§电化学中的基本概念和电解定律精讲
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经典电化学(极力推荐)
⑴ 通入电量 Q ； ⑵ 通电时间 t ；
⑶ 阳极上放出氧气的物质的量。
-
荷电粒子基本单元的选取
解法一
取基本粒子荷单位电荷：即
1 Au, 3
1 4 O2
(1 )Q n zF 1 9 7 .0 1 .g 2 0 m g o l-1 /3 1 9 6 5 0 0C m o l 1
= 1 7 6 3 C
F=L·e =6.022×1023 mol-1×1.6022×10-19 C
=96484.6 C·mol-1 ≈96500 C·mol-1
-
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
12H2,
(2 )t Q I 0 1 .7 0 6 2 3 5 C A 7 .0 5 1 0 4s
(3) n(O2)1 4n(1 3Au) =1 4197.01g .20 m g ol1/34.57103m ol
-
荷电粒子基本单元的选取
解法二
取基本粒子荷3个基本电荷：即
Au， 3 4
O
2
(1 )Q n zF 1 9 7 .1 0 .2 g 0 m go l-1 3 9 6 5 0 0C m o l 1
-
法拉第定律的数学表达式
⑶ 阳极上放出氧气的物质的量。
-
荷电粒子基本单元的选取
解法一
取基本粒子荷单位电荷：即
1 Au, 3
1 4 O2
(1 )Q n zF 1 9 7 .0 1 .g 2 0 m g o l-1 /3 1 9 6 5 0 0C m o l 1
= 1 7 6 3 C
F=L·e =6.022×1023 mol-1×1.6022×10-19 C
=96484.6 C·mol-1 ≈96500 C·mol-1
-
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
12H2,
(2 )t Q I 0 1 .7 0 6 2 3 5 C A 7 .0 5 1 0 4s
(3) n(O2)1 4n(1 3Au) =1 4197.01g .20 m g ol1/34.57103m ol
-
荷电粒子基本单元的选取
解法二
取基本粒子荷3个基本电荷：即
Au， 3 4
O
2
(1 )Q n zF 1 9 7 .1 0 .2 g 0 m go l-1 3 9 6 5 0 0C m o l 1
-
法拉第定律的数学表达式
电化学复习2
Λm
kVm
c
5
电导池常数
K cell
l A
单位是
m 1
K cell
1
R kR
电导率、摩尔电导率与浓度的关系 离子独立移动定律和离子的摩尔电导率 在无限稀释溶液中，每种离子独立移动，不受其它离子影响， 电解质的无限稀释摩尔电导率可认为是两种离子无限稀释摩尔 电导率之和
Λm,+ Λm, Λm Λm,+ Λm, Λ m
随 着电 流密度的
j(电流密度)
增大，两电极上的
阴极曲线
阳极曲线
超电势也增大。
E可逆+ΔE不可逆
阳极析出电势变大，
阴极析出电势变小。 由于极化使外加的 电压增加，额外消 耗了电能。
η阴
E可逆
η阳
电极电势
电解池中两电极的极化曲线
21
(2) 原电池中两电极的极化曲线 原电池中，负极是阳 极，正极是阴极。 阳极析出电势变大，阴 极析出电势变小。 由于极化，使原电 池的作功能力下降。
j(电流密度) η阳 E可逆 -ΔE不可逆 η阴
随着电流密度的增加，
E可逆
电极电势
原电池中两电极的极化曲线
22
利用这种极化降低金属的电化腐蚀速度。
判断在阴极上首先析出何种物质，应把可能发生
物理化学08章_电解质溶液
• 电子由Zn极流向Cu极 电流由Cu极流向Zn极
Zn极电势低， Cu极电势高
Daniell电池示意图
2、电解池
• 电能
化学能
①
②
• 电极①是阴极,发生还原反应
Cu2++2e-→Cu(S)
• 电极②是阳极，发生氧化反应
Cu(S)→ Cu2++2e-
• 阴极,发生还原反应
• 阳极，发生氧化反应
• 电极上的反应与电解质种类、溶剂性质、电极 材料、外加电源的电压、离子浓度和温度有关
0.1434 S·m-1 , 试求CuSO4的摩尔电导率m(CuSO4 )和 1/2 CuSO4的摩尔电导率m(1/2CuSO4 )。
解：m (CuSO4 ) c (CuSO4 )
0.1434S m1 10mol m3
14.34 103 S m2 mol1
m
(
1 2
CuSO4
)
c
1
