浓度的减 小而急剧增大小而急剧增大练习题：1、在、在25℃℃，无限稀释的水溶液中，摩尔电导率最大，无限稀释的水溶液中，摩尔电导率最大的正离子是：的正离子是：A：：Na＋＋ B：：1/2Cu2+ C：：1/3La3+ D：：H＋＋2、在、在25℃℃，无限稀释的水溶液中，摩尔电导率最大，无限稀释的水溶液中，摩尔电导率最大的负离子是：的负离子是：A：：I－－ B：：1/2SO42－－ C：：CH3COO－－ D：：OH－－3、在一定温度下，某强电解质的水溶液在稀溶液范、在一定温度下，某强电解质的水溶液在稀溶液范围内，电导率随电解质浓度的增加而围内，电导率随电解质浓度的增加而 ，摩尔电，摩尔电导率则随电解质浓度的增加而导率则随电解质浓度的增加而 DD增加减小表表5－－4三三. Kohlrausch. Kohlrausch（（科尔劳施科尔劳施））离子独立移离子独立移动定律动定律 定律内容定律内容: : 在无限稀的溶液中在无限稀的溶液中, , 所有的电解质所有的电解质 全部电离全部电离, , 离子间的一切相互作用力均可离子间的一切相互作用力均可 忽略忽略, , 离子在一定电场强度下的迁移速率离子在一定电场强度下的迁移速率, , 只取决于该种离子的本性只取决于该种离子的本性, , 与共存的其它与共存的其它 离子的性质无关离子的性质无关. . 推论推论1.如如 H2SO4 HAC2. 任何一种离子在指定的温度下任何一种离子在指定的温度下, 其极限摩尔电其极限摩尔电 导率有定值，表导率有定值，表6－－4. 例题例题. 弱电解质弱电解质 难溶盐难溶盐 练习题：练习题：1已知已知25℃℃无限稀释的溶液中，无限稀释的溶液中， 。

求求25℃℃无限稀释的溶液无限稀释的溶液中中2、在、在25 ℃℃无限稀释的无限稀释的LaCl3溶液中：溶液中：求：求：438.72×10－4 S• m2• mol－1146.24×10－4 S• m2• mol－1(1)(2)考试题：电解质溶液的摩尔电导率可看作是正负离子的摩考试题：电解质溶液的摩尔电导率可看作是正负离子的摩尔电导率之和，这一规律只适用于尔电导率之和，这一规律只适用于a) 强电解质强电解质 b) 弱电解质弱电解质 c)浓度为浓度为1mol·L-1的溶液的溶液 d) 无限稀释溶液无限稀释溶液d。