三電化學(xué)現(xiàn)象普遍存在ppt課件

1、 三、電化學(xué)現(xiàn)象普遍存在三、電化學(xué)現(xiàn)象普遍存在(a) (a) i i i i i i為帶電為帶電荷粒子荷粒子 相間自發(fā)轉(zhuǎn)移相間自發(fā)轉(zhuǎn)移(b) (b) 相界面存在過剩電荷相界面存在過剩電荷 界面電位差界面電位差(c) (c) 自然界普遍存在水自然界普遍存在水 電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液電化學(xué)勢電化學(xué)勢 Electrochemical PotentialGi = i- i + Zie0( - )平衡時：平衡時： i + Zie0 = i + Zie0 兩相間建立平衡電勢兩相間建立平衡電勢ii恒溫恒壓下荷電粒子恒溫恒壓下荷電粒子i從從相轉(zhuǎn)移到相轉(zhuǎn)移到相相電極材料電極材料/電解質(zhì)電解質(zhì)Zn|Zn2+, SO

2、42-Pt|H2,H+Fe|Fe3O4|Fe2O3|水溶液水溶液電極材料電極材料/電解質(zhì)電解質(zhì)Zn|Zn2+,SO42-,Pt|H2,H+Fe|Fe3O4|Fe2O3|水溶液水溶液傳遞電荷傳遞電荷氧化或還原反應(yīng)氧化或還原反應(yīng)的地點的地點“半電池半電池”特殊的異相氧化還原反應(yīng)特殊的異相氧化還原反應(yīng)氧化和還原反應(yīng)分別在不同的地點進行氧化和還原反應(yīng)分別在不同的地點進行特殊的異相氧化還原反應(yīng)特殊的異相氧化還原反應(yīng)氧化和還原反應(yīng)分別在不同的地點進行氧化和還原反應(yīng)分別在不同的地點進行電場的強度和方向可改變反應(yīng)的電場的強度和方向可改變反應(yīng)的活化能和速度活化能和速度電化學(xué)裝置電化學(xué)裝置(Electrochem

3、ical Device)電池電池(Cell)(Cell)電電( (化學(xué)化學(xué)) )池池原電池原電池 (Primary Cell)體系自發(fā)地將本身的化學(xué)能變?yōu)殡娔荏w系自發(fā)地將本身的化學(xué)能變?yōu)殡娔?G0) 鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池 (1860年年-)IeePb2+PbSO4-2ePbPb2+PbSO4+2ePbO2H2O H+SO4=SO4= H+硫酸硫酸 放放 電電 (對外作功對外作功)正極正極負(fù)極負(fù)極 鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池 (1860年年-)eePb2+PbSO4 +2ePbPb2+PbSO4 -2ePbO2H2O H+SO4=SO4= H+硫酸硫酸充充 電電 (吸收電能吸收電能)正極正極負(fù)極負(fù)極正

4、極反應(yīng)正極反應(yīng)PbO2+H2SO4+2H+2e PbSO4+2H2ORed Ox負(fù)極反應(yīng)負(fù)極反應(yīng)Pb+H2SO4 PbSO4+2H+2eOxRed電池總反應(yīng)電池總反應(yīng)Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O(對外反應(yīng)對外反應(yīng))放電放電充電充電(吸收電能吸收電能)電化學(xué)裝置電化學(xué)裝置(Electrochemical Device)電化學(xué)裝置需要滿足：電化學(xué)裝置需要滿足：至少包括一對分區(qū)進行至少包括一對分區(qū)進行( (成對存在成對存在) )的的電極反應(yīng)。在電解質(zhì)溶液中，不同電電極反應(yīng)。在電解質(zhì)溶液中，不同電荷的離子作不同方向的定向遷移。在荷的離子作不同方向的定向遷移。在外線路中，電子由陽

5、極往陰極的定向外線路中，電子由陽極往陰極的定向移動。移動。Pb2+PbSO4 -2eeePb2+PbSO4 +2ePbPbO2H2O H+SO4=SO4= H+硫酸硫酸正極正極負(fù)極負(fù)極電極的名稱和過程電極的名稱和過程電電 極極陽極陽極 Anode陰極陰極 Cathode 反反 應(yīng)應(yīng)電解池電解池原電池原電池驅(qū)向離驅(qū)向離子子氧氧 化化正極、電勢高正極、電勢高負(fù)極、電勢低負(fù)極、電勢低陰離子陰離子 Anion Anion 還還 原原負(fù)極、電勢低負(fù)極、電勢低 正極、電勢高正極、電勢高陽離子陽離子 CationCation電化學(xué)研究重點電化學(xué)研究重點物理化學(xué)物理化學(xué)固態(tài)電化學(xué)固態(tài)電化學(xué)光電化學(xué)光電化學(xué)生物

6、電化學(xué)生物電化學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)量子化學(xué)量子化學(xué)統(tǒng)計力學(xué)統(tǒng)計力學(xué)溶液電化學(xué)溶液電化學(xué)(電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液)平衡態(tài)電化學(xué)平衡態(tài)電化學(xué)熱力學(xué)熱力學(xué)電極過程電極過程界界(表表)面電化學(xué)面電化學(xué)動力學(xué)動力學(xué)電化學(xué)基礎(chǔ)研究電化學(xué)基礎(chǔ)研究平衡態(tài)電化學(xué)平衡態(tài)電化學(xué)電極過程電極過程界界(表表)面電化學(xué)面電化學(xué)固態(tài)電化學(xué)固態(tài)電化學(xué)光電化學(xué)光電化學(xué)生物電化學(xué)生物電化學(xué)應(yīng)用電化學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用電化學(xué)領(lǐng)域電池、電解電池、電解電鍍、腐蝕電鍍、腐蝕電加工、電泳電加工、電泳電分析、傳感器電分析、傳感器.電極的名稱和過程電極的名稱和過程電電 極極陽極陽極 Anode陰極陰極 Cathode 反反 應(yīng)應(yīng)電解池電解池原電池原電池驅(qū)向

