物理化学电解质溶液ppt课件VIP

第5章电解质溶液SolutionofElectrolyte,.,本章教学目标,理解原电池与电解池的异同点；,掌握离子迁移数、电导、电导率、摩尔电导率、活度、离子平均活度和离子平均活度系数的概念及计算；,掌握电导的应用。,了解离子独立运动定律；,.,化学能,电解池,原电池,电能,电化学是研究化学能和电能之间相互转化规律的科学。,.,电化学的用途,电分析生物电化学,.,电解质溶液是离子导电体，依靠溶液中离子迁移而导电，导电的同时在电极上发生化学反应。,.,5.1.1电解质溶液的导电机理,1.电解池2.原电池,.,正极,正极,负极,负极,正极(positiveelectrode)电势高的电极负极(negativeelectrode)电势低的电极,阳极(anode)发生氧化作用的电极阴极（cathode)发生还原作用的电极,原电池：化学能转化为电能的装置；电解池：电能转化为化学能的装置。,原电池：负阳氧电解池：正阳氧,结论：失升氧，得降还;正高负低，阳氧阴还;电解池正阳负阴，原电池负阳正阴。,电解质溶液的导电机理：在外电源电场的作用下，电解质溶液的正负离子分别向两个电极移动，迁移到电极附近的离子分别在两个电极上进行氧化或还原作用,.,q通过的电量（C）n发生反应的物质的量（mol）z离子电荷数F法拉第常数（96485C.mol-1）,通过电极的电量正比于电极反应的物质的量与电极反应电荷数的乘积,5.1.2法拉第定律,.,例一：通电于Au(NO3)3溶液，析出Au(s)=1.20g。已知M(Au)=197.0g/mol。求通入电量。,解:,.,阴离子(anion)阳极(anode)阳离子(cation)阴极(cathode),5.1.3离子的电迁移,.,1.离子淌度,:离子迁移速率,:电势梯度,式中U称为离子淌度，其物理意义是电势梯度为单位数值时的离子迁移速率，其单位是m2V-1s-1。,离子淌度与离子的本性（离子半径、所带电荷）以及溶液的黏度及温度有关。,.,通入4mol电量,迁移过程：q+qq,2.离子迁移数,.,通入4mol电量,迁移过程：q+qq,.,定义：电解质溶液中各种离子的导电份额或导电百分数，用tB表示，tB无量纲。,qBB种离子传输的电量q通过溶液的总电量,对于只含有一种正离子和一种负离子的电解质溶液而言，正、负离子的迁移数分别为,t+t-=1,迁移数与淌度间的关系为,.,迁移数反映出离子承担运载电量的比例；,离子迁移率反映出离子在一定电场条件下的定向移动的快慢程度；,离子迁移率越大，该离子的迁移数就越大；,简言之：在电场中，哪种离子定向移动得越快，该离子对电流的传输所做的贡献就越大。,.,5.2电导及其应用,电导(conductance)：电阻的倒数，单位用S表示。G=1/R,溶液电导G与电极截面积成正比，与两电极间距离成反比。,5.2.1电导、电导率与摩尔电导率,电导率的定义,.,摩尔电导率m,图5-3摩尔电导率的定义,两相距1m平行电极间，1mol电解质溶液所具有的电导。,1mol电解质溶液的体积V=1/c,m的单位为Sm2mol-1;c为溶液中电解质的浓度，单位为molm-3。,.,I是频率在1000Hz左右的高频交流电源，G为高灵敏检流计。,接通电源后，移动C点，使DGC线路中无电流通过，即G显示为零时，D和C两点电位降相等，电桥达平衡。根据几个电阻之间关系就可求得待测溶液的电导。,R1为可变电阻，M为放有待测溶液的电导池，RX电阻待测,5.2.2电导的测定,.,单位是m-1,通常用已知电导率的KCl溶液注入电导池，测定电阻后得到Kcell。,电导池常数（cellconstant）,.,用一电解池在298K测得0.02mol.dm-3KCl溶液电阻为82.4，浓度为0.0050mol.dm-3的1/2K2SO4溶液电阻为326。试求（1)电导池常数Kcell；（2）0.0050mol.dm-3的1/2K2SO4溶液电导率和摩尔电导率m。,例5-1,.,5.2.3强电解质溶液电导率、摩尔电导率与浓度,电导率、摩尔电导率都是衡量电解质溶液导电能力的物理量。溶液的浓度和电导率、摩尔电导率有着什么样的关联呢？,.,1.电导率与浓度的关系,强电解质溶液:随C的增加而升高。当C增加到一定程度后，离子相互作用加强，离子运动速率降低，也降低，如H2SO4和KOH溶液。,弱电解质溶液:随C变化不显著，因C增加使其电离度下降，粒子数目变化不大，如醋酸。,中性盐:由于受饱和溶解度的限制，浓度不能太高，如KCl。,.,由于溶液中导电物质的量已给定为1mol，所以，当浓度降低时，粒子之间相互作用减弱，正、负离子迁移速率加快，溶液的摩尔电导率必定升高。,浓度很稀的强电解质溶液,将直线外推至C0，得到无限稀释摩尔电导率,-科尔劳乌施公式,2.强电解质溶液的摩尔电导率与浓度的关系,.,5.2.4离子独立运动定律及离子摩尔电导率,不论共存负离子为何，（钾盐）(锂盐）=常数,无限稀释时，正离子的导电能力与共存的负离子无关。,不论共存正离子为何，（氯化物）（硝酸盐）=常数,无限稀释时，负离子的导电能力亦与共存的正离子无关。,离子独立运动定律：无限稀释时，溶液中的电解质完全电离，离子间相互无影响，每种离子对溶液电导的贡献是独立的。,推论1无限稀释时，电解质的摩尔电导率是组成该电解质的正、负离子的无限稀释摩尔电导率的代数和,推论2离子的无限稀释摩尔电导率取决于离子个性，在确定溶剂、温度等条件下是定值。,例题：已知298K时，NH4Cl、NaOH和NaCl的无限稀释摩尔电导率分别为1.49910-2、2.48710-2和1.26510-2Sm2mol-1，求NH4OH的无限稀释摩尔电导率。,分析：1）弱电解质的无限稀释摩尔电导率不能用反推法求得，误差大；2）无限稀释条件下，符合离子独立移动定律。,解：,.,5.2.5电导测定的应用,1.检验水的纯度与计算水的离子积,当水受到杂质离子的污染，会引起电导率增大；电导率值越大，表明