第七章 电化学(物理化学-印永嘉).ppt

第七章电化学，(1)电解质溶液，7.1离子迁移，(1)电解质溶液的导电机理，导体，第一类导体：金属，第二类导体：电解质溶液，熔融电解质，(1)电能和化学能的相互转换可以通过电化学装置实现。(2)电解液：的导电机理，规定：高电位的电极称为正极；低电位的电极称为负电极。氧化的极点叫做阳极；极的还原被称为阴极。电解槽：阳极(氧化极)和阴极(还原极)。(1)溶液中正负离子的定向迁移；(2)氧化还原发生在两极，以获得和失去电子。(2)法拉第定律当电流通过电解质溶液时，通过电极的电荷量与与电极反应的物质的量成正比。数学表达式是：其中f是法拉第常数，即1摩尔电子的电荷：n是在电极反应过程中获得和失去电子的物质的量。法拉第定律适用于电解池和原电池。例如，电极反应，电极反应，练习3，溶液：电极反应是：(3)离子迁移数，定义：每个离子传输的总电量在通过溶液的总电量中所占的比例称为该离子的迁移数，用符号t表示。图7.1离子速率和转移电之间的关系，7.2电解质溶液的电导率，(1)电导率、电导率和摩尔电导率，即迁移数和离子迁移率之间的关系。此外，它还与电解质溶液的浓度和温度有关。对于电解质溶液，摩尔电导率：1摩尔电解质溶液填充在相距1米的两块板之间时的电导率，用符号 m表示，其单位为SM2摩尔-1。图7.2摩尔电导率的定义，(2)电导率的测定，图7.3测定电解质溶液电阻的韦斯顿电桥，(a)电导率和浓度之间的关系，图7.4电导率和浓度之间的关系，(3)电导率和摩尔电导率与浓度之间的关系，(b)摩尔电导率和浓度之间的关系。对于强电解质，在低浓度范围内存在以下经验关系：图7.5摩尔电导率和浓度之间的关系。(4)离子独立运动定律和离子的摩尔电导率。根据大量的实验数据，德国科学家科洛赫发现了一条定律：从这条定律可以得出两个推论：当无限稀释时，所有电解质都被电离，离子之间的所有相互作用都可以忽略。因此，离子在特定电场下的迁移速度仅取决于离子的性质，与其他共存离子的性质无关。(1)计算弱电解质的电离度和电离度常数KC，(2)计算微溶盐的溶解度和溶度积。水的电导率不可忽视，因为微溶盐本身的电导率非常低。不溶性盐饱和溶液的浓度可由下式获得：(4)电导滴定法。在滴定过程中，离子浓度不断变化，电导率也不断变化。使用电导率变化的转折点来确定滴定终点，如图所示。图7.6酸碱电导滴定的优点是：不需要指示剂，对有色溶液和沉淀反应能获得较好的效果，并能自动记录。7.4强电解质的活度和活度系数，(1)溶液中离子的活度和活度系数，(2)影响离子平均活度系数的因素，(2)可逆电池的电动势，(1)可逆电池的必要条件，7.6可逆电池，化学能以热力学可逆的方式转化为电能而形成的电池称为可逆电池。可逆电池必须满足以下两个条件：(1)放电时的反应和充电时的反应必须相反；(2)通过可逆电极的电流必须无限小，(2)可逆电极的类型，第一类电极：包括金属电极和气体电极等。金属电极：将金属电极浸入含有这种me的溶液中微溶盐电极包括甘汞电极和氯化银电极、微溶氧化物电极，第三类电极也称为氧化还原电极，如(pt) Fe2、Fe3和(pt) sn2、sn4，其电极反应分别为：3。电池电动势的测定。电池表达式(a)化学式，表示电池中各种物质的组成，命名物质的状态，气体表示压力，溶液表示浓度。(b)不同阶段之间的界面由|表示；| |意思是盐桥。电池中的负极写在左边，正极写在右边。例如，图7.13中的电池(1)可以表示为：锌(s)、硫酸锌(m1)、硫酸铜(m2)、铜(s)、5。