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电解质溶液理论.ppt

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电解质溶液理论.ppt

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文档介绍

文档介绍:电解质溶液理论
第1页,共93页,2022年,5月20日,7点37分,星期五
(1)基本概念
研究对象
电化学用途
两类导体
正极、负极
阴极、阳极
原电池
电解池
电流效率
(2)法拉第定律
定律的文字表示
法拉第常数在数值上等于1 mol元电荷的电量。已知元电荷电量为
第15页,共93页,2022年,5月20日,7点37分,星期五
荷电粒子基本单元的选取
根据法拉第定律,通电于若干串联电解池中,每个电极上析出物质的物质的量相同,这时,所选取的基本粒子的荷电绝对值必须相同。例如:
荷一价电
阴极 阳极
荷三价电
阴极 阳极
荷二价电
阴极 阳极
第16页,共93页,2022年,5月20日,7点37分,星期五
例题
通电于 溶液,电流强度 , 析出 。已知 。
求:
⑴ 通入电量 ;
⑵ 通电时间 ;
⑶ 阳极上放出氧气的物质的量。
第17页,共93页,2022年,5月20日,7点37分,星期五
解法一
取基本粒子荷单位电荷:即
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解法二
⑵ t 同上
取基本粒子荷3个基本电荷:即 Au,
第19页,共93页,2022年,5月20日,7点37分,星期五
法拉第定律的意义
⒈ 是电化学上最早的定量的基本定律,揭示了通入的电量与析出物质之间的定量关系。
⒉ 该定律在任何温度、任何压力下均可以使用。
⒊ 该定律的使用没有什么限制条件。
第20页,共93页,2022年,5月20日,7点37分,星期五
§ 离子的电迁移和迁移数
离子的电迁移现象
电迁移率和迁移数
离子迁移数的测定
第21页,共93页,2022年,5月20日,7点37分,星期五

设想在两个惰性电极之间有想象的平面AA和BB,将溶液分为阳极部、中部及阴极部三个部分。假定未通电前,各部均含有正、负离子各5 mol,分别用+、-号代替。
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设离子都是一价的,当通入4 mol电子的电量时,阳极上有4 mol负离子氧化,阴极上有4 mol正离子还原。
两电极间正、负离子要共同承担4 mol电子电量的运输任务。
现在离子都是一价的,则离子运输电荷的数量只取决于离子迁移的速度。
第23页,共93页,2022年,5月20日,7点37分,星期五

1.设正、负离子迁移的速率相等, ,则导电任务各分担2mol,在假想的AA、BB平面上各有2mol正、负离子逆向通过。
当通电结束,阴、阳两极部溶液浓度相同,但比原溶液各少了2mol,而中部溶液浓度不变。
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2.设正离子迁移速率是负离子的三倍, ,则正离子导3mol电量,负离子导1mol电量。在假想的AA、BB平面上有3mol正离子和1mol负离子逆向通过。
通电结束,阳极部正、负离子各少了3mol,阴极部只各少了1mol,而中部溶液浓度仍保持不变。
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、阳两极迁移的正、负离子物质的量总和恰好等于通入溶液的总电量。
如果正、负离子荷电量不等,如果电极本身也发生反应,情况就要复杂一些。
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离子在电场中运动的速率用公式表示为:
式中 为电位梯度,比例系数 和 分别称为正、负离子的电迁移率,又称为离子淌度(ionic mobility),即相当于单位电位梯度时离子迁移的速率。它的单位是 。
电迁移率的数值与离子本性、溶剂性质、温度等因素有关,可以用界面移动法测量。
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把离子B所运载的电流与总电流之比称为离子B的迁移数(transference number)用符号 表示。
由于正、负离子移动的速率不同,所带的电荷不等,因此它们在迁移电量时所分担的分数也不同。
其定义式为:
是量纲为1的