物理化學(xué)期末復(fù)習(xí)(醫(yī)學(xué)院)

1、物物 理理 化化 學(xué)學(xué)1161首頁首頁上頁上頁返回返回下頁下頁期末考試范圍期末考試范圍1 1、電化學(xué)、電化學(xué)2 2、動力學(xué)、動力學(xué)3 3、表面現(xiàn)象與分散系統(tǒng)、表面現(xiàn)象與分散系統(tǒng)簡明教程上簡明教程上例題例題、作業(yè)作業(yè)注意：注意：考試時間考試時間100min100min，考試要求自帶計算器，考場紀律，考試要求自帶計算器，考場紀律題型：題型：選擇題選擇題4040分，分，2 2分分/ /題題填空題填空題2020分，分，1 1分分/ /空空簡答題簡答題1010分，分，5 5分分/ /題題計算題計算題3030分，分， 3 3道題道題2電化學(xué)電化學(xué)研究化學(xué)現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間的相互關(guān)系以及研究化學(xué)現(xiàn)象和電現(xiàn)象之

2、間的相互關(guān)系以及化學(xué)能和電能相互轉(zhuǎn)化規(guī)律的科學(xué)化學(xué)能和電能相互轉(zhuǎn)化規(guī)律的科學(xué)化學(xué)能化學(xué)能 電能電能消耗外電進行的化學(xué)反應(yīng)，或者產(chǎn)生電能的消耗外電進行的化學(xué)反應(yīng)，或者產(chǎn)生電能的化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)電化學(xué)反應(yīng)電化學(xué)反應(yīng)化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)換，只有在電化學(xué)裝化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)換，只有在電化學(xué)裝置中才能實現(xiàn)。置中才能實現(xiàn)?；瘜W(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置原電池原電池電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置電解池電解池3電極的命名電極的命名原電池原電池電解池電解池正極是陰極正極是陰極( (還原反應(yīng)還原反應(yīng)) )正極是陽極正極是陽極( (氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)) )負極是陽極負極是陽極( (氧化反

3、應(yīng)氧化反應(yīng)) )負極是陰極負極是陰極( (還原反應(yīng)還原反應(yīng)) )對原電池常用正、負極命名；對原電池常用正、負極命名；對電解池常用陰、陽極命名。對電解池常用陰、陽極命名。4法拉第定律法拉第定律“當(dāng)電流通過電解質(zhì)溶液時，通過電極的電量當(dāng)電流通過電解質(zhì)溶液時，通過電極的電量與發(fā)生電極反應(yīng)的物質(zhì)的量成正比。與發(fā)生電極反應(yīng)的物質(zhì)的量成正比?！盕araday定律定律對電解反應(yīng)和電池反應(yīng)都適用對電解反應(yīng)和電池反應(yīng)都適用法拉第常數(shù)法拉第常數(shù) = 96485 C mol 1表示：表示：1 mol電子的電量為電子的電量為96485 C (電子的電量是一定的電子的電量是一定的)通常取值也可以用通常取值也可以用965

4、00 C5法拉第定律數(shù)學(xué)表達式法拉第定律數(shù)學(xué)表達式Q：通過電極的電量；通過電極的電量；n：電極反應(yīng)時得失電子的物質(zhì)的量電極反應(yīng)時得失電子的物質(zhì)的量若發(fā)生電極反應(yīng)的物質(zhì)的量為若發(fā)生電極反應(yīng)的物質(zhì)的量為1 mol，n的數(shù)值就等于的數(shù)值就等于該離子的價數(shù)。該離子的價數(shù)。例如：例如：1 mol Cu2+在電極上還原為在電極上還原為Cu需要需要2 mol電子，電子，n = 2 mol；1 mol Ag+在電極上還原為在電極上還原為Ag需要需要1 mol電電子，子，n = 1 mol。6用強度為用強度為0.025A的電流通過硝酸金的電流通過硝酸金(Au(NO3)3)溶液，當(dāng)溶液，當(dāng)陰極上有陰極上有1.20

5、g單質(zhì)單質(zhì)Au(s)析出時，試計算：析出時，試計算：(a)通過了多少電通過了多少電量？量？(b)需通電多長時間？需通電多長時間？(c)陽極上放出多少陽極上放出多少mol氧氣？氧氣？例例陰極陰極 陽極陽極電量電量 Q=nF=3*(1.20/197)*96500=1763 C時間時間 t=Q/I=1763/0.025=7.05*104 sO2摩爾數(shù)摩爾數(shù) x=(3/4)*(1.20/197)=4.57*10-3 mol33AueAu22333324H OeOH7可逆電池的電動勢可逆電池的電動勢以熱力學(xué)可逆過程的方式將化學(xué)能轉(zhuǎn)化以熱力學(xué)可逆過程的方式將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。為電能的裝置?；貞浺幌驴?/p>

