大二上物化課程課件10.1第十章電解質(zhì)溶液理論電化學(xué)

物理化學(xué)第十章電解質(zhì)溶液理論電化學(xué)

電化學(xué)是研究化學(xué)能和電能的相互轉(zhuǎn)化及其規(guī)律的科學(xué)。

電化學(xué)的應(yīng)用應(yīng)用科學(xué)研究工業(yè)生產(chǎn)熱力學(xué)參數(shù)的測定:△U、△H、△G、△S分析化學(xué)中的應(yīng)用:pH法、電導(dǎo)法、極譜

分析、電泳分析等分析儀表：各種電化學(xué)傳感器電解制備：燒堿、H2、Na、燒Cu、Ag、Au等電池：一次電池、二次電池等電化學(xué)的研究內(nèi)容1、電解質(zhì)溶液理論(離子活度理論，電導(dǎo)理論等)2、電化學(xué)平衡(可逆電池、電極電勢、電動勢、可逆電池電動勢同熱力學(xué)函數(shù)的關(guān)系等)3、電極過程動力學(xué)(從動力學(xué)角度闡明電極反應(yīng)的細節(jié))4、實用電化學(xué)（包括電化學(xué)腐蝕及防護，電

分析研究等）§1電化學(xué)(Electrochemistry)緒論1.基本概念原電池電解池正極、負極陰極、陽極兩類導(dǎo)體電化學(xué)研究對象2.法拉第定律

電極的分類

正極：電勢高的極稱為正極。

負極：電勢低的極稱為負極。 陰極：(Cathode)發(fā)生還原作用的 極稱為陰極。

陽極：(Anode)發(fā)生氧化作用的極 稱為陽極。

離子遷移方向

離子的定向遷移和電極反應(yīng)同時進行。

陰離子遷向陽極:

AnionAnode

陽離子遷向陰極:

CationCathode

兩類導(dǎo)體1.第一類導(dǎo)體

又稱電子導(dǎo)體，如金屬、石墨等。

A.自由電子作定向運動而導(dǎo)電；

B.導(dǎo)電過程中導(dǎo)體自身不發(fā)生化學(xué)變化；

C.溫度升高，電阻也升高，導(dǎo)電能力下降；

D.導(dǎo)電總量全部由電子承擔(dān)。⒉第二類導(dǎo)體

又稱離子導(dǎo)體，如電解質(zhì)溶液、熔融電解質(zhì)等。

A.正、負離子作反向移動而導(dǎo)電；

B.導(dǎo)電過程中電極相界面上發(fā)生化學(xué)變化；

C.溫度升高，電阻下降，導(dǎo)電能力增加；

D.導(dǎo)電總量分別由正、負離子分擔(dān)。

電化學(xué)體系由兩類導(dǎo)體共同完成電流的傳遞，導(dǎo)體間電流傳遞任務(wù)的交接是在電極界面上完成，途徑為電極反應(yīng)：例如：Cu2++2e-→Cu(S)

電極界面上電極反應(yīng)的發(fā)生以及電解質(zhì)溶液中離子的移動都是電化學(xué)重要的研究對象。電化學(xué)研究對象法拉第定律Faraday’sLaw（1833）⒈電解過程中兩電極上產(chǎn)生或消耗的物質(zhì)的量與通入的電量成正比；⒉若將幾個電解池串聯(lián)，通入相同的電量后，在各電極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)的量等同，析出物質(zhì)的質(zhì)量與其摩爾質(zhì)量成正比。法拉第定律的數(shù)學(xué)表達式

電子的得失數(shù)為Z＋，當(dāng)通入的電量為Q時，電極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)的量(n)為：

nM=Q/(Z＋F),

一般情形下，可寫作

Q=nzF電極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)的質(zhì)量m為：

m=nM=QM/(zF)F為法拉第常數(shù)，在數(shù)值上等于1mol電子的電量。F=L·e=6.022×1023

mol-1×1.6022×10-19C

=96484.6C·mol-1≈96500C·mol-1法拉第定律的意義1.該定律是電化學(xué)最早的、定量的基本定律，揭示了通