0.1434S m1 210mol m3
1、
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。
2、 3
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。
3、离子的电迁移现象结果
1 向阴、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
Zn极电势低， Cu极电势高
Daniell电池示意图
2、电解池
• 电能
化学能
①
②
• 电极①是阴极,发生还原反应
Cu2++2e-→Cu(S)
• 电极②是阳极，发生氧化反应
Cu(S)→ Cu2++2e-
• 阴极,发生还原反应
• 阳极，发生氧化反应
• 电极上的反应与电解质种类、溶剂性质、电极 材料、外加电源的电压、离子浓度和温度有关
0.1434 S·m-1 , 试求CuSO4的摩尔电导率m(CuSO4 )和 1/2 CuSO4的摩尔电导率m(1/2CuSO4 )。
解：m (CuSO4 ) c (CuSO4 )
0.1434S m1 10mol m3
14.34 103 S m2 mol1
m
(
1 2
CuSO4
)
c
1
0.1434S m1 210mol m3
1、
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。
2、 3
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。
3、离子的电迁移现象结果
1 向阴、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
第八章 电化学
v指示≈＜ v测 则：C测/C指示= t测/ t指示
（3）电动势法
液体接界电势原理。 测量较为准确。
7-3 电导、电导率和摩尔电导率
1. 定义
（1）电导
1 I G R U
G——conductance（-1 or S）
（2）电导率
l G A
κ——conductivity( -1 m-1 or S/m)
Q It m M M zF zF
（4）实际电解时，要考虑电流效率。 电流效率= 按法拉第定律计算应获的产物质量 100% （5）法拉第定律在任何温度、压力下均可 以使用。 （6）电量通常采用电量计（库仑计）测 量，电量计串联在电路中。
电极上产物的实际质量
7-2 离子的迁移数
1.离子的电迁移现象
（2）阴、阳极
阳极：发生氧化反应的电极 阴极：发生还原反应的电极 （3）正、负极
正极：电势较高的电极
负极：电势较低的电极
（4）电极反应、电池反应
电极反应：在电极上进行的有电子得失的 氧化还原反应 电池反应：两个电极反应的总和 （5）电解池、原电池
电子流方向
电流方向 电源 电子流方向 电流方向
阴 极
4.离子迁移数的测定方法
（１）希托夫法(Hittorf method) 测量原理
Q n n t Q n n n Q n n t Q n n n
（3）电动势法
液体接界电势原理。 测量较为准确。
7-3 电导、电导率和摩尔电导率
1. 定义
（1）电导
1 I G R U
G——conductance（-1 or S）
（2）电导率
l G A
κ——conductivity( -1 m-1 or S/m)
Q It m M M zF zF
（4）实际电解时，要考虑电流效率。 电流效率= 按法拉第定律计算应获的产物质量 100% （5）法拉第定律在任何温度、压力下均可 以使用。 （6）电量通常采用电量计（库仑计）测 量，电量计串联在电路中。
电极上产物的实际质量
7-2 离子的迁移数
1.离子的电迁移现象
（2）阴、阳极
阳极：发生氧化反应的电极 阴极：发生还原反应的电极 （3）正、负极
正极：电势较高的电极
负极：电势较低的电极
（4）电极反应、电池反应
电极反应：在电极上进行的有电子得失的 氧化还原反应 电池反应：两个电极反应的总和 （5）电解池、原电池
电子流方向
电流方向 电源 电子流方向 电流方向
阴 极
4.离子迁移数的测定方法
（１）希托夫法(Hittorf method) 测量原理
Q n n t Q n n n Q n n t Q n n n
物理化学第七章 电化学讲解
注意：M和Z的值随所取的基本单元而定。 例：用强度为0.025A的电流通过Au(NO3)3的溶液（Pt作为电 极），当阴极上有1.20g Au(S)析出时，试计算： (a)通过了多少电量？ (b)需通电多长时间？ (c)阳极上将放出多少氧气(气体在标准状况STP下的体积) 解：若电极反应： 阴极 ：
