文档介绍：1 第八章电化学 1. 研究对象: 研究电现象与化学现象之间的内在联系及电能与化学能之间转换规律的一门科学研究装置: 原电池:化学能→电能通过自动发生的化学反应向外输送电能, 如干电池,蓄电池电解池:电能→化学能输入电能使之发生化学反应,如蓄电池充电,电解,冶炼 2 1799 年伏特(Volta ) 电池(Cu,Zn 电池)→直流电实现了其逆反应过程: 直流电通入电解质溶液→电解 1870 年有了直流发电机,得到廉价直流电大量研究电能→化学能,电解法广泛应用于工业生产中 3 2. 本章内容(1 )电解质溶液理论: 研究电解质溶液性质,导电机理——电化学基础(2 )电化学平衡问题: 存在电功的化学平衡问题介绍:可逆电极,可逆电池,电动势等(3 )不可逆电极过程(电极过程动力学) 包括电解,腐蚀问题——与应用密切相关 4 3. 应用: 应用于国民经济各个领域,与生产,生活, 实验密切相关(1 )电冶炼: 许多有色和稀有金属的提炼或精练: 如: Al, Mg ,K, Na, Li 的冶炼, Cu ,Pb, Zn 的精练(2 )腐蚀与防腐: 许多金属生锈腐蚀的原因与电化学有关, 可利用电化学原理及方法来防腐 5 (3 )电化学分析: 电位(导)的滴定法,库仑分析, 极谱分析,电位扫描伏安法,循环伏安法(4 )化学电源: 可提高能源利用率,方便:蓄电池热电法: 燃烧(煤,油) →加热水蒸气→推动气轮机转动→带动发电机→电能热能→电能 40% 转化率电池:燃料反应在电池中进行,直接转化成电能,效率 80% ——燃料电池 6 § 8-1 电解质溶液的导电现象一. 金属导体和离子导体导体:能导电的物体有两类:电子导体和离子导体分类材料导电机构通电后 T 的变化电子导体金属,石墨自由电子运动导体无变化 T ↑,电阻 R ↑, 导电能力↓离子导体电解质溶液固体电解质离子移动溶液组成发生变化 T ↑,离子运动速度↑,导电↑ 7 下面以电解池为例说明离子导电机理: 以Pt 为电极, HCl 溶液为电解质溶液中的离子做定向移动 Cl - ??正极+ H +??负极- 电极上发生的化学反应: +极 2Cl - - 2e ?? Cl 2 阳极,氧化反应- 极 2H + + 2e ?? H 2 阴极,还原反应 8 电池反应: 2HCl ?? H 2 + Cl 2 9 二. 法拉第( Faraday ) 定律(1883 年) 电解时,在电极上发生反应的物质的数量与通入的电量 Q 成正比例:电极反应: A z+ + Ze ??A 电量 nZF ZF M mQ?? Q: 通入的电量(单位:库仑) m: 电极上发生反应的物质的质量 M: 该物质的摩尔质量 Z: 电极反应中电子的计量系数 n: 电极上发生反应的量 10 F:1 摩尔电子的电荷,称作 Faraday 常数 F = N o e = ?10 23 mol -1? ?10 -19C = C . mol -1? 96500 C . mol -1 表示有 1 摩尔物质在电极上反应,需要通过 ZN o 个电子,即通过的电量为 ZF Q = nZF 无任何限制条件,对电池、电解池均适用例: 2H + + 2e ?? H 2 n=2 , Z=1 Q=2 ×1× F=2F=2 × 96500C