《物理化学》课程教学资源（A）Ⅱ 物理化学（A）Ⅱ 课件 第七章 电化学

山东理工大客SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY电化学第七章好CuSo电解电能化学能电池0.810VZnSO.CusO

2 第七章 电化学

山东理工大茗SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY电化学是一门既古老又年经的科学，从1800年伏骑(Volta）制成第一个化学电池开始，到一个多世纪后的今天，电化学已发展成为包含内容常广泛的学科领域，如化学电源，电化学分析、电化学合成、光电化学、生物电化学、电催化、电治金、电解、电镀、腐饨与保护等等都属于电化学的范晴。尤其是近年来可充电锂离子电池的善及生产使用、燃料电池在发电及汽孕工业领域的应用研究开发以及生物电化学的迅速发展，都为电化学这一古老的学科注入了新的活力。无论是基础研究还是技术应用，电化学从理论到方法都在不断地突破与发展，越来越多地与兴它白然科学或技术学科相互文叉、相互渗透。在能源、文通、材料、环保、信息、生命等众多领域发挥着重要的作用

3 电化学是一门既古老又年轻的科学，从1800 年伏特(Volta) 制成第一个化学 电池开始，到一个多世纪后的今天，电化学已发展成为包含内容非常广泛的学科 领域，如化学电源，电化学分析、电化学合成、光电化学、生物电化学、电催化、 电冶金、电解、电镀、腐蚀与保护等等都属于电化学的范畴。尤其是近年来可充 电锂离子电池的普及生产使用、燃料电池在发电及汽车工业领域的应用研究开发， 以及生物电化学的迅速发展，都为电化学这一古老的学科注入了新的活力。无论 是基础研究还是技术应用，电化学从理论到方法都在不断地突破与发展，越来越 多地与其它自然科学或技术学科相互交叉、相互渗透。在能源、交通、材料、环 保、信息、生命等众多领域发挥着重要的作用

山东理工大客SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY物理化学中的电化学主要着重介绍电化学的基础理论部分口用热力学的方法来研究化学能与电能之间相互转换的规律，重点是原电池和电解池工作原理与热力学性质，分为以下两个部分：1.利用化学反应来产生电能口口将能够自发进行的化学反应放在原电池装置中使化学能转化为电能2．利用电能来驱动化学反应口口 将不能自发进行的反应放在电解池装置中输入电流使反应得以进行。无论是原电池还是电解池，其内部工作介质都离不开电解质溶液。因此本章除介绍原电池和电解池外，还介绍有关电解质溶液的基本性质和导电性质

4 4   1.  利用化学反应来产生电能￾￾ 将能够自发进行的 化学反应放在原电池装置中使化学能转化为电能；   2.  利用电能来驱动化学反应￾￾ 将不能自发进行的 反应放在电解池装置中输入电流使反应得以进行。         物理化学中的电化学主要着重介绍电化学的基础理 论部分 ￾ 用热力学的方法来研究化学能与电能之间相互 转换的规律，重点是原电池和电解池工作原理与热力学 性质，分为以下两个部分：         无论是原电池还是电解池，其内部工作介质都离不 开电解质溶液。因此本章除介绍原电池和电解池外，还 介绍有关电解质溶液的基本性质和导电性质

山东理工大客SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY三部分：·电解质溶液：($7.1 --$7.4)·原电池：($7.5 --$7.9)·电解和极化：($7.10--87.12)

5 三部分： •电解质溶液：（§7.1 -§7.4） •原电池：        （§7.5 -§7.9） •电解和极化：（§7.10-§7.12）

山东理工大客SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY前言Introduction电化学是研究电能和化学能相互转化规律的科学电能化学能(ElectricalEnergy)(Chemical Energy)电化学应用领域化学电源各种电池电解工业一贵金属的冶练与回收(铝、镁、钾、钠、锆、铪等);化工产品(NaOH、Cl2、H,O2)金属腐蚀与防护电化合成电化学分析

