文档介绍：化学竞赛之电化学专题电化学是研究电能与化学能之间相互转化及其规律的科学。实现电能与化学能之间相互转化的装置是电解池和原电池,把电能转变为化学能的装置称为电解池,而把化学能转变为电能的装置则称为原电池。本专题的内容包括以下四个部分:电解质溶液:导电及溶液中电解质的热力学性质可逆电池热力学:在有非体积功的条件下化学反应的热力学问题;不可逆电极过程:非平衡条件下的电极过程;电化学的应用:……推荐参考书:(下册).:高等教育出版社,(上册).:高等教育出版社,:高等教育出版社,1992§-1电解质溶液电解质溶液是指溶质在溶剂剂中溶解后完全或部分离解成离子的溶液,该溶质则称为电解质。在溶液中完全离解的电解质,称为强电解质。在溶液中只有部分离解,即便在较稀的溶液中都有未离解成离子的电解质,称为弱电解质。:第一类导体:如金属及其某些化和物,是由于电子在电场作用下移动而传导电流,在导电过程中,导体本身不发生变化,且温度升高,其导电能力下降。第二类导体:如电解质溶液和熔融电解质,是由于正、负离子在电场作用下定向移动而传导电流,第二类导体在传导电流的同时在两极发生电极反应,且温度升高其导电能力增大。电解池:如图所示,由联结外电源的两个电极插入HC1溶液构成,在外电场的作用下,H+向负极移动,并在负极上得到电子,变成氢原子,两个氢原子结合成氢分子。C1-则向正极移动,把电子留在正极上变成氯原子,两个氯原子结合成氯分子。由此可见电解质溶液在传导电流的同时,在两极发生得、失电子的电极反应,即正极:2C1--2e→C12阳极,氧化反应负极:2H++2e→H2阴极,还原反应上述反应发生在电极与溶液的界面处,称为电极反应。由此可见电解质溶液导电是由正、负离子在电场作用下定向移动和在电极和溶液的界面处发生得失电子的电极反应来完成的。HC1溶液C1-→←H+-+阴极阳极原电池:如图所示,由此可见电解质溶液在传导电流的同时,在两极发生得、失电子的电极反应,即正极:Cu2++2e→Cu阴极,还原反应负极:Zn-2e→Zn2+阳极,氧化反应电化学的讨论中常用到正、负极和阴、阳极的概念。正、负极是以电位的高低来区分的,电位高的为正极,电位低的为负极。Cu2+Zn2++阳极阴极-ZnCu将铜电极插入硫酸铜溶液,锌电极插入硫酸锌溶液,组成一电池,外电路接一负载,即可对处做电功。负极锌溶解进入溶液,成为锌离子,正极铜离子得电子变为铜在电极上析出。外电路中电子由负极流向正极。而阴、阳极则是以电极反应来区分的,发生氧化反应(失去电子的反应)的电极称为阳极,发生还原反应(得到电子的反应)的电极称为阴极。在电解池中正极发生氧化反应,正极是阳极,负极发生还原反应,负极是阴极。以后将会看到,在原电池中正极发生还原反应,正极是阴极,负极发生氧化反应,负极是阳极。(Faraday)在总结大量实验结果的基础上于1833年提出了著名的法拉第定律,该定律内容如下:1)在电极上发生电极反应的物质的量与通过溶液的电量成正比。2)对于串联电解池,每一个电解池的每一个电极上发生电极反应的物质的量相等。谈到物质的量必须规定基本单元,这里规定的基本单元是M/z或A/z,M为分子,A为原子,z为发生电极反应时电荷变化数。例如电解CuCl2溶液时,电极反应为正极:2Cl--2e→Cl2负极:Cu2++2e→Cu在上面的反应中基本单元为Cl2/2或Cu/2。一摩尔质子的电荷(一摩尔电子的电荷的绝对值)称为法拉第常数,用F表示,即F=Le=×1023mol-1××10-19CF=-1=-1若通过溶液的电量为1F,则电路中每一个电极上都要发生得或失1摩尔电子的电极反应。根据法拉第定律,通过溶液的电量与电极上发生电极反应的物质的量之间有严格的定量关系。从电极上发生电极反应的物质的量可以确定通过溶液的电量,实现这种测量的装置称为电量计。例如将两个银电极插入硝酸银溶液中就构成了银电量计,,则通过溶液的电量为1F。例6-125℃、,当通入的电量为965C时,,问同时在阴极上有多少氢气放出?解:在阴极上发生的反应为Cu2++2e→Cu2H++2e→H2根据法拉第定律,在阴极上析出物质的总量为(以1/2Cu或H为基本单元):n=n(1/2Cu)+n(H)n=Q/F=965/96500=(1/2Cu)=×2/=(H)=