物理化学电子教案-第七章电化学

物理化学电子教案—第七章电化学电能

化学能电解电池电化学主要是研究电能和化学能之间的相互转化及转化过程中有关规律的科学。2023/7/1课时安排（10学时）第七章电化学理论课（大班）6学时讨论课（小班）2学时考试2学时(课外）2023/7/1电化学的研究内容和方法电解质溶液：（§7.1--§7.4）

电解质溶液热力学性质导电性质离子平均活度离子平均活度系数离子导体导电能力的表征2023/7/1电化学的研究内容和方法电化学系统：（§7.5--§7.9--§7.12）

电化学系统原电池电解池热力学能斯特方程无电流通过时的性质动力学超电势有电流通过时的性质电化学反应速率的规律2023/7/1本章教学的基本要求☆了解电解质溶液及其电化学系统研究的内容与方法☆了解强电解质和弱电解质的概念☆理解电导、电导率、摩尔电导率的定义及应用☆了解离子迁移数、离子电迁移率的概念☆理解电解质的活度、离子平均活度和离子平均活度因子的概念☆理解离子强度的定义，会计算电解质溶液的离子强度☆理解离子独立运动定律及应用☆了解德拜-休克尔极限定律及离子氛模型电解质溶液部分2023/7/17.1电解质的导电机理及法拉弟定律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变化C.温度升高，电阻也升高D.导电总量全部由电子承担又称电子导体，如金属、石墨等。1.第一类导体一、导电机理（两类导体）2023/7/1导电机理（两类导体）A.正、负离子作反向移动而导电B.导电过程中有电极反应发生C.温度升高，电阻下降D.导电总量分别由正、负离子分担⒉第二类导体又称离子导体，如电解质溶液、熔融电解质等。*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。2023/7/1二、两种电化学装置电能

化学能galvaniccell原电池化学能

电能electrolyticcell电解池2023/7/1电极的命名和对应原则(1)电势高为正极，电势低为负极(2)电极发生氧化反应为阳极，发生还原反应为阴极(3)电极命名的对应关系原电池电解池正极是阴极（还原反应）负极是阳极（氧化反应）正极是阳极（氧化反应）负极是阴极（还原反应）2023/7/1三、腊法拉巷第定娃律Fa童ra奥da练y’s怠L板aw⒈厌在电演极界朝面上梦发生桐化学培变化经物质籍的质春量与税通入秘的电易量成鬼正比尾。⒉通电圾于若阁干个着电解樱池串包联的阵线路雨中，俯当所呜取的粗基本墨粒子沫的荷粪电数味相同剥时，在各淡个电喇极上秀发生裹反应害的物食质，肤其物税质的歌量相聋同，析严出物歪质的巨质量龄与其塔摩尔河质量惨成正耳比。20甲23脱/6索/2棵6法拉年第定补律的瞎数学夫表达床式取电马子的采得失探数为z，通入跪的电港量为Q，则电咬极上缝发生票反应薄的反之应进慕度为时：电极次上发蒙生反裂应的优物质酒的量沸为n时：20华23良/6裁/2篇6法拉斯第常睛数F=L·e法拉第常数在数值上等于1mol元电荷的电量。已知元电荷电量为=6看.0抢22宵×1你023mo章l-1×1渣.6免02誉2×计10-1鹿9C=9辈64淘84恭.6C·mo惯l-1≈9烘65轨00C·限mo凝l-120恰23似/6笨/2获6法拉浩第定叠律的胸意义⒈狐是电吵化学旺上最术早的裹定量装的基腹本定着律，钻揭示谦了通述入的愤电量呈与析岭出物拳质之汇间的哪定量峡关系白。电久路中塘通过翁的电定量用本电量潮计或意库仑气计进肉行测鲁量，嚷如银陶电量雹计、责铜电访量计姜等。⒉沃该定盛律在砌任何泳温度翅、任维何压别力下安均可形以使昏用。⒊蓝该定对律的乒使用今没有即什么策限制松条件拨。20秆23朴/6姥/2彩6荷电涨粒子缴基本主单元小的选掘取例题：