CuSO4溶液 (还原反应) 正极或阴极 (氧化反应) 负极或阳极
在电解池或原电池中，有电流通过时，第一类导体(包 括电极和导线)中的电子和第二类导体中的离子在电场作用 下都作定向移动： 电子： 与电流方向相反 离子： 阳离子(anion)总是向阴极移动 阴离子(cation)总是向阳极移动
在第二类导体中，电流的传导是由阴、阳离子的移动而 共同承担，即：
3、原电池(primary cell) 与电解池相反，利用两个电极上的反应将化学能转变为电 能的装置，如图： 丹尼尔电池： + Cu - Zn 阳极(Anode) 阴极(Cathode)
Zn2+ SO42-
ZnSO4溶液 原电池的电极反应 Cu极：Cu2++2e→Cu Zn极： Zn→Zn2++2e
1 3
1 2
Au e 1 3 Au(s)
H2O e 1 O (g) H 2 4
3
阳极 ：
1 电解反应： 3
电化学基本概念
Ag+ OH-
H+ NO3-
银阴极 Ag+ + e = Ag H+ + e = 1/2 H2
ei
Ag+ O2
Ag+ OH-
H+
NO3-
银阳极
27
电流效率
实 理际 论电 电量 1量00% （一定物质量）
实 理际 论产 产物 物质 质 1量 量 00%（一定电量）
28
电化学研究重点
溶液电化学 (电解质溶液)
电解池 原电池
正极、电势高 负极、电势低 负极、电势低 正极、电势高
驱向离子 阴离子 Anion 阳离子 Ca1t6ion
11-2 法拉弟定律 Faraday law (1834年)
Wk QM 1Q ZF
nZFQ
Q- 反应电量n-摩尔数，Z-反应电子计数量，
F-法拉弟常数（1891年）
17
18
法拉弟常数 F (1891年)
电场的强度和方向可改变反应的 活化能和速度
6
电化学装置(Electrochemical Device)
电池(Cell) 电(化学)池
原电池 (Primary Cell)
体系自发地将本身的化学能变为电能(G<0)
电解池 (Electrolytic Cell)
利用电功推动体系进行化学反应(包括G>0)
H+ NO3-
银阴极 Ag+ + e = Ag H+ + e = 1/2 H2
ei
Ag+ O2
Ag+ OH-
H+
NO3-
银阳极
27
电流效率
实 理际 论电 电量 1量00% （一定物质量）
实 理际 论产 产物 物质 质 1量 量 00%（一定电量）
28
电化学研究重点
溶液电化学 (电解质溶液)
电解池 原电池
正极、电势高 负极、电势低 负极、电势低 正极、电势高
驱向离子 阴离子 Anion 阳离子 Ca1t6ion
11-2 法拉弟定律 Faraday law (1834年)
Wk QM 1Q ZF
nZFQ
Q- 反应电量n-摩尔数，Z-反应电子计数量，
F-法拉弟常数（1891年）
17
18
法拉弟常数 F (1891年)
电场的强度和方向可改变反应的 活化能和速度
6
电化学装置(Electrochemical Device)
电池(Cell) 电(化学)池
原电池 (Primary Cell)
体系自发地将本身的化学能变为电能(G<0)
电解池 (Electrolytic Cell)
利用电功推动体系进行化学反应(包括G>0)
物理化学：第08章_电解质溶液
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2020/11/12
例题
例题：
通电于 Au(NO3 )3 溶液，电流强度 I 0.025 A ，
析出 Au(s)=1.20 g 。已知 M (Au)=197.0 g mol-1。 求：
⑴ 通入电量 Q ；
⑵ 通电时间 t ；
⑶ 阳极上放出氧气的物质的质量。
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1.电解质溶液的导电机理
在原电池中
阳离子移向阴极
负
负载电阻
正
极
e-
Zn
极
Cu e-
e-
阳 Zn2+ Cu2+ 阴
极 SO24-
SO24- 极
ZnSO4溶液 CuSO4溶液
在阴极上发生还原的是
Cu2 aq 2e Cu(s)
阴离子迁向阳极 在阳极上发生氧化的是
Danill电池
阴极上发生还原作用
2H aq 2e H2(g)
电极上的反应次序由 离子的活泼性决定
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1.电解质溶液的导电机理
在电解池中
