
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文檔簡介
什么是電化學(xué)第一頁,共三十七頁,2022年,8月28日第二頁,共三十七頁,2022年,8月28日第三頁,共三十七頁,2022年,8月28日三、電化學(xué)現(xiàn)象普遍存在(a)iii為帶電荷粒子
相間自發(fā)轉(zhuǎn)移(b)相界面存在過剩電荷
界面電位差(c)自然界普遍存在水
電解質(zhì)溶液第四頁,共三十七頁,2022年,8月28日電化學(xué)勢ElectrochemicalPotentialGi=i-i+Zie0(-)平衡時:i+Zie0=i+Zie0
兩相間建立平衡電勢恒溫恒壓下荷電粒子i從相轉(zhuǎn)移到相第五頁,共三十七頁,2022年,8月28日電極(Electrode)電極材料/電解質(zhì)Zn|Zn2+,SO42-Pt|H2,H+Fe|Fe3O4|Fe2O3|水溶液第六頁,共三十七頁,2022年,8月28日第七頁,共三十七頁,2022年,8月28日電極(Electrode)電極材料/電解質(zhì)Zn|Zn2+,SO42-,Pt|H2,H+Fe|Fe3O4|Fe2O3|水溶液傳遞電荷氧化或還原反應(yīng)的地點“半電池”第八頁,共三十七頁,2022年,8月28日電極(電化學(xué))反應(yīng)Electrode(Electrochemical)Reaction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(jìn)行第九頁,共三十七頁,2022年,8月28日第十頁,共三十七頁,2022年,8月28日電極(電化學(xué))反應(yīng)Electrode(Electrochemical)Reaction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(jìn)行電場的強度和方向可改變反應(yīng)的活化能和速度第十一頁,共三十七頁,2022年,8月28日電化學(xué)裝置(ElectrochemicalDevice)電池(Cell) 電(化學(xué))池原電池(PrimaryCell)體系自發(fā)地將本身的化學(xué)能變?yōu)殡娔?G<0)電解池(ElectrolyticCell)利用電功推動體系進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)(包括G>0)第十二頁,共三十七頁,2022年,8月28日鉛酸蓄電池(1860年--)IeePb2+PbSO4-2ePbPb2+PbSO4+2ePbO2H2O
H+SO4= SO4=H+硫酸
放電(對外作功)正極負(fù)極第十三頁,共三十七頁,2022年,8月28日鉛酸蓄電池(1860年--)eePb2+PbSO4+2ePbPb2+PbSO4-2ePbO2H2O
H+SO4= SO4=H+硫酸充電(吸收電能)正極負(fù)極第十四頁,共三十七頁,2022年,8月28日正極反應(yīng)PbO2+H2SO4+2H++2ePbSO4+2H2ORedOx負(fù)極反應(yīng)Pb+H2SO4PbSO4+2H++2eOxRed電池總反應(yīng)Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O(對外反應(yīng))放電充電(吸收電能)第十五頁,共三十七頁,2022年,8月28日電化學(xué)裝置(ElectrochemicalDevice)電化學(xué)裝置需要滿足:至少包括一對分區(qū)進(jìn)行(成對存在)的電極反應(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。在外線路中,電子由陽極往陰極的定向移動。第十六頁,共三十七頁,2022年,8月28日Pb2+PbSO4-2eeePb2+PbSO4+2ePbPbO2H2O
H+SO4= SO4=H+硫酸正極負(fù)極第十七頁,共三十七頁,2022年,8月28日電極的名稱和過程電極陽極Anode陰極Cathode反應(yīng)電解池原電池驅(qū)向離子氧化正極、電勢高負(fù)極、電勢低陰離子Anion還原負(fù)極、電勢低正極、電勢高陽離子Cation第十八頁,共三十七頁,2022年,8月28日電化學(xué)研究重點物理化學(xué)固態(tài)電化學(xué)光電化學(xué)生物電化學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)量子化學(xué)統(tǒng)計力學(xué)溶液電化學(xué)(電解質(zhì)溶液)平衡態(tài)電化學(xué)熱力學(xué)電極過程界(表)面電化學(xué)動力學(xué)第十九頁,共三十七頁,2022年,8月28日電化學(xué)基礎(chǔ)研究平衡態(tài)電化學(xué)電極過程界(表)面電化學(xué)固態(tài)電化學(xué)光電化學(xué)生物電化學(xué)應(yīng)用電化學(xué)領(lǐng)域電池、電解電鍍、腐蝕電加工、電泳電分析、傳感器…...