通电于 溶液，电流强度，

析出 。已知。求：⑴通入电量

；⑵通电时间；⑶阳极上放出氧气的物质的量。20箱23符/6貌/2控6荷电竖粒子惨基本财单元喉的选界取根据笛法拉殊第定畜律，漏通电脚于若词干串坦联电泄解池成中，循每个焰电极相上析津出物督质的汁物质农的量临相同拒，这允时，典所选挤取的他基本庄粒子析的荷赚电绝漠对值券必须笼相同染。例蹦如：荷一价电阴极 阳极荷三价电阴极

阳极荷二价电阴极

阳极20纸23知/6烫/2培6荷电惯粒子宽基本溪单元程的选良取解法昂一取基本粒子荷单位电荷：即20提23限/6录/2静6荷电缎粒子蓄基本辫单元谱的选站取解法菌二⑵t同上取基本粒子荷3个基本电荷：即Au，20聋23卷/6缴/2糖67.偿2电解新质溶代液导箱电能舟力的溉表征关--铸离子龙的迁真移数离子舞的电颜迁移同现象电迁缝移率销和迁近移数离子狠迁移究数的教测定20冠23放/6险/2迷6一、穷离子虹的电扮迁移胸现象电迁锁移：离泼子在资电场核作用拌下的饲定向后运动20哨23聋/6栏/2绑6二、投离子降的电仔迁移哭率（夺离子证淌度io裁ni去c犯mo粥bi锋li寨ty）（1岁）单尽位电付位梯盾度（灯电场氧强度视）时迷离子忌迁移右的速截率。插它的泥单位峡是躺。（2组）电漂迁移兵率的误数值宝与离辰子本鞠性、伴电位肥梯度度、溶并剂性状质、但温度娘等因存素有乱关，挖可以宜用界搭面移员动法皱测量慰。（3权）在慢常温要下无目限稀位释水钟溶液值中H+和OH-的极架限电姨迁移拉率较振大。做见课凉本P5表7薪.2董.1羞。20类23击/6婶/2苍6三、疗离子碧迁移浩数把离子B所运载的电流与总电流之比称为离子B的迁移数（transferencenumber）用符号表示。是量纲为1的量，数值上总小于1。由于第正、吐负离宜子移壶动的翼速率补不同酬，所揪带的谎电荷茅不等剧，因末此它弊们在维迁移斤电量塌时所贞分担尝的分拢数也卖不同剂。其定走义式个为：20雁23读/6找/2匹6迁移饺数在剃数值傲上还艺可表蹲示为您：负离子应有类似的表示式。如果溶液中只有一种电解质，则：如果溶液中有多种电解质，共有i种离子，则：离子宋迁移脾数的膜定义20蜓23闷/6阁/2客6四、亮迁移月数的芒测定葱方法1．颂希托神夫（Hi虑tt羡or优f）法（1碑）Hi驴tt壮or贪f迁移送管中伪装入比电解买质溶鱼液，广接通劝过直档流电泛解装稠置。（3鬼）分杨析阴面极部拥（或己阳极猴部）东溶液州，根诸据输嗓入的残电量粗和极嫌区浓车度的肥变化奋，计黄算离纹子的疮迁移蛙数。（2替）正帝、负语离子别定向倾迁移久，电梦极上币发生煤反应奇。电杨极附奴近溶聋液浓身度发陶生变垄化，扭中部包基本漫不变旷。20呈23协/6燃/2舟6迁移珍数的掏测定挖方法20啄23线/6雄/2面6迁移趴数的聋测定慨方法Hi煌tt福or江f法中介必须棋采集宝的数跳据：1.通入的电量，由库仑计中称重阴极质量的增加而得，例如，银库仑计中阴极上有0.0405gAg析出，2.电解丸前含博某离恒子的安物质慌的量n(起始雪）。3.电瘦解后武含某黄离子革的物阳质的员量n(终了桌）。4.写出瓜电极兆上发姓生的竟反应，判煮断某握离子使浓度备是增泉加了售、减奥少了企还是价没有初发生矛变化拌。5.判随断离昂子迁移判的方谨向。20我23膛/6宣/2桐6迁移历数的还测定可方法例题：在Hittorf迁移管中，用Cu电极电解已知浓度的溶液。通电一定时间后，串联在电路中的银库仑计阴极上有 析出。阴极部溶液质量为 ，据分析知，在通电前其中含 ，通电后含 。试求和的离子迁移数。20怜23搭/6小/2脉6迁移鼻数的荡测定挠方法解法1：先求的迁移数，以为基本粒子，已知：阴极上还原，使浓度下降迁往阴极，迁移使阴极部增加，20怪23浑/6海/2遭6迁移雄数的养测定吗方法解法2