6 电化学是研究电能和化学能相互转化规律的科学           化学能   (Chemical Energy) 电 能 (Electrical Energy) 电化学应用领域 化学电源—各种电池 电解工业—贵金属的冶练与回收(铝、镁、钾、钠、锆、铪等)； 化工产品(NaOH、Cl2、H2O2 ) 金属腐蚀与防护 电化合成 电化学分析 前 言 Introduction

山东理工大客SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGYS7.1 电极过程、电解质溶液及法拉第定律1.电解池和原电池直接进行例：H2+0.502H,025°C,100 kPa下:□ G=-237.1kJmol-1电解<0正反应自发进行；原电池道后应不可白发进行但如将逆反应放入如图电源所示装置内，通电后，逆反H02应可进行。阴极一十阳极FeNi极板/溶液：电子得失溶液中：离子定向迁移口口口口利用电能以发生化学反KOH水溶液电解池应的装置成为电解池

7 1. 电解池和原电池        但如将逆反应放入如图 所示装置内，通电后，逆反 应可进行。 例:  H2＋0.5O2                      H2O 25℃， 100 kPa下： ￾ G＝－237.1 kJ￾ mol-1  < 0 正反应自发进行； 逆反应不可自发进行 直接进行 Fe Ni KOH 水溶液 阴极－ ＋阳极 电源 H2 O2   ￾ ￾             ￾ ￾ 极板/溶液：电子得失 溶液中：     离子定向迁移 电解 原电池 电解池 利用电能以发生化学反 应的装置成为电解池 §7.1 电极过程、电解质溶液及法拉第定律

山东理工大客SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY例：氢与氧的反应电解池：阴极：2H++2e- H,阳极: H,0 ?O,+2H*+2e'电解反应：H,0@H+0.电解池：阳离子向阴极运动：阳极：正极阴离子向阳极运动。阴极：负极

8   电解池：     阴极:  2H+ + 2e－ ￾ H2     阳极： 电解反应: 电解池：   阳极：正极   阴极：负极 例：氢与氧的反应 阳离子向阴极运动； 阴离子向阳极运动

山东理工大客SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY原电池：化学能转换为电能的装置阳极:H,□ 2H++2e阴极:=0,+2H*+2e'? H,0电池反应: H,+=O, ? H,0原电池：阳离子向阴极运动：阳极：负极阴极：正极阴离子向阳极运动。阳极一正极阳极一负极电原电池电解池阴极一负极阴极一正极

9 阳极 － 正极 阳极 －负极电 电解池 原电池 阴极 － 负极 阴极 － 正极 原电池：     阳极：负极     阴极：正极 原电池：化学能转换为电能的装置    阳极: H2 ￾ 2H+ + 2e－    阴极: 电池反应: 阳离子向阴极运动； 阴离子向阳极运动

山东理工大客SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY无论是原电池还是电解池，其共同的特点是，当外电路接通时：在电极与溶液的界面上有电子得失的反应发生；溶液内部有离子作定向迁移运动，电极反应极板与溶液界面上进行的化学反应口口两个电极反应之和为总的化学反应：原电池电解反应电池反应：电解池口口

10 10         无论是原电池还是电解池，其共同的特点是，当外 电路接通时：         在电极与溶液的界面上有电子得失的反应发生；         溶液内部有离子作定向迁移运动。         极板与溶液界面上进行的化学反应￾￾ 电极反应         两个电极反应之和为总的化学反应：         原电池￾￾ 电池反应； 电解池￾￾ 电解反应

山东理工大客SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY电化学中关于电极的规定：氧化?阳极电势高正极还原口阴极电势低口负极花阳极正极电解池一阴极负极阳极I原电池负极阴极正极

11 电解池 原电池 阳极 阴极 正极 负极 阳极 阴极 正极 负极 电化学中关于电极的规定：               氧化￾ 阳极               电势高￾ 正极               还原￾ 阴极               电势低￾ 负极