物理化学：7.1 法拉第（Faraday）定律

1、2021/3/20,1,7.1 法拉第（Faraday）定律,一、电化学中主要考虑的两类导体 1. 电子导体： 只传递电子而不发生化学反应，如金属导体。 特点：T，R（原子热运动加剧阻碍电子的定向运动,2021/3/20,2,2. 离子导体： 在溶液内部通过离子定向迁移来导电； 在电极与溶液界面处则依靠电极上的氧化-还原反应得失电子来导电。 特点：T，R（粘度，离子运动，离子水化作用,2021/3/20,3,二、关于电极的一些基本规定,1. 按电极电位的高低分：电位高者为正极； 电位低者为负极。 并规定外电路中电流方向：正极 负极 2. 按电极反应分：发生氧化反应者为阳极； 发生还原反应者为阴

2、极。 3. 一般地，对原电池的电极称正极或负极； 对电解池的电极称阳极或阴极,2021/3/20,4,例如：原电池,左电极：H2发生氧化反应 H2 2e 2 H+ 右电极：Cl2发生还原反应 Cl2 + 2e 2 Cl 外电路中电子流动方向： 左极 右极 外电路电流方向： 右极 左极 右极为正极，左极为负极,原电池： 正极，还原反应 负极，氧化反应,2021/3/20,5,电解池,左电极，H+ 还原反应 2 H+ + 2e H2 右电极：Cl 氧化反应 2 Cl 2e Cl2 电解池,阳极，氧化反应（接外电源正极） 阴极，还原反应（接外电源负极,2021/3/20,6,共性： 无论是原电池还是

3、电解池，电解液中： 阳离子向还原电极（发生还原反应的电极）定向迁移； 阴离子向氧化电极（发生氧化反应的电极）定向迁移。 电流在溶液中的总传导是由阴、阳离子的定向迁移共同承担的,2021/3/20,7,三、法拉第定律,法拉第定律是经大量实验事实的总结，于1834年由法拉第得到。 有两层含义： i）m Q （电极反应物质的量正比于通过电解液的电量）； ii）串联电解池，各电极上起等当量反应（通过的电量相等,2021/3/20,8,例：金属离子 M Z+ 在阴极还原成 M ： M Z+ + Z e M,2021/3/20,9,其中 F 为常数：Faraday 常数 1mol 电子电量的绝对值： F

4、= Le0 = (6.0221023/mol ) ( 1.60221019C ) = 96484.6 C / mol 一般地： F = 96500 C/mol 需牢记,2021/3/20,10,对于Faraday 定律 Q = nZF 的几点说明 i）适用范围：纯离子导体；不受 T、P、溶剂性质、电解 池大小形状限制； ii）电流效率：由于电极上可能有副反应，实际得到的某反应产物的量往往小于由 Faraday定律计算得到的值，两者之比值即电流效率,2021/3/20,11,iii）由于 F = 96500 值较大，所以： a. 用电解法制备、生产时，耗电量很大，原因在于 Q = nZF 大； b. 反之，用电分析法检测物质时，信号灵敏（n虽微小，但对应的 Q 较大）； c. 库仑分析： 通过测定通电量 Q 阴极上金属沉积量（精确、微量分析,2021/3/20,12,那么，在电化学中是如何精确测量通过电解池的电量 Q 的呢,四、电量计（库仑计,1. 银（Ag）电量计,2021/3/20,13,基于法拉第定律，串联的电解池，各电极等当量反应，通过电量相等,将 Ag 电量计串联于电路，则阴极反应,称重通电前后阴极 Ag 的重量变化 W ( g ), 则通电量,Ag+ + e Ag,2021/3/20,14,2021/3/20