先求的迁移数，以为基本粒子。阴极上不发生反应，电解不会使阴极部离子的浓度改变。电解时迁向阳极，迁移使阴极部减少。20云23秒/6佛/2激6在界移法的左侧管中先放入 溶液至面，然后小心加入HCl溶液，使面清晰可见。2．界面内移动银法举惕例通电后，向上面负极移动，淌度比小，随其后，使界面向上移动。通电一段时间后，移动到位置，停止通电。界移质法比盐较精零确，哄也可缩慧用来咬测离母子的随淌度饺。根据男毛细猫管的桶内径麦、液代面移留动的撒距离牛、溶沉液的抚浓度捆及通园入的均电量歌，可暴以计否算离竿子迁夕移数言。20拢23然/6肉/2裹62．界面献移动澡法20炸23滑/6逝/2茎62．界面她移动忍法设毛细管半径为，截面积与之间距离为，溶液体积 。迁移的电量为，的迁移数为：在这却个体镇积范习围内贝，迁迁雹移的涝数量矮为坛，20巧23偿/6必/2路67.嘱3电导盗、电崖导率染和摩泰尔电疲导率电导均、电迎导率施、摩艺尔电筝导率趣的定蜜义电导扭的测授定电导贡率、控摩尔做电导倾率与梯浓度嫌的关臭系离子付独立赞移动嫌定律电导突测定溜的一未些应别用20蔽23软/6脏/2站6一、屑电导顽、电饺导率衰、摩系尔电帮导率临的定穿义电导寄（el倚ec旗tr损ic捆c辫on萍du报ta吃nc催e）电导是电阻的倒数，单位为或。电导与导体的截面积成正比，与导体的长度成反比：20雷23竖/6镇/2烂6电导减、电吹导率坟、摩细尔电燥导率电导蛙率（el秃ec制tr泻oly他ti痒cco求nd常uc傲ti亮vi籍ty）因为比例系数称为电导率。电导率相当于单位长度、单位截面积导体的电导，单位是 或。电导运率也乘就是掘电阻找率的凶倒数垮：20习23南/6顽/2混6电导纳、电股导率依、摩毫尔电良导率摩尔驳电导根率（mo长la农r厅co麻nd烫uc透ti桐vi陷ty）在相谷距为坊单位床距离笼的两跃个平狭行电业导电裙极之春间，倚放置姻含有1mo指l电解锅质的亩溶液曲，这投时溶扫液所叠具有纵的电书导称压为摩泛尔电字导率盖，纵单位足为降。是含有1mol电解质的溶液的体积，单位为 ，是电解质溶液的浓度，单位为。20牵23岸/6象/2按6基本项质点堂的选蜻取摩尔边电导闭率必煎须对存应于蓝溶液堵中含项有1mo杀l电解适质，脾但对基电解谢质基升本质巩点的泄选取祖决定讨于研干究需习要。例如，对 溶液，基本质点可选为 或 ，显然，在浓度相同时，含有1mol溶液的摩尔电导率是含有1mol溶液的2倍。即：为了望防止翻混淆祖，必得要时合在雨后说面要道注明窑所取核的基娘本质饥点。20戒23这/6粗/2裤6二、王电导睬的测忌定几种客类型棉的电冻导池吃：电导今池电泊极通宪常用匪两个雀平行摆的铂区片制稍成，攻为了冤防止辽极化趟，一单般在醉铂片己上镀认上铂株黑，宏增加直电极狭面积智，以呼降低寇电流避密度联。20妇23倍/6驶/2鹊6电导草的测单定电导片测定肚的装鸭置电导誓测定座实际解上测粗定的翁是电殊阻，骂常用屡的韦斯席顿电与桥如图霸所示售。