6、逆過程：若系統(tǒng)恢復(fù)原狀的同時，回憶一下可逆過程：若系統(tǒng)恢復(fù)原狀的同時，環(huán)境也能恢復(fù)原狀而未留下任何永久性變化環(huán)境也能恢復(fù)原狀而未留下任何永久性變化可逆電池中，可逆電池中， GT,p = Wr ，兩極間的電勢差達，兩極間的電勢差達最大值，稱為該電池的最大值，稱為該電池的電動勢電動勢，用，用 E 表示。表示。,()rm T prGWnFE 8可逆電極可逆電極構(gòu)成可逆電池的電極，其本身必須是可逆的。構(gòu)成可逆電池的電極，其本身必須是可逆的?？赡骐姌O主要有如下三種類型：可逆電極主要有如下三種類型：第一類電極：包括金屬電極和氣體電極等第一類電極：包括金屬電極和氣體電極等第二類電極：包括微溶鹽電極和微溶氧化

7、物電極第二類電極：包括微溶鹽電極和微溶氧化物電極第三類電極：氧化還原電極第三類電極：氧化還原電極9金屬電極：金屬電極：將金屬浸在含有該種離子的溶液中將金屬浸在含有該種離子的溶液中構(gòu)成，表示為：構(gòu)成，表示為：M Mz+電極反應(yīng)為：電極反應(yīng)為：Mz+ + ze M 氫電極、氧電極和氯電極：氫電極、氧電極和氯電極：分別將被分別將被H2、O2或或Cl2氣體沖擊著的氣體沖擊著的Pt片浸入含有片浸入含有H+、OH 、Cl 的溶液的溶液中構(gòu)成，表示為：中構(gòu)成，表示為：(Pt)H2 H+ 或或 (Pt)H2 OH (Pt)O2 OH 或或 (Pt)O2 H2O, H+電極反應(yīng)電極反應(yīng)(O2例例) 為：為： O

8、2 2H2O + 4e 4OH O2 + 4H+ + 4e 2H2O金屬電極與氣體電極金屬電極與氣體電極10微溶鹽電極和微溶氧化物電極微溶鹽電極和微溶氧化物電極微溶鹽電極：微溶鹽電極：將金屬覆蓋一薄層該金屬的一種微溶將金屬覆蓋一薄層該金屬的一種微溶鹽，然后浸入含有該微溶鹽負離子的溶液中構(gòu)成，最常鹽，然后浸入含有該微溶鹽負離子的溶液中構(gòu)成，最常用的微溶鹽電極有甘汞電極和銀用的微溶鹽電極有甘汞電極和銀-氯化銀電極，分別表示氯化銀電極，分別表示為：為：Hg-Hg2Cl2 Cl 和和 Ag-AgCl Cl 電極反應(yīng)為：電極反應(yīng)為： Hg2Cl2 + 2e 2Hg + 2Cl AgCl + e Ag +

9、 Cl 微溶氧化物電極：微溶氧化物電極：以汞以汞-氧化汞電極為例氧化汞電極為例酸性：酸性：Hg-HgO H+HgO + 2H+ + 2e Hg + H2O堿性：堿性：Hg-HgO OH HgO + 2H2O + 2e Hg + 2OH 11電池表示法電池表示法對一個電池若都要象原來一樣畫圖表示不方便對一個電池若都要象原來一樣畫圖表示不方便科研，所以人們規(guī)定了電池的科學(xué)表示方法?？蒲?，所以人們規(guī)定了電池的科學(xué)表示方法。1、以化學(xué)式表示電池中各物質(zhì)的組成，并注明相態(tài)，、以化學(xué)式表示電池中各物質(zhì)的組成，并注明相態(tài)，對氣體要求注明壓力，溶液注明濃度。對氣體要求注明壓力，溶液注明濃度。2、以、以“ ”表

10、示不同物相之間的界面，鹽橋用表示不同物相之間的界面，鹽橋用“ ”表示表示(連連接電池中的兩種溶液，以消除溶液接界處的電勢接電池中的兩種溶液，以消除溶液接界處的電勢)。3、各化學(xué)式和符號的排列順序要真實反映電池中各種、各化學(xué)式和符號的排列順序要真實反映電池中各種物質(zhì)的接觸次序。物質(zhì)的接觸次序。4、電池中的負極寫在左方，正極寫在右方。、電池中的負極寫在左方，正極寫在右方。12電池表示法電池表示法寫做：寫做：寫做：寫做：(Pt)H2(g, p) HCl(m1) CuSO4(m2) Cu(s)Zn(s) ZnSO4 (m1) CuSO4(m2) Cu(s)左右E13擴散過程為不可逆過程，因此液體接界電

