武汉理工大学理学院应用化学系：《物理化学》教学资源（PPT课件）第七章 电化学 Electrochemistry

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物理化学 第七章 电化学 Electrochemistry

学习要求: 理解原电池与电解池的异同点;理解电导、电导 率、摩尔电导率的定义及其应用。 ◆掌握电解质的活度、离子平均活度和离子平均活 度系数的定义及计算。 ◆掌握离子迁移数、离子电迁移率的定义;了解迁 移数的测定方法。掌握离子独立运动定律和德拜 休克尔极限定律。 ◆重点掌握电池反应和电极反应的能斯特方程,会 利用能斯特方程计算电池电动势和电极电势 ◆理解浓差电池的原理,了解液接电势的计算。 ◆了解分解电压和极化的概念以及极化的结果。 上页下页返回退出

学习要求： 理解原电池与电解池的异同点；理解电导、电导 率、摩尔电导率的定义及其应用。 掌握电解质的活度、离子平均活度和离子平均活 度系数的定义及计算。 掌握离子迁移数、离子电迁移率的定义；了解迁 移数的测定方法。掌握离子独立运动定律和德拜 —休克尔极限定律。 重点掌握电池反应和电极反应的能斯特方程，会 利用能斯特方程计算电池电动势和电极电势。 理解浓差电池的原理，了解液接电势的计算。 了解分解电压和极化的概念以及极化的结果

第七章电化学 §7.1电解质溶液的导电机理及法拉第定律 §7.2离子的迁移数 §7.3电导、电导率和摩尔电导率 §7.4电解质的平均离子活度因子及德拜一休克尔 极限公式 §7.5可逆电池及其电动势的测定 §7.6原电池热力学 §7.7电极电势和液体接界电势 §7.8电极的种类 87.9原电池设计举例 §7.10分解电压 §7.11极化作用 §7.12电解时的电极反应生成 上页下页返回退出

第七章 电化学 §7.1 电解质溶液的导电机理及法拉第定律 §7.2 离子的迁移数 §7.3 电导、电导率和摩尔电导率 §7.4 电解质的平均离子活度因子及德拜－休克尔 极限公式 §7.5 可逆电池及其电动势的测定 §7.6 原电池热力学 §7.7 电极电势和液体接界电势 §7.8 电极的种类 §7.9 原电池设计举例 §7.10 分解电压 §7.11 极化作用 §7.12 电解时的电极反应生成

电化学是研究化学能和电能 之间相互转化规律的科学。 电解池 电能 化学能 原电池 上页下页返回退出

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

§7.1电解质溶液的导电机理及 法拉第定律 1.电解质溶液的导电机理 电解质溶液的导电依靠离子的定向运动叫离子导体 正极( positive electrode)电势高的电极 负极( negative electrode)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 在电解池中正极为 阳极阴极 阳极,负极为阴极; 原电池 在原电池中则相反 「电解池+ 上页下页返回退出

1.电解质溶液的导电机理 §7.1 电解质溶液的导电机理及 法拉第定律 正极(positive electrode)——电势高的电极 负极(negative electrode)——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 阳极 阴极 原电池 - + 电解池 + - 在电解池中正极为 阳极，负极为阴极； 在原电池中则相反 电解质溶液的导电依靠离子的定向运动叫离子导体

原电池和电解池的比较 日6 电解池 原电池 上页下页返回退出

原电池和电解池的比较

2法拉第定律( Faraday law) 通过电极的电量正比于电极反应的反应进 度与电极反应电荷数的乘积 M2++z,e-→)M Az-ze-→A Q反应电量 Q=xF号 ξ反应进度 z反应电子计数量 F法拉第常数 上页下页返回退出

Q zF =  z- M e M A e A z z z + − + − − + → − → Q—— 反应电量 ξ——反应进度 z——反应电子计数量 F——法拉第常数 2.法拉第定律 (Faraday Law) 通过电极的电量正比于电极反应的反应进 度与电极反应电荷数的乘积

法拉第常数( Faraday constant 法拉第常数在数值上等于1mo元电荷的电量。已知 元电荷电量为1.6022×1019C F=el =1.6021917×10-19×6.022169×1023 =9.64868×104C·mol-1 ≈96500Cmo1 1.是电化学上最早的定量的基本定律,是自然科学中 最准确的定律之一,揭示了通入的电量与析出物质之 间的定量关系。 2.该定律在任何温度、任何压力下均可以使用。 上页下页返回退出

F = eL = 1.6021917  10-19  6.022169  1023 = 9.64868 ×104 C·mol-1 ≈96500 C·mol-1 法拉第常数在数值上等于1 mol元电荷的电量。已知 元电荷电量为1.6022×10-19 C 法拉第常数(Faraday constant) ⒈ 是电化学上最早的定量的基本定律，是自然科学中 最准确的定律之一，揭示了通入的电量与析出物质之 间的定量关系。 ⒉ 该定律在任何温度、任何压力下均可以使用

§7.2离子的迁移数 1.离子迁移数( Transference number)的定义 电迁移离子在电场下的定向运动。 阴离子( anion)→阳极( anode) 阳离子( cation)→阴极( cathode ⊙== 上页下页返回退出

1. 离子迁移数(Transference number)的定义 阴离子(anion)→阳极(anode) 阳离子(cation)→阴极(cathode) §7.2 离子的迁移数 电迁移——离子在电场下的定向运动。 阳 极 阴 极

电迁移现象 设正离子迁移速率是负离子的三倍(v+=3v) 正离子导3mo电量,负离子导1mo电量。在假想的AA、BB平 面上有3mo正离子和1mo负离子逆向通过 阴极区中间区阳极区 ++++ +++++++++++ 极 离子的电迁移现象 通电结束,阳极部正、负离子各少了3mol,阴极部只各少了 lmol,而中部溶液浓度仍保持不变。 上页下页返回退出

设正离子迁移速率是负离子的三倍（v+=3v-） 正离子导3mol电量，负离子导1mol电量。在假想的AA、BB平 面上有3mol正离子和1mol负离子逆向通过。 通电结束，阳极部正、负离子各少了3mol，阴极部只各少了 1mol，而中部溶液浓度仍保持不变。 电迁移现象