阳极上发生氧化作用
都用铜作电极
-
- 电源 +
e-
+
e-
Cu
Cu
电化学基本概念ppt课件
i i
两相间建立平衡电势
电极（Electrode)
电极材料/电解质
Zn|Zn2+, SO42Pt|H2,H+ Fe|Fe3O4|Fe2O3|水溶液
电极（Electrode)
电极材料/电解质 •传递电荷
Zn|Zn2+,SO42-,
•氧化或还原反应
Pt|H2,H+
的地点
•“半电池”
Fe|Fe3O4|Fe2O3|水溶液
三、电化学现象普遍存在
(a) i i i为带电荷粒子 相间自发转移
(b) 相界面存在过剩电荷 界面电位差
(c) 自然界普遍存在水 电解质溶液
电化学势 Electrochemical Potential
恒温恒压下荷电粒子i从相转移到相
Gi = i- i + Zie0( - )
平衡时： i + Zie0 = i + Zie0
法拉弟定律的几个要点
1. 电和化学反应相互作用的定量关系 2. 不受电极、外界条件的影响 3. 适用于多个电化学装置的多个反应（串联）
e-
i
H2
Cl2
Na+
Cl-
Ag
Ag+
ei
Ag+
Ag+
H+
OH-
阴极
阳极
电化学-1电化学基本概念导电机理迁移数电导率讲解
特点：概念多，要以理解为主。
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2019/6/10
本章研究的主要内容
• 电解质溶液的导电机理 • 原电池 • 电解池
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2019/6/10
目录
§7-1 Electrolytic cell、Galvanic cell and Faraday’s law §7-2 The ionic transport number §7-3 Electric conductivity and molar Electric conductivity §7-4 The Law independent migration ions §7-5 The application of conductance determine §7-6 Mean ionic activity of electrolyte §7-7 Debye—Hcükel limiting law §7-8 Reversible cell §7-9 Thermodynamic of reversible cell §7-10 Nernst equation §7-11 电池电动势及标准电池电动势测定 §7-12 电极电势和电池电动势 §7-13 电极种类 §7-14 电池设计 §7-15 电解和极化
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物理化学电子课件第七章电化学基础
第二节 电解质溶液
三、电导的测定
在图7－5中，E为具有一定频率的交流电源，AB为均匀的滑线电 阻，并联的一个可变电容器K用以抵消电导池电容。R1为电阻箱电阻， Rx为待测电阻，R3、R4分别为AC、CB段的电阻，G为检零器。测定时， 接通电源，选择一定的电阻R1，移动接触点C，直至CD间的电流为零， 电桥达到平衡，R1/Rx＝R3/R4，故电导
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第七章 电化学基础
第一节 电化学的基本概念 第二节 电解质溶液 第三节 可逆电池及原电池热力学 第四节 电极电势 第五节 不可逆电极过程 第六节 电化学的基本应用
第一节电化学的基本概念
一、电解池与原电池
电化学的根本任务是揭示化学能与电能相互转换的规律，实现这 种转换的特殊装置称为电化学反应器，分为电解池和原电池两类。电 解池是将电能转化为化学能的装置，而原电池是将化学能转化为电能
第二节 电解质溶液
第三节 可逆电池及原电池热力学
一、可逆电池
（1）充电、放电反应必须可逆，即化学可逆和物质可逆，要求
（2）反应要在无限接近电化学平衡条件下进行，即可逆电池的 能量转移必须是热力学可逆的，要求电池必须在电流趋于无限小（即
I 0）的状态下工作。放电时对外所做的电功和充电时消耗的电功 大小相等，保证当系统恢复原状时环境也能复原，不留下任何变
物理化学第七章电化学
