电解质溶液newPPT学习教案

1、会计学1电解质溶液电解质溶液new电能化学能第1页/共126页第2页/共126页 电解质溶液能够导电电解质溶液能够导电导电导电实质实质: : 溶质发生了溶质发生了电离电离“电离电离”概念提出： ArrheniusArrhenius Arrhenius,瑞典人,1903年获Nobel Prize 第3页/共126页 二二 . . 电化学和电化学的工业应用电化学和电化学的工业应用 电化学电化学: 研究电能和化学能之间的相互转化以及转化过程中有关规律的科学。研究电能和化学能之间的相互转化以及转化过程中有关规律的科学。电化学与生产实践相结合电化学与生产实践相结合电化学工业：电化学工业： 工业生产领域的

2、一个重要方面工业生产领域的一个重要方面。 第4页/共126页第5页/共126页第6页/共126页7.2 电化学的基本知识电化学的基本知识第7页/共126页第8页/共126页第9页/共126页第10页/共126页第11页/共126页第12页/共126页负载电阻正极负极ZnZnSO4溶液阳阳极极CuCuSO4溶液阴阴极极（a)丹尼尔电池-e-e-e2+Zn2+Cu2-4SO2-4SO-+电源（b）电解池+阳阳极极-e-e-阴阴极极电解质溶液第13页/共126页第14页/共126页其物质的量等同。其物质的量等同。第15页/共126页第16页/共126页第17页/共126页第18页/共126页电流效率

3、= 100%理论计算耗电量实际消耗电量电流效率= 100%电极上产物的实际量理论计算应得量第19页/共126页5. 离子基本单元离子基本单元 在电化学中，一般以含有在电化学中，一般以含有元电荷元电荷的物质作为基本单元。的物质作为基本单元。 元电荷元电荷单位电荷单位电荷, 即一个质子或一个电子电荷即一个质子或一个电子电荷如如: : H+, Mg， Mg2+, 1/3 PO43-比如采用惰性电极时比如采用惰性电极时, ,1mol电子通过稀电子通过稀H2SO4，阴极上析出，阴极上析出1mol (1/2 H2)=0.5 mol H21mol电子通过电子通过AgNO3， 阴极上析出：阴极上析出：1mol

4、 Ag1mol电子通过电子通过CuSO4， 阴极上析出：阴极上析出：1mol (1/2Cu) =0.5 mol Cu第20页/共126页第21页/共126页第22页/共126页第23页/共126页第24页/共126页第25页/共126页第26页/共126页情2设正离子迁移速率是负离子的三倍， ，则正离子导3 mol电量，负离子导1 mol电量。在假想的AA,BB平面上有3 mol正离子和1 mol负离子相向通过。3rr 通电结束，阳极部正、负离子各少了3 mol，阴极部只各少了1 mol，而中部溶液浓度依然保持不变。第27页/共126页()2.()QQrr ( =(正正离离子子所所传传导导的的

5、电电量量极极部部电电解解质质物物质质的的量量的的极极部部电电解解质质物物质质的的量量的的负负离离子子所所传传导导的的电电量量正正离离子子的的迁迁移移速速率率负负离离子子的的迁迁移移速速率率阳阳减减少少阴阴减减少少 说明：如果正、负离子荷电量不等，如果电极本身也发生反应，情况就要复杂一些。但上述规律依然成立。第28页/共126页d()dd()dErUlErUl第29页/共126页2.2. 离子的迁移数离子的迁移数 对于某种离子对于某种离子B B来说，来说，B B所运载的电流所运载的电流I IB B与总电与总电流流I之比，称为离子之比，称为离子B B的迁移数，用的迁移数，用t tB B表示表示 t

6、 tB B 无量纲无量纲BBdef ItI第30页/共126页第31页/共126页第32页/共126页第33页/共126页第34页/共126页第35页/共126页第36页/共126页第37页/共126页第38页/共126页第39页/共126页第40页/共126页第41页/共126页第42页/共126页第43页/共126页第44页/共126页第45页/共126页第46页/共126页n(2) 装置及操作装置及操作第47页/共126页 在界移法的左侧管中先放入 溶液至 面，然后小心加入HCl溶液，使 面清晰可见。2CdClaaaa 通电后 向上面阴极移动， 淌度比 小,随其后，使 界面向上移动,通电

7、一段时间移动到 位置。bbaa+H2+Cd+H 根据细管内径、液面移动的距离、溶液浓度及通入的电量，可以计算离子迁移数。界面移动法测定迁移数的装置界面移动法测定迁移数的装置毫安培计毫安培计开关开关电源电源可变电阻可变电阻电量计电量计PtbbaaHCl2CdClCd界移法比较精确，也可测离子的淌度。第48页/共126页界面移动法测定迁移数的装置界面移动法测定迁移数的装置毫安培计毫安培计开关开关电源电源可变电阻可变电阻电量计电量计PtbbaaHCl2CdClCd第49页/共126页第50页/共126页第51页/共126页第52页/共126页第53页/共126页第54页/共126页第55页/共126

8、页第56页/共126页第57页/共126页 5 说明说明 (1) 在计算在计算m时时,单位要统一单位要统一 浓度浓度c的单位通常用的单位通常用moldm-3表示，但在计算表示，但在计算m时，要换算成以时，要换算成以molm-3表示。表示。 (2)在使用在使用m时时, 应将浓度为应将浓度为c的物质的基本单元标出的物质的基本单元标出,以免出错。以免出错。 例如例如: : m（CuSO4） m（1/2CuSO4） m（CuSO4）= 2m（1/2CuSO4） m（La(NO3)3） m(1/3 La(NO3)3） m （La(NO3)3） = 3m(1/3La(NO3)3）第58页/共126页第59

