电化学基本概念

第五章电化学基本要求1.理解电解质溶液的导电机理。理解离子的电迁移和迁移数的概念和物理意义。2.理解电导率、摩尔电导率的定义和物理意义，以及它们之间的相互关系，掌握相关的计算。3.理解电导与离子浓度的关系、离子独立运动定律，掌握有关计算和应用。4了解电导测定的应用。理解电解质溶液的活度、平均活度系数、平均浓度和离子强度的定义，并掌握有关的计算，掌握Debye-huckel极限公式。5掌握可逆电池的基本概念和电池的书写规则。6了解电池电动势的产生机理，理解用盐桥消除液体接界电势的原理。7理解可逆电池电动势和电极电势的测定原理，掌握它们的计算和有关的应用。8了解电解过程的有关基本概念和基本原理，理解电极产生极化的原因。9了解电化学在生物学中的应用。第一节电化学基本概念一.电子导体与离子导体导体能够导电的物体第一类导体：依靠电子的定向迁移来导电，又称电子导体，如金属、石墨等。

主要特征：温度升高，导电能力下降

第二类导体：依靠离子的定向迁移来导电，又称离子导体，如电解质溶液或熔融电解质等。

主要特征：温度升高，导电能力增强二、原电池与电解池电解池：电能转化为化学能的电化学装置原电池：化学能转化为电能的电化学装置电化学装置化学能和电能相互转换的装置

电解池和原电池均由电极和电解质溶液组成阳极：发生氧化反应的电极阴极：发生还原反应的电极正极：电势高的电极负极：电势低的电极电极命名电化学约定物理学约定阴极阳极e+e电解池阳极阴极ee原电池H2Cl2H+ClH+Cl

电解池中与外电源负极相接的电极，电势较低，故为负极，发生还原反应，所以也是阴极；与外电源正极相接的电极，电势较高，为正极，发生氧化反应，所以也是阳极。原电池中发生氧化作用的阳极，有多余的电子输出至外电路，故为电势较低的负极；发生还原作用的阴极，从外电路接受电子，故为电势较高的正极。H+Cl- 在电解质溶液（例HCl）中插入二个铂电极（惰性电极）接上电源，回路中有电流通过，其导电过程：（1）电子从负极流出（2）在阴极上交换电子

2H++2e-

H2（还原反应）

H+向阴极迁移（3）在阳极上交换电子

2Cl––2e-

Cl2（氧化反应）

Cl–向阳极迁移（4）电子从阳极流回正极PtPtEee电解质溶液导电机理三、法拉第电解定律

1833年，法拉第（Faraday）在大量实验基础上，归纳出了电流通过电解质溶液时，电极上发生反应的物质的量与通过的电量之间的关系：（1）电解时，在任一电极上发生化学反应的物质的量与通入的电量成正比；（2）在几个串联的电解池中通入一定的电量后，各个电极上发生化学反应的物质的量相同。

或Q：电解时通过的电量；n：电极上参加反应的物质B的物质的量：z：电极反应中的电子计量系数；F：法拉第常数

注意：电化学中，元电荷e是指一个质子或一个电子的电荷绝对值，为物质的量的基本单元，如H+、

、

等。法拉第常数F

1mol元电荷所具有的电量法拉第定律没有使用的限制条件，在任何温度和压力下都能适用,是自然界中为数不多的最准确定律之一。例1在一含有CuSO4溶液的电解池中通入2.0A直流电482s，问有多少质量的铜沉积在阴极上？解：通入的电量Q为阴极电极反应：Cu2++2e-

Cu因此，沉积在电极上的铜的质量m为电极上参加反应的物质Cu2+的物质的量n为四、离子迁移数（一）离子的电迁移现象离子的电迁移：在电场作用下，离子的定向运动接通电源，通入4mol电子的电量。4mol的正离子在阴极发生还原反应，4mol的负离子在阳极发生氧化反应。同时，溶液中的离子作定向移动。由于电解质溶液内部电量的输运是由正负离子共同担当的，且随每种离子迁移速率的不同，各自输运的电量也不尽相同。从而造成电解质在两极附近的溶液中浓度变化的不同。阴极通电前阳极阴极区阳极区中间区++++++++++++++++++1.正负离子迁移速率相等，各自分担一半导电任务阴极迁移情况阳极阴极区阳极区中间区++++

++++++++++++++阴极阳极阴极区阳极区中间区

++++++++++

++++++++迁移结果通电结束后，中间区溶液浓度没有变化，阴极区和阳极区浓度发生了相同的变化，各减少了2mol正负离子。2.正离子的迁移速率是负离子的三倍，承担3/4导电任务阴极迁移情况阳极阴极区阳极区中间区

++++++++++++++++++阴极阳极阴极区阳极区中间区

+++++++++++

+++++++迁移结果通电结束后，中间区浓度保持不变，阴极区和阳极区溶液的浓度发生了不同的变化，阴极区减少了1mol正、负离子，阳极区减少了3mol正、负离子。（1）通过溶液的总电量Q等于正离子迁移的电量Q＋和负离子迁移的电量Q－之和。结论：（2）（二）离子迁移数离子