7、離驅(qū)向離子子氧氧 化化正極、電勢高正極、電勢高負(fù)極、電勢低負(fù)極、電勢低陰離子陰離子 Anion Anion 還還 原原負(fù)極、電勢低負(fù)極、電勢低 正極、電勢高正極、電勢高陽離子陽離子 CationCationQFZMkQW1Q- 反應(yīng)電量反應(yīng)電量n-摩爾數(shù)，摩爾數(shù)，Z-反應(yīng)電子計數(shù)量，反應(yīng)電子計數(shù)量，F(xiàn)-法拉弟常數(shù)法拉弟常數(shù)1891年）年）QnZF 法拉弟常數(shù)法拉弟常數(shù) F (1891年年)F = 6.0231023 電子電子/mol 1.60210-19 庫侖庫侖/電子電子 = 96487 庫侖庫侖/mol 96500 c /mol 法拉弟定律的幾個要點法拉弟定律的幾個要點1. 電和化學(xué)反應(yīng)相

8、互作用的定量關(guān)系電和化學(xué)反應(yīng)相互作用的定量關(guān)系Q = nZF法拉弟定律的幾個要點法拉弟定律的幾個要點1. 電和化學(xué)反應(yīng)相互作用的定量關(guān)系電和化學(xué)反應(yīng)相互作用的定量關(guān)系2. 不受電極、外界條件的影響不受電極、外界條件的影響陰極陰極陽極陽極（隋性）（隋性）銀陰極銀陰極銀陽極銀陽極電解精煉電解精煉Cl2AgFe2+Na+H+Cl-OH-Ag+H+NO3-Ag+Fe+H+Br+OH-Ag+Br2H2e-e-ii陰極陰極陰極陰極隋性隋性惰性惰性 (1) NaCl (2) AgNO3(3) FeBr3(1) 陰極上陰極上: H+e-1/2H2氣體產(chǎn)物氣體產(chǎn)物 陽極上陽極上: Cl- 1/2Cl2+e-(2

9、) 陰極上陰極上: Ag+e-Ag固體產(chǎn)物固體產(chǎn)物 陽極上陽極上: AgAg+e-(3) 陰極上陰極上: Fe3+e-Fe2+溶液產(chǎn)物溶液產(chǎn)物 陽極上陽極上: Br- 1/2Br2+e-法拉弟定律的幾個要點法拉弟定律的幾個要點1. 電和化學(xué)反應(yīng)相互作用的定量關(guān)系電和化學(xué)反應(yīng)相互作用的定量關(guān)系2. 不受電極、外界條件的影響不受電極、外界條件的影響3. 適用于多個電化學(xué)裝置的多個反應(yīng)串聯(lián)）適用于多個電化學(xué)裝置的多個反應(yīng)串聯(lián)）陰極陰極陽極陽極銀陰極銀陰極銀陽極銀陽極Na+H+Cl-OH-e-iH2Cl2Ag+H+NO3-Ag+Age-iAg+法拉弟定律的幾個要點法拉弟定律的幾個要點1. 電和化學(xué)反應(yīng)

10、相互作用的定量關(guān)系電和化學(xué)反應(yīng)相互作用的定量關(guān)系2. 不受電極、外界條件的影響不受電極、外界條件的影響3. 適用于多個電化學(xué)裝置的多個反應(yīng)串聯(lián)）適用于多個電化學(xué)裝置的多個反應(yīng)串聯(lián)）4. 適用于單個電化學(xué)裝置的多個反應(yīng)并聯(lián)）適用于單個電化學(xué)裝置的多個反應(yīng)并聯(lián)）H+OH-e-iH2H+NO3-Ag+Age-iAg+OH-NO3-Ag+O2銀陰極銀陰極銀陽極銀陽極Ag+ + e = AgH+ + e = 1/2 H2電流效率電流效率%100實際電量理論電量%100理論產(chǎn)物質(zhì)量實際產(chǎn)物質(zhì)量（一定物質(zhì)量）（一定物質(zhì)量）（一定電量）（一定電量）電化學(xué)研究重點電化學(xué)研究重點物理化學(xué)物理化學(xué)固態(tài)電化學(xué)固態(tài)電化學(xué)光電化學(xué)光電化學(xué)生物電化學(xué)生物電化學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)量子化學(xué)量子化學(xué)統(tǒng)計力學(xué)統(tǒng)計力學(xué)溶液電化學(xué)溶液電化學(xué)(電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液)平衡態(tài)電化學(xué)平衡態(tài)電化學(xué)熱力學(xué)熱力學(xué)電極過程電極過程界界(表表)面電化學(xué)面電化學(xué)動力學(xué)動力學(xué)11-3. 電導(dǎo)、電導(dǎo)率、電導(dǎo)、電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率、極限摩爾電導(dǎo)率極限摩爾電導(dǎo)率Z區(qū)帶電泳分離過程區(qū)帶電泳分離過程（1）（2）（3）（1）（2