电化学-1电化学基本概念导电机理迁移数电导率
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1、2022-5-30 电化学：物理化学的一个重要分支电化学：物理化学的一个重要分支内容：化学反应内容：化学反应电现象。既包括热力学问题，也包电现象。既包括热力学问题，也包括动力学问题。括动力学问题。用途：用途：化学能化学能电能电能电池电池电解池电解池所以电化学系统就是电池或电解池（系统特点：由导体或半所以电化学系统就是电池或电解池（系统特点：由导体或半导体组成，由于带电粒子个性不同，在相间存在电位差）；导体组成，由于带电粒子个性不同，在相间存在电位差）；为科学研究及生产过程提供精确快速的研究测定方法。为科学研究及生产过程提供精确快速的研究测定方法。特点：概念多，要以理解为主。特点：概念多，要以理
2、解为主。Electrochemistry2022-5-30本章研究的主要内容本章研究的主要内容 电解质溶液的导电机理电解质溶液的导电机理 原电池原电池 电解池电解池2022-5-30目 录7-1 Electrolytic cell、Galvanic cell and Faradays law7-2 The ionic transport number 7-3 Electric conductivity and molar Electric conductivity7-4 The Law independent migration ions 7-5 The application of cond
3、uctance determine7-6 Mean ionic activity of electrolyte7-7 DebyeHckel limiting law7-8 Reversible cell7-9 Thermodynamic of reversible cell7-10 Nernst equation7-11 电池电动势及标准电池电动势测定电池电动势及标准电池电动势测定7-12 电极电势和电池电动势电极电势和电池电动势7-13 电极种类电极种类7-14 电池设计电池设计7-15 电解和极化电解和极化2022-5-30本章基本要求了解表征电解质溶液导电性质的物理量（电导、电导率、摩尔
4、电了解表征电解质溶液导电性质的物理量（电导、电导率、摩尔电导率、电迁移率，迁移数）。导率、电迁移率，迁移数）。理解离子平均活度及平均活度系数定义并掌握其计算。了解离子理解离子平均活度及平均活度系数定义并掌握其计算。了解离子强度的定义。强度的定义。了解德拜休格尔极限公式计算离子平均活度系数的方法。了解德拜休格尔极限公式计算离子平均活度系数的方法。理解可逆电池的概念，理解能斯特方程的推导掌握其应用。理解可逆电池的概念，理解能斯特方程的推导掌握其应用。掌握电池电动势与热力学函数的关系及其计算。掌握电池电动势与热力学函数的关系及其计算。掌握常用电极符号、电极反应及其电极电势的计算掌握常用电极符号、电极
5、反应及其电极电势的计算, ,掌握电池电动掌握电池电动势的计算及其应用。势的计算及其应用。理解原电池的设计原理。理解原电池的设计原理。了解极化作用和超电势的概念。了解极化作用和超电势的概念。2022-5-307-17-1电解池、原电池和法拉第定律电解池、原电池和法拉第定律 一、两类导体一、两类导体 第一类：电子第一类：电子导体导体 第二类：离子第二类：离子导体导体 金属、石墨等金属、石墨等 电解质溶液、熔融电解质电解质溶液、熔融电解质 载流子：载流子： 自由电子自由电子 离子离子 温度升高：温度升高： R R R R 导电过程导电过程 无化学反应无化学反应 有化学反应有化学反应2022-5-30