11、勢的存在會擴散過程為不可逆過程，因此液體接界電勢的存在會破壞電池的可逆性。破壞電池的可逆性?！胞}橋法鹽橋法”可基本上消除電池中的液體接界電勢：在可基本上消除電池中的液體接界電勢：在兩溶液之間放置一另外溶液，以兩個液體接界代替一個液兩溶液之間放置一另外溶液，以兩個液體接界代替一個液體接界。常用鹽橋有體接界。常用鹽橋有KClKCl、NHNH4 4NONO3 3。K+和和Cl 的遷移數(shù)很近，界的遷移數(shù)很近，界面上產(chǎn)生的液體接界電勢很小，面上產(chǎn)生的液體接界電勢很小，而且兩個數(shù)值很小的接界電勢又而且兩個數(shù)值很小的接界電勢又常常符號相反，因此大大降低了常常符號相反，因此大大降低了液體接界電勢（液體接界電勢

12、（1-2mV）。）。鹽橋鹽橋14電池表示式與電池反應(yīng)的互譯電池表示式與電池反應(yīng)的互譯電池表示式電池表示式 電池反應(yīng)電池反應(yīng)只需寫出左側(cè)發(fā)生氧化作用、右側(cè)發(fā)生還原作用只需寫出左側(cè)發(fā)生氧化作用、右側(cè)發(fā)生還原作用的電極反應(yīng)，然后相加可得。的電極反應(yīng)，然后相加可得。例：例： (Pt)H2(g, p) H2SO4(m) Hg2SO4(s) Hg(l)( (左側(cè)左側(cè)) )負極反應(yīng)：負極反應(yīng)： H2 2e 2H+ ( (右側(cè)右側(cè)) )正極反應(yīng)：正極反應(yīng)： Hg2SO4 + 2e 2Hg + SO42 電池反應(yīng)：電池反應(yīng)： H2(g) +Hg2SO4(s) 2Hg(l) + H2SO4(m)15電極電勢的能斯

13、特公式電極電勢的能斯特公式顯然，電極電勢的本質(zhì)是一特定電池的電動勢顯然，電極電勢的本質(zhì)是一特定電池的電動勢。仍以仍以 (Pt)H2(g, p) H+(a = 1) Cu2+(a) Cu(s)為例：為例：負極反應(yīng)：負極反應(yīng)： H2 2e 2H+ 正極反應(yīng)：正極反應(yīng)： Cu2+ + 2e Cu電池反應(yīng)：電池反應(yīng)： H2(p) +Cu2+ 2H+(a = 1) + Cu該電池電動勢的能斯特方程為：該電池電動勢的能斯特方程為：222()()ln2()()a Ha CuRTEEFa Ha Cu 22()()1()1a Hp Hpa H16電極電勢的能斯特公式電極電勢的能斯特公式2()CuCuE222()

14、()()ln2()RTa CuCuCuCuCuFa Cu公式改寫成：公式改寫成：其中：其中：()()lnln()()RTaRTanFanFa還原態(tài)氧化態(tài)氧化態(tài)還原態(tài)推廣到任意電極：推廣到任意電極：稱為標準電極電勢，稱為標準電極電勢，又稱還原電極電勢又稱還原電極電勢17判斷反應(yīng)趨勢判斷反應(yīng)趨勢電極電勢的高低反映了電極中反應(yīng)物質(zhì)得失電子電極電勢的高低反映了電極中反應(yīng)物質(zhì)得失電子的能力。的能力。電勢越低，越易失去電子電勢越低，越易失去電子；電勢越高，越易電勢越高，越易得到電子得到電子。因此，可根據(jù)相關(guān)電極電勢數(shù)據(jù)判斷反應(yīng)。因此，可根據(jù)相關(guān)電極電勢數(shù)據(jù)判斷反應(yīng)進行的趨勢。例如，一種金屬能否從溶液中置換出另進行的趨勢。例如，一種金屬能否從溶液中置換出另外一種金屬。外一種金屬。( (電極電勢電極電勢 判斷判斷) )注意：一定溫度下，注意：一定溫度下， 和和 及及 a 有關(guān)有關(guān)1825 C，有溶液：有溶液：a(Sn2+) = 1.0，a(Pb2+) = 0.1; ;當(dāng)將金屬當(dāng)將金屬PbPb放入溶液時，能否從溶液中置換出放入溶液時，能否從溶液中置換出SnSn？已知：已知： (Sn) = 0.136 V； (P