电池表达式和电池反应的“相互转换”，(a)根据电池表达式，在实施例2的教科书的第240页上的实施例4，写相应的化学反应表达式，(b)根据化学反应表达式写相应的电池表达式，(I)确定电解质溶液，和(ii)确定电极。(iii)回顾反应、解决方案：(1)设计电池：锌(s)锌(s)镉(s)镉(s)回顾：(2)设计电池：铅(s)氧化铅(s)氧化铅(s)氢氧化铅(s)汞(l)，回顾：例4教科书241页例5，回顾：(4)设计电池：铂(H2 (g)氢氧化铅(g)(铂)，回顾：(3)设计电池为(铂)H2 (g)可逆电池电动势与浓度的关系。电动势及其温度系数与电池反应热力学量的关系，7.8电极电位，1。电动势产生的机理，(1)电极-溶液界面电位差，图7.17双电层结构示意图，图7.18双电层电位分布示意图，(以金属电极为例)，(2)溶液-溶液界面电位差，图7.19液结电位形成示意图，两种不同电解质溶液或同一电解质但溶液和溶液浓度不同的界面也会产生电位差，称为液结电位。盐桥法由于不同的离子扩散速率而消除了液体结势。电极-溶液界面的电位差是由化学势的差异引起的。也称为扩散电势，(3)电池电动势的产生，锌(s)硫酸锌(a1)硫酸铜(a2)铜(s)，-扩散，2。电极电位，(1)标准氢电极，图7.20氢电极结构，规定标准氢电极的电极电位在任何温度下都等于零。(2)测定任何电极的电位值和符号，标准氢电极作为负极进行氧化，未确定电极作为正极进行还原，形成如下电池：(铂)H2(pH(a=1)未确定电极，电池电动势的值和符号为未确定电极电位的值和符号。(3)电极电位的能斯特方程，(pt)H2(p)h(a=1)Cu2(a)Cu(s)，电池反应为：H2(P) Cu2 (a)=2H (a=1) Cu，电池电动势的能斯特方程为：推广到任何电极，电极电位可表示为：(4)参比电极，甘汞电极的结构见图7.21，甘汞电极电位方程为：即电极的能斯特方程7.9、从电极电势计算电池电动势，(1)单液化学电池，(2)双液化学电池，这种电池有两种电解质溶液，中间用盐桥消除了液体结电势。(4)双液体浓缩电池，双液体浓缩电池又称“溶液浓缩电池”。例如，(3)单液体浓缩电池，单液体浓缩电池也称为“电极浓缩电池”。例如：7.10电极电势和电池电动势的应用，(1)反应趋势的判断，教科书实施例8，第259页，情况9，(2)化学反应平衡常数的计算，教科书实施例9，第260页，情况10，锌u Zn2 u Cu2 u Cu，(3)微溶盐的活性产物的计算，教科书实施例10，第260页，cas7.11电极极化，(3)不可逆电极过程，1。不可逆条件下的电极电势。当电流通过电极时，电极电势i和可逆电极电势r之间的偏差称为“电极极化”。偏差的大小(绝对值)称为“过电位”，记录为。不可逆的，原电池，可逆的，电解池，不可逆的，可逆的，原电池或电解池，当电流通过电极时，由于电极的极化，阳极电位增加，阴极电位降低。综上所述，电极极化的原因如下：1 .集中极化。当电流通过电极时，由于离子扩散缓慢，电极表面附近的离子浓度不同于本体溶液中的离子浓度，从而导致电极电势i和r的偏差被称为浓度极化。2、搅拌和加热方法可以降低浓差极化。活化极化，当有电流通过时，由于电化学反应进展缓慢，电极带电程度不同于可逆情况，导致电极电位偏离R的现象称为活化极化或电化学极化。过电位的测量，7月12日电解期间的电极反应，(1)阴极反应，和(2)具有较高电位的离子更容易获得电子并优先形成金属。(2)阳极反应，(3)沉淀电位较低的离子更容易在阳极上失去电子而氧化。7.13金属的腐蚀和保护，1。金属腐蚀分为三类：(1)化学腐蚀，(2)生化腐蚀，(3)电