§7-1 电化学的基本概念和法拉第定律 1、基本概念： 电导体,简称导体 :定义， 分类： 第一类是电子导体：作用机理 ：靠自由电子的定向运动而导电 。 影响因素： 温度升高 ，由于导电物质内部质点的热运动加剧，阻 碍自由电子的定向运动，电阻增大，导电能力降低。 第二类是离子导体：作用机理：是依靠离子的定向运动而导电。 影响因素：温度升高时，由于溶液的粘度降低，离子运动速度加 快，在水溶液中离子化作用减弱等原因，导电能力增强。 电池：若用第一类导体，也就是金属联结两个电极，并使电流在 两电极间通过，则构成外电路：这种装置就叫做电池。 电解池：若在外电路中并联一个有一定电压的外加电源，则将有 电流以外加电源流入电池，且使电池中发生化学变化，此时电能 就转化成化学能，这种电池就称为电解池 。
在阳极—阴极上发生的两个电极反应的总结果就表示成电池反应。
在电解池中，电子的流动方向是由电源负极流向正极，因而与电 源负极相连的电极是发生得到电子的反应是阴极，而与电源正极
相连的电极是发生失去电子的反应是阳极。
§7-1 电化学的基本概念和法拉第定律 • 原电池：若电池能自发地在两极上发生化学反应并产生电流， 此时化学能转化为电能，则该电池就称为原电池 • 示意图如下：
z
• 上式又可写成： • 因此 F 的物理意义：就是1克当量物质发生放电时通过溶液 的电量：此值也就是电极上有1mol电子转移时所带的电量。
《物理化学》(电化学)知识点汇总
96500
, H / H2 (Fe)
Zn2 / Zn
Fe, Zn, H
谢谢观看！！！
(
Na
)
m,
(Cl
)]
m
(HCl)
m
( NaAc)
m
(
NaCl
)
§5.4 溶液中电解质的活度和活度系数
一、平均活度和平均活度系数
理想混合溶液：
B
B
(T )
RT
ln
mB m
各种形态物质： B B (T ) RT ln B
电解质溶液：
B,m
B,m
mB m
m m
m m
(T ) RT ln (T ) RT ln
《物理化学》重要 知识点
第五章：电化学
第五章 电化学
二、法拉第电解定律
法拉第电解定律：电解时，在任一电极上发生化 学反应的物质的量与通入的电量成正比；在几个 串联的电解池中通入一定的电量后，各个电极上 发生化学反应的物质的量相同。
n Q zF
Q nzF Z －电极反应中的
电子计量系数 F－法拉第常数
m 则可以通过电解质的质量摩尔浓度计算得到。
1
m 对于质量摩尔浓度为
m
的电解质溶液有：
m m m m
1
m
(m
m
)
电化学基本概念
电化学基本概念
【电导】描述物体导电性能的物理量，其值是电阻的倒数，单位是“西门子”，用S表示。某物体的电阻愈小它的电导就愈大。
【电导率】又称比电导。可用来衡量和比较物体的导电性能。当物体的长度为1厘米，截面积为1平方厘米时的电导，为该物体的电导率。对电解质溶液来说，当两电极面积各为1平方厘米，电极相距1厘米时为溶液的电导。电解质溶液的电导率与电解质的种类、溶液的浓度及温度等有关。
【离子淌度】又称离子迁移率。某种离子在一定的溶剂中，当电位梯度为每米1伏特时的迁移速率称为此种离子的淌度，单位是米2·秒-1·伏特-1。离子淌度是代表离子迁移速率特征的物理量。
【离子迁移率】见离子淌度条。
【离子强度】在电解质溶液中离子之间平均静电相互作用的一种量度，常用I表示，其定义式如下：
上式的含义是：某电解质溶液的离子强度等于每种离子的质量摩尔浓度mi与其价数Zi平方的乘积之和的一半。
【双电层】在两种不同物体的接触界面上，正负电荷分别排列成的一种面层，例如在金属和电解质溶液相接触的界面上，金属表面电荷层与液溶中的相反电荷的离子层就构成双电层，由于溶液中的离子的热运动，溶液中的一层又分为紧密层和扩散层。
【可逆电池】热力学意义上的可逆电池必须具备两个条件，即可逆电池在充电和放电时不仅物质的转变是可逆的，而且能量的转变也是可逆的。如果把放电时放出的电能全部储存起来并用它对电池充电，则能恰好使电池内化学反应体系及外界环境全部恢复原状。
一般意义的可逆电池就是指由于放电而被消耗的物质，可以通过充电使之再生的电池，此电池的充电反应恰好是放电反应的逆过程，如常用的铅蓄电池。
物理化学第七章 电化学
CuSO4溶液 (还原反应) 正极或阴极 (氧化反应) 负极或阳极
在电解池或原电池中，有电流通过时，第一类导体(包 括电极和导线)中的电子和第二类导体中的离子在电场作用 下都作定向移动： 电子： 与电流方向相反 离子： 阳离子(anion)总是向阴极移动 阴离子(cation)总是向阳极移动
在第二类导体中，电流的传导是由阴、阳离子的移动而 共同承担，即：
在STP时，O2(g)的体积为：
V(O2)=4.57×10-3mol×22.4dm3/mol=0.102 dm3
注意：
