【正文】 e 第五章 電化學 主要內(nèi)容 第一節(jié) 電解質溶液的導電性 第二節(jié) 電解質溶液的電導 第三節(jié) 電解質溶液電導的測定和應用 第四節(jié) 溶液中電解質的活度和活度系數(shù) 第五節(jié) 原電池 第六節(jié) 可逆電池熱力學 第七節(jié) 電極電勢和電池的電動勢 第八節(jié) 濃差電池 第九節(jié) 電動勢測定的應用 第一節(jié) 電解質溶液的導電性 一、電解質溶液的導電機制 導體 ： 能夠導電的物體 第一類導體 (電子導體 ) ：依靠電子的定向遷移來導電 如：金屬、石墨等 第二類導體 (離子導體 )：依靠離子的定向遷移來導電 如：電解質溶液或熔融電解質等 主要特征：溫度升高，導電能力下降 主要特征：溫度升高，導電能力升高 一 . 電解質溶液的導電機制 電解池：電能轉化為化學能的電化學裝置 原電池：化學能轉化為電能的電化學裝置 電化學裝置 （電解池和原電池均由電極和電解質溶液組成） 陽極：發(fā)生氧化反應的電極 陰極：發(fā)生還原反應的電極 正極：電勢高的電極 負極：電勢低的電極 電極 化學約定 物理約定 一 . 電解質溶液導電機制 + + H+ Cl e e 陽極 陰極 + H+ Cl e e 陰極 陽極 Cl2 H2 電解池 原電池 2HCl ? H2 + Cl2 H2 + Cl2 ? 2HCl （ 1）電子從負極流出 （ 2） H+ (正離子 )向陰極遷移 2H+ +2e ? H2 （ 3） Cl– (負離子 )向陽極遷移 2Cl–– 2e ? Cl2 （ 4）電子流回正極 電解質溶液導電機理 一 . 電解質溶液導電機制 + + H+ Cl e e 陽極 陰極 電池反應： 2HCl ? H2 + Cl2 二、法拉第電解定律 （ 1）電解時，在任一電極上發(fā)生化學反應的物質的量與通入的電量成正比； zFQn ?nzFQ ? 或 理論要點： Q：電解時通過的電量； n：電極上發(fā)生化學反應的物質的量； z：電極反應中的電子計量系數(shù)； F：法拉第常數(shù) (1mol元電荷所帶的電量 ) AzeA Z ???m o lCLeF/9 6 5 0 6 4 8 6100 2 2 0 2 2319???????? ?二、法拉第電解定律 nzFQ ? 電極： 2H+ +2e ? H2 1mol反應 CzF 6 5 0 021 ?????? nQn zFQ ?二、法拉第電解定律 （ 2）在幾個串聯(lián)的電解池中通入一定的電量后，各個電極上發(fā)生化學反應的物質的量相同。 AzeA Z ???+ + H+ Cl e e 陽極 陰極 + H+ Cl e 陽極 陰極 Q1 Q2 Q3 Q4 二、法拉第電解定律 注意：使用相當于元電荷所荷電量的物質作為計算時的基本單元 H+ Cu2+ PO43 H+ 1/2(Cu2+) 1/3(PO43) 三、離子的電遷移和遷移數(shù) 離子的電遷移：在電場作用下，離子的定向運動 (1) 陽極：負離子發(fā)生氧化反應； 陰極：正離子發(fā)生還原反應； (2)電量在溶液中傳導是依靠正、負離子的遷移共同完成 (3)離子遷移電量的多少與離子遷移速率大小有關。 + + + + + + + + + + + + + + + + + + 陰極 陽極 陰極區(qū) 陽極區(qū) 中間區(qū) 三、離子的電遷移和遷移數(shù) (1)正負離子遷移速率相同 陰極 陽極 陰極區(qū) 陽極區(qū) 中間區(qū) + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + (1)通入的電量等于正、負離子遷移的電量之和； (2)正、負離子遷移的電量相等。 三、離子的電遷移和遷移數(shù) (1)正離子遷移速率是負離子的三倍 陰極 陽極 陰極區(qū) 陽極區(qū) 中間區(qū) + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + (1)通入的電量等于正、負離子遷移的電量之和； (2)正、負離子遷移的電量比為 3:1。 三、離子的電遷移和遷移數(shù) 結論： (1)通過溶液的總電量 Q等于正離子遷移的電量 Q+和負離子遷移的電量 Q之和 Q = Q+ + Q ??????rr負離子的遷移速率正離子的遷移速率負離子遷移的電量正離子遷移的電量陰極區(qū)減少的物質的量陽極區(qū)減少的物質的量(2) + + + + + + + + + + + + + + 陰極區(qū) 中間區(qū) 陽極區(qū) 三、離子的電遷移和遷移數(shù) ????? ??? Qt????? ??? Qt?????rrr (衡量離子對電量遷移的貢獻 ) 遷移數(shù) (tB)：某種離子 B遷移的電量與通過溶液 總電量的比。 ?????rrrt+ + t = 1 影響因素：離子種類、濃度、溶液溫度 離子遷移數(shù) t 與離子的遷移速率 r 有關 三、離子的電遷移和遷移數(shù) 測量方法： 希托夫法、界面移動法、電動勢法 第二章 電解質溶液的電導 RG 1?Al一、電解質溶液的電導 (G): 衡量電解質溶液的導電能力 單位： S（西門子）或 Ω1（歐姆 1） AlR ??：電導池常數(shù) ρ ：電阻率 A=1m2 l=1m 一、電解質溶液的電導 AlR?? 1??1? AlG ??電導率 (比電導 ) 單位： S/m (Λm ) 相距為 1m的兩平行電極間放置含有 1mol 電解質的溶液所具有的電導 影響因素：電解質種類、濃度、溫度 lAG ?? ?物理意義 :A=1 m2， l=1 m時電解質溶液的電導 或 一、電解質溶液的電導 lAG ?? ? mm V???c??Vnc ?c1?1VnVVm ??定義：相距為 1m的兩平行電極 間放置含有 1mol電解質的溶液 所具有的電導 l=1m ?? m單位： S m2 mol 1 1mV?? ?一、電解質溶液的電導 物理意義： 衡量電解質溶液的導電能力 注意：考慮離子所帶的電荷 比較 Λm(KCl), Λm(CuCl2) ? Λm(1/2CuCl2) 比較兩種電解質的導電能力？ 二、電解質溶液電導的測定 惠斯通電橋法 (測量電阻 R) → κ → Λm Λm √ κ =1/2 Λm(CuCl2) 三、電解質溶液的電導與濃度的關系 電導率 κ：電解質種類、濃度和溫度等 HCl H2SO4 KOH NaOH KCl NaCl HAc 濃度 (mol/L) 電導率κ (Sm1) (1) κ與濃度 c的關系 強電解質： κ隨 c先增大，后減小 (離子間相互作用 ) 弱電解質： κ隨 c變化不顯著 (濃度增大，電離度減小 ) 三、電解質溶液的電導與濃度的關系 (2) Λm與濃度 c的關系 H2SO4 ? m/S?m2?mol1 (mol?L1)1/2 cHCl NaCl