9、页/共126页第60页/共126页第61页/共126页第62页/共126页第63页/共126页强电解质溶液的电导率随着浓度的增加而升高。当浓度增加到一定程度后，解离度下降，离子运动速率降低，电导率也降低，如 和KOH溶液。24H SO弱电解质溶液电导率随浓度变化不显著，因浓度增加使其电离度下降，导电粒子数目变化不大，如醋酸。第64页/共126页第65页/共126页 由于溶液中电解质的物质的量已给定，为由于溶液中电解质的物质的量已给定，为1 mol，所以，当所以，当浓度浓度c c降低时降低时，离子之间相互作用减弱，正，离子之间相互作用减弱，正、负离子迁移速率加快，溶液的、负离子迁移速率加快，溶液

10、的摩尔电导率摩尔电导率m m必定必定升高升高。当浓度降低到一定程度。当浓度降低到一定程度c c后，强电解质的后，强电解质的m m几乎不变。几乎不变。 第66页/共126页 m m(1)c(1) 随着浓度下降， 升高，通常当浓度降至 以下时， 与 之间呈线性关系。德国科学家Kohlrausch总结的经验式为： m mcKohlrausch30.001mol dm第67页/共126页第68页/共126页 m m(1)cmcc第69页/共126页第70页/共126页第71页/共126页 m m,+ m, 第72页/共126页第73页/共126页 5 应用应用 (1) 求弱电解质的极限摩尔电导率求弱电

11、解质的极限摩尔电导率m 比如比如, HAc在极稀在极稀HAc溶液中或极稀溶液中或极稀HCl溶液中，溶液中，H+的无限稀释摩尔电导率是的无限稀释摩尔电导率是相同的相同的，同样，同样,在极稀在极稀HAc溶液中或极稀溶液中或极稀NaAc溶液中溶液中, , Ac-的无限稀的无限稀释摩尔电导率是相同的。释摩尔电导率是相同的。这样，弱电解质这样，弱电解质m就可以从离子的极限就可以从离子的极限摩尔电导率求得，或者从强电解质的摩尔电导率求得，或者从强电解质的m求得求得第74页/共126页第75页/共126页第76页/共126页第77页/共126页 (3), (4)两式对照两式对照, 得得: m,+ = u+

12、F m,- = u- F 对于浓度不太大的强弱电解质溶液，可近似认为：对于浓度不太大的强弱电解质溶液，可近似认为： m,+ = u+ F m,- = u- F 第78页/共126页第79页/共126页第80页/共126页第81页/共126页纯水本身有微弱的解离 +H OH 7310 mol dm221 m2 (H O)=5.5 10 S mmol这样理论上，纯水的电导率应为615.5 10 S m 事实上，水的电导率小于 就认为是很纯了，有时称为“电导水”，若大于此值，肯定含有某种杂质。411 10 S m第82页/共126页第83页/共126页第84页/共126页 m m =第85页/共12

13、6页22m m m m 1()cccK m2 m m m 1) 1( ccK或n Ostwald 稀释定律Ostwald (奥斯特瓦尔德, 德籍俄国人）：18531932 第86页/共126页第87页/共126页第88页/共126页第89页/共126页 (1)难溶盐饱和溶液的浓度极稀，可认为难溶盐饱和溶液的浓度极稀，可认为 ， 的值可从离子的无限稀释摩尔电导率的表的值可从离子的无限稀释摩尔电导率的表值得到值得到。 m m m (2)难溶盐本身的电导率很低，这时水的电导率就不能难溶盐本身的电导率很低，这时水的电导率就不能忽略，所以：忽略，所以：2()()(H O)难溶盐溶液 运用摩尔电导率的公式

14、就可以求得难溶盐饱和运用摩尔电导率的公式就可以求得难溶盐饱和溶液的浓度溶液的浓度 。c2 m ()()(H O)()cc难溶盐溶液难溶盐第90页/共126页第91页/共126页第92页/共126页第93页/共126页第94页/共126页HClNaOH电导率仪3(NaOH)/cmV1S m。终点第95页/共126页第96页/共126页(3)用 滴定 ，产物均为沉淀2BaCl24Tl SO4BaSO ,TlCl第97页/共126页第98页/共126页第99页/共126页第100页/共126页第101页/共126页第102页/共126页BBBB,( )ln mmTRTmBB,( )lnmTRTaBB

15、,B,mmmam当溶液很稀，可看作是理想溶液，则：B,1mBB,mmam第103页/共126页对任意价型电解质+M AMAzzBBB( )lnTRTa+( )ln( )lnTRTaTRTaB+ ()ln()RTaa Bln()RTaaBaa a第104页/共126页1+ def = () aa a 离子平均活度（mean activity of ions）离子平均活度因子（mean activity factor of ions）1def ()离子平均质量摩尔浓度（mean molality of ions）1 def ()mm mmamBaa aa()mm第105页/共126页从电解质的 求

16、BmmBB mmmm1()mm m1BB () () mm1_B() mBmm对1-1价电解质第106页/共126页第107页/共126页第108页/共126页第109页/共126页2BBB12Im z第110页/共126页第111页/共126页第112页/共126页第113页/共126页第114页/共126页第115页/共126页第116页/共126页2lgiiAzI 式中 是 i 离子的电荷， 是离子强度， 是与T、溶剂有关的常数，水溶液的 值有表可查。izIAA说明: 由于单个离子的活度系数无法用实验测定来加以验证，这个公式用处不大。根据这些假定，导出：第117页/共126页lg|A z zI 极限公式的使用范围，极限公式的使用范