文档介绍：1
第七章电化学
电能化学能
电解
电池
电化学主要是研究电能和化学能之间的相互转化及转化过程中有关规律的科学。
电化学应用领域
电化学的用途
⒈电解精炼和冶炼有色金属和稀有金属;
电解法制备化工原料;
电镀法保护和美化金属;
⒉电池汽车、宇宙飞船、照明、通讯、
生化和医学等方面都要用不同类型的化学电源。
⒊电分析
⒋生物电化学
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三部分:
电解质溶液:(§ --§)
原电池: (§ --§)
电解和极化:(§--§)
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。
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:
1. 利用化学反应来产生电能原电池
2. 利用电能来驱动化学反应电解池
本章学****基本要求
3 能区分电极的类型,熟练地写出原电池的图解式,能根据氧化还原反应进行原电池的设计。
4 掌握能斯特方程的应用;能熟练地进行电极电势、电动势以及电池反应的摩尔吉布斯函数、摩尔熵变、摩尔反应焓等的计算;
1 熟悉摩尔电导、电导率、摩尔电导率、离子迁移率、平均活度、离子强度等基本概念;
2 掌握离子独立运动定律和德拜-休克尔极限定律
§ 电极过程、电解质溶液及法拉第定律
1. 电解池和原电池(Electrolytic Cell and Primary Cell)
负极(发生还原反应—阴极)
正极(发生氧化反应—阳极)
电池反应
电能转换为化学能的装置
离子的定向迁移
例:电解HCl水溶液
电解池
阳极(负极)
阴极(正极)
电池反应
原电池
化学能转换为电能的装置
导电机理:
电极上得失电子的反应
溶液中离子的定向迁移
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共同点: 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
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
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2. 电解质溶液和法拉第定律
电解质溶液是原电池及电解池的工作介质
电子导体:电子作定向运动(金属、石墨等),通电时无化学反应
离子导体:离子作定向运动(电解质溶液等),通电时有电极反应
导体
电极反应: 电极上进行的得失电子的反应
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电解过程
法拉第定律同时适用于
原电池放电过程
1833年英国科学家法拉第(Faraday M)在研究了大量电解过程后提出了著名的法拉第电解定律电解时电极上发生化学反应的量与通过电解池的电量成正比。
即:通过1 mol 电子电量时,任一电极上发生得失1 mol 电子的电极反应。电极上析出或溶解的物质的量与之相应。
Q=n电F F——法拉第常数
1 mol 电子电量=L×e
= ×1023(mol-1)××10-19 (库仑,C)
= 96485 C·mol-1 = 1 F
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电极反应的通式可写为:
或:
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,比例系数为法拉第常数。
Q 通过电极的电量
z 电极反应的电荷数(即转移电子数), 取正值。
电极反应的反应进度,= nB/B
F 法拉第常数; F = Le = C/mol