第二十頁,共三十七頁,2022年,8月28日電極的名稱和過程電極陽極Anode陰極Cathode反應(yīng)電解池原電池驅(qū)向離子氧化正極、電勢高負(fù)極、電勢低陰離子Anion還原負(fù)極、電勢低正極、電勢高陽離子Cation第二十一頁,共三十七頁,2022年,8月28日11-2法拉弟定律Faradaylaw(1834年)Q-反應(yīng)電量n-摩爾數(shù),Z-反應(yīng)電子計數(shù)量,F(xiàn)-法拉弟常數(shù)(1891年)第二十二頁,共三十七頁,2022年,8月28日第二十三頁,共三十七頁,2022年,8月28日法拉弟常數(shù)F(1891年)F=6.0231023電子/mol1.60210-19庫侖/電子=96487庫侖/mol96500c/mol
第二十四頁,共三十七頁,2022年,8月28日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F是基本物理常數(shù)之一Q=nZF第二十五頁,共三十七頁,2022年,8月28日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2.不受電極、外界條件的影響第二十六頁,共三十七頁,2022年,8月28日陰極陽極(隋性)銀陰極銀陽極電解精煉Cl2AgFe2+Na+H+Cl-OH-Ag+H+NO3-Ag+Fe+H+Br+OH-Ag+Br2H2e-e-ii陰極陰極隋性惰性(1)NaCl (2)AgNO3 (3)FeBr3第二十七頁,共三十七頁,2022年,8月28日(1)陰極上:H++e-1/2H2 氣體產(chǎn)物陽極上:Cl-1/2Cl2+e-(2)陰極上:Ag++e-Ag 固體產(chǎn)物陽極上:AgAg++e-(3)陰極上:Fe3++e-Fe2+ 溶液產(chǎn)物陽極上:Br-1/2Br2+e-第二十八頁,共三十七頁,2022年,8月28日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2.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))第二十九頁,共三十七頁,2022年,8月28日陰極陽極銀陰極銀陽極Na+H+Cl-OH-e-iH2Cl2Ag+H+NO3-Ag+Age-iAg+第三十頁,共三十七頁,2022年,8月28日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2.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))4.適用于單個電化學(xué)裝置的多個反應(yīng)(并聯(lián))第三十一頁,共三十七頁,2022年,8月28日H+OH-e-iH2H+NO3-Ag+Age-iAg+OH-NO3-Ag+O2銀陰極銀陽極Ag++e=AgH++e=1/2H2第三十二頁,共三十七頁,2022年,8月28日電流效率(一定物質(zhì)量)(一定電量)第三十三頁,共三十七頁,2022年,8月28日電化學(xué)研究重點物理化學(xué)固態(tài)電化學(xué)光電化學(xué)生物電化學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)量子化學(xué)統(tǒng)計力學(xué)溶液電化學(xué)(電解質(zhì)溶液)平衡態(tài)電化學(xué)熱力學(xué)電極過程界(表)面電化學(xué)動力學(xué)第三十四頁,共三十七頁,2022年,8月28日如何比較、測量和認(rèn)識不同電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力11-3.電導(dǎo)、電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率、極限摩爾電導(dǎo)率第三十五頁,共三十七頁,2022年,8月28日XYZXYZXYZXYZX+Y+ZXYZ區(qū)帶電泳分離過程逆流聚焦電泳分離過程(1)(
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