6、二、电解池与原电池二、电解池与原电池 2022-5-30 1.1.电解池电解池 定义：电解池是利用电能来发生化学反应的装置。定义：电解池是利用电能来发生化学反应的装置。 特点：特点：电能电能化学能化学能 内部电流方向内部电流方向 高电势高电势低电势低电势 2. 2. 原电池原电池 定义：电池是利用化学反应产生电流的装置。定义：电池是利用化学反应产生电流的装置。 特点：特点：化学化学能能电电能能 内部电流方向内部电流方向 低电势低电势高电势高电势 3.3.应用应用 电解、电镀、电池、防腐、生物工程电解、电镀、电池、防腐、生物工程2022-5-30 2022-5-302022-5-302022-5
7、-30 1. 1. 阴、阳极阴、阳极 阴极：发生还原反应的电极阴极：发生还原反应的电极。 阳极：发生氧化反应的电极。阳极：发生氧化反应的电极。 2. 2. 正、负极正、负极 正极：电势高的电极。正极：电势高的电极。 负极：电势低的电极。负极：电势低的电极。 3.3.正、负极与阴、阳极的关系正、负极与阴、阳极的关系 电解池：电解池：阴阴负、阳负、阳正正 原原电池：电池：阴阴正、阳正、阳负负四、电极的区分与名称四、电极的区分与名称2022-5-30五、物质的量的基本单元五、物质的量的基本单元nN/L，其中，其中N为基本单元的个数，所以为基本单元的个数，所以n值值与基本单元有关。例如与基本单元有关。
8、例如18g水，可表示为：水，可表示为：n(H2O)=1mol， n(2H2O)=0.5mol， n(1/3H2O)=3mol， 等等在研究电解质溶液导电性质时，习惯于以一个元在研究电解质溶液导电性质时，习惯于以一个元电荷电荷(e- or e)为基础指定物质量的基本单元。为基础指定物质量的基本单元。 离子离子Mz+ ：用：用 描述离子的物质的量，描述离子的物质的量，zznM1zznA1 离子离子Az- ：用：用 描述离子的物质的量，描述离子的物质的量，例例 n(H+)，n(1/2Cu2+)，n (1/3Fe3+) 例例 n(Cl-)，n(1/2SO42-) 这样做的好处是，这样做的好处是，1mo
9、l任何离子所带的电量均为任何离子所带的电量均为6.0231023e。2022-5-30AMzzAMAM电离 电解质电解质AM1znzzznznznA1M1AM1 用用描述电解质的物质的量描述电解质的物质的量例例 n(KCl)，n(1/2Na2SO4) ， n(1/3AlCl3) 这样做的好处是：这样做的好处是：(1) 1mol任何电解质全电离均产生任何电解质全电离均产生6.0231023e的正电荷和负电荷；的正电荷和负电荷；(2) 同一溶液中，电解质全电离时同一溶液中，电解质全电离时例如：例如：5mol 1/2Na2SO4溶于水全电离产生溶于水全电离产生 5mol Na+ 和和 5mol 1/
10、2SO42-2022-5-30 参与氧化还原反应的物质参与氧化还原反应的物质M：-MeMrezzeMMox-zz以以 描述物质描述物质M的物质的量的物质的量M1zn例如：电解例如：电解CuCl2溶液产生溶液产生Cl2和和Cu，则用，则用n(1/2Cl2)和和n(1/2Cu)表示。表示。总结总结：1mol的任何物质的任何物质(离子、电解质或其他离子、电解质或其他物质物质)，均涉及，均涉及6.0231023e 96500C的的电量。可见，对任意两个电极电量。可见，对任意两个电极1和和2，若，若起反应时起反应时 n1=n2 Q1=Q22022-5-30 六、法拉第定律六、法拉第定律 1.文字表述文字
11、表述:每通过每通过96500C的电量的电量,在电解质溶液中任意一在电解质溶液中任意一电极上电极上,发生得失发生得失1mol电子的电极反应电子的电极反应,同时与得失同时与得失1mol电电子相对应的任意一电极反应的子相对应的任意一电极反应的(相应物质的相应物质的)物质的量是物质的量是1mol。 1mol电子的电量称为电子的电量称为1F，1F=Le=96500C mol-1 2.数学表达式：数学表达式：Q=nF 3.说明：说明： 法拉第定律是由实践总结出来的。法拉第定律是由实践总结出来的。 法拉第定律适用于电解池，也适用于原电池。法拉第定律适用于电解池，也适用于原电池。 当有当有1mol电子的电量通