AB为均匀的滑线电阻，为可变电阻，并联一个可变电容以便调节与电导池实现阻抗平衡，M为放有待测溶液的电导池，电阻待测。I是频费率在10床00Hz左右搂的高某频交倍流电凤源，G为耳愤机或底阴极奴示波给器。20横23奴/6写/2忽6电导犬的测刊定20丈23录/6吨/2变6电导氧的测每定接通贡电源精后，碌移动C点，罗使DG制C线路摆中无去电流省通过关，如丘用耳路机则勾听到波声音付最小粘，这观时D，盾C两点莲电位具降相副等，滤电桥讽达平宜衡。饲根据横几个蹈电阻盛之间绪关系怀就可坟求得竖待测腥溶液石的电转导。20牛23如/6察/2鞋6电导扎池常宅数（ce瓜ll庸c词on芳st插an仇t）电导池常数 单位是。因为两电极间距离和镀有铂黑的电极面积无法用实验测量，通常用已知电导率的KCl溶液注入电导池，测定电阻后得到。然后用这个电导池测未知溶液的电导率。20窗23窃/6奋/2画6三、枣电导蝴率与弱浓度纱的关您系20妇23陷/6奸/2武6四、讨摩尔犯电导丽率与丢浓度撑的关买系由于惧溶液会中导光电物羞质的译量已喷给定补，都下为1mo际l，所以涛，当浓度映降低时，同粒子哲之间懂相互严作用幕减弱缝，正熔、负稼离子竿迁移属速率酷加快巾，溶吉液的摩尔感电导苏率必须定升派高。但得不同商的电面解质译，摩传尔电遥导率哀随浓沃度降机低而泻升高萌的程旬度也宰大不丛相同革。20饲23晃/6瓣/2望6随着及浓度洞下降句，谈升稻高，絮通常游当浓旧度降索至融以下趴时，壳与萌之缠间呈记线性泼关系漆。德泪国科路学家Ko爱hl姿ra度us协ch总结窑的经前验式畅为：Ko药hl幸ra皆us饼ch（1笑）强分电解联质的脏与c的关撒系是与歼电解板质性将质有期关的竟常数壳。将令直线蛙外推徒至招，串得到汉无限挤稀释她摩尔衔电导狼率朽。20公23戚/6贴/2瘦6强电颤解质碗的窃与c的关艳系20纤23蛙/6循/2但6（2吩）弱电解坊质的厕与c的关弦系随着特浓度田下降爪，拍也大缓慢柴升高丢，但傲变化访不大以。当幕溶液组很稀疾时，申与症不么呈线票性关领系，攻等稀锈到一央定程杆度，物迅速鲁升高团，见明的身与漠的惰关系琴曲线顷。弱电卖解质车的愈不杀能用巴外推喊法得学到。20翼23周/6月/2大6五、肥离子炊独立保移动框定律德国闸科学拼家Ko累hl市ra蒜us谜ch根据衡大量乐的实炊验数领据，台发现雄了一务个规壮律：在无耍限稀考释溶季液中终，每针种离覆子独秤立移符动，熄不受苍其它员离子亭影响穗，电遗解质蔽的无饲限稀甚释摩顾尔电纵导率隐可认恶为是带两种叫离子晴无限蜜稀释桶摩尔郊电导万率之焦和：这就闸称为Ko删hl扫ra腰us统ch离子栏独立铸移动驱定律。这津样，狸弱电水解质养的磁可以肯通过桶强电倘解质地的哑或从糊表值爷上查咐离子云的色求映得。20苍23的/6殃/2选6离子诱独立惜移动脏定律（1侧）无另限稀铸释时洗离子犯的导蕉电能披力怖取决洲于离泥子本崇性，趴与共过存的控其它虹离子蔑无关箱。P1睛2(2贡)H+，O旗H-的极锤限摩换尔电虫导较烈大(3辽)弱疏电解绸质极聋限摩材尔电赞导的身求解20掀23疏/6牌/2挪6六、款电导喇测定涝的一晒些应锡用（1最）娱检验甲水的魂纯度纯水本身有微弱的解离，和的浓度近似为， ，查表得，这样，纯水的电导率应为事实上，水的电导率小于就认为是很纯的了，有时称为“电导水”，若大于这个数值，那肯定含有某种杂质。20句23经/6仿/2右6电导顽测定邮的一咸些应绩用去除堡杂质让的方板法较鸦多，取根据锯需要蚂，常驶用的禽方法阀有：(1)用帜不同糕的离茂子交抛换树切酯，删分别狂去除心阴离财子和屯阳离英子，扶得去厘离子照水。(2)用石英器皿，加入 和 ，去除 及有机杂质，二次蒸馏，得“电导水”。普通的蒸馏水中含有和玻璃器皿溶下的硅酸钠等，不一定符合电导测定的要求。20涨23纹/6热/2柜6电导蕉测定旺的一租些应颤用(2)计盟算弱小电解抽质的虑解离氧度和扶解离祸常数设弱拜电解总质AB解离写如下栗：以谣作图洗，从赵截距狮和斜航率求酸得太和阔值术。这瘦就是洪德籍企俄国纲物理挣化学聪家Os众tw区al核d提出公的定突律，点称为Os底tw杨al如d稀释兔定律（Os金tw降al令d’碗s俘di京lu动ti艰on的l圈aw）。20集23逆/6例/2热6电导店测定裤的一栋些应崇用（3）测屈定难奇溶盐侄的溶趴解度1．膝难溶扇盐饱婶和溶惨液的低浓度羞极稀毯，可富认为举，休的值惹可从唉离子尾的无月限稀胳释摩烫尔电填导率悬的表炒值得钞到。运用摩尔电导率的公式就可以求得难溶盐饱和溶液的浓度。2．染难溶鸦盐本厅身的叛电导冒率很柳低，微这时椒水的程电导参率就禾不能德忽略喇，所阴以：20克23易/6曾/2院6电导吨测定镇的一时些应复用（4品）电代导滴之定在滴浓定过财程中经，离胳子浓域度不禾断变温化，僻电导廊率也活不断沿变化锄，利恰用电趟导率摇变化抵的转宗折点碧，确些定滴汪定终轮点。痒电导浮滴定茧的优客点是不用喉指示虑剂，对亲有色架溶液话和沉薯淀反遣应都茅能得臭到较形好的姓效果订，并离能自把动纪柄录。失例如未：20备23翼/6诊/2厌6电导祸测定延的一咬些应扒用1.用Na瓦OH标准暴溶液扰滴定HC生l2.用Na必OH滴定HA蜓c3.用 滴定 ，产物 均为沉淀20医23肉/6霜/2涨67.验4电解暴质溶耕液的梅热力众学性水质注：傅电解雹质溶确液中粘的溶莫质通锁常全恨部或龟部分帅解离券成正凉、负厉离子昏，它洁与分屿子溶唤液不弱同，枯正、牌负离健子间嚷的静告电作匙用属女于长辽程力苗，因撞此即壁使很室稀的五电解奸质溶顷液仍弱偏离传理想虑稀溶丛液所会遵循番的热纠力学帖规律俩，所坐以在缠讨论渗电解千质溶蕉液的她平衡奖问题隙必须橡引入离子有平均加活度银和离步子平道均活坑度因拒子以绳及电览解质扛溶液限理论等新泳概念君。电解犁质的狼平均盒离子梁活度归因子疯及德底拜-隔休克白尔极较限公厘式20夫23锣/6生/2学6一、因平均愧活度企和平绣均活晓度因毒子对任赴意价括型电致解质20泊23券/6览/2宾6平均侦活度芬和平眨均活催度因欠子定义网：离子梁平均堡活度虹（me袋an温a融ct鲜iv堤it渔y匠of征i虾on开s）离子镇平均伶活度功系数稳（me凑an豆a融ct宿iv泊