①Faraday定律中，由基本单元决定的摩尔质量M和得失电子 数Z。本书规定，当电极反应中Z=1时，电解质作为基本单 元，如H2SO4，AgNO3 ，CuSO4： 电极反应分别为： 基本单元
t
n正离子迁出阳极区 n电解
0.340 0.470 0.723
t 1 t 0.530
如果考虑NO3-的浓度变化，求出t-，结果是一样的。 另由于NO3-不参与电极反应，计算更为简单。 NO3-迁出阴极区的物质量=1.390 - 1.007=0.383mmol
t n负离子迁出阳极区 n电解 0.383 0.530 0.723
② Faraday定律可以在任何T 和P下使用。
③ 实际电解时，由于存在副反应，如镀锌工艺中，在阴极 除了有Zn析出外，还有H2的生成。所以实际消耗的电量要 比理论电量大，可计算电流效率：
物理化学---电化学
取的基本粒子的荷电数相同时，在各个电极
上发生反应的物质，其物质的量相同，析出 物质的质量与其摩尔质量成正比。
Mz ze M Az- ze A
取电子的得失数为 z，通入的电量为 Q，则电极上
发生反应的物质的量 n 为：
Q n zF
或
Q nzF
电极上发生反应的物质的质量 m 为：
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 1 1 1 H 2 , Cu, Au 阴极
2 2 3
1 1 阳极 O 2 , Cl2 4 2
荷二价电
阴极
荷三价电 阴极
2 H 2 , Cu, Au 3
离子的电迁移现象
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。
1．设正、负离子迁移的速率相等， r ，则导电任 r 务各分担2 mol，在假想的AA、BB平面上各有2 mol正、 负离子逆向通过。
解法一
取基本粒子荷单位电荷：即 1 Au, 1 O 2
3 4
1.20 g (1) Q nzF 1 96500 C mol1 197.0 g mol-1 /3 = 1763 C
电化学-1电化学基本概念导电机理迁移数电导率讲解
• 1mol电子的电量称为1F，1F=Le=96500Cmol-1
• 2.数学表达式：Q=nF
• 3.说明：
• 法拉第定律是由实践总结出来的。
• 法拉第定律适用于电解池，也适用于原电池。
• 当有1mol电子的电量通过AgNO3溶液时在阴极有1molAg 沉淀，当有1mol电子的电量通过CuSO4溶液时在阴极有 1mol（1/2Cu）沉淀。
2HClH2 +Cl2
3电流在界面上连续， 构成回路
结果：电源做功W’= -qV; 系统(G)T,p>0 若可逆进行： (G)T,p= Wr’= - Q电量 E
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2019/6/10
1 界面上自发 反应：
H2(g)+Cl2(g)2HCl 负极:H2 2e 2H+ 正极:Cl2 +2 e 2Cl-
阳极区 中间区 阴极区
通 电
阳极
+++++
前 (Pt) － － － － －
+++++
－－－－－
+++++
－－－－－
阴极 (Pt)
通 电 后
++
－－
+++++
• 2.数学表达式：Q=nF
• 3.说明：
• 法拉第定律是由实践总结出来的。
• 法拉第定律适用于电解池，也适用于原电池。
• 当有1mol电子的电量通过AgNO3溶液时在阴极有1molAg 沉淀，当有1mol电子的电量通过CuSO4溶液时在阴极有 1mol（1/2Cu）沉淀。
2HClH2 +Cl2
3电流在界面上连续， 构成回路
结果：电源做功W’= -qV; 系统(G)T,p>0 若可逆进行： (G)T,p= Wr’= - Q电量 E
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1 界面上自发 反应：
H2(g)+Cl2(g)2HCl 负极:H2 2e 2H+ 正极:Cl2 +2 e 2Cl-
阳极区 中间区 阴极区
通 电
阳极
+++++
前 (Pt) － － － － －
+++++
－－－－－
+++++
－－－－－
阴极 (Pt)
通 电 后
++
－－
+++++
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在原电池中，阴极是正极；在电解 (Cathode) 池中，阴极是负极。
阳极：
(Anode)
发生氧化作用的极称为阳极。 在原电池中，阳极是负极；在电 解池中，阳极是正极。
7
在电解池中
阳离子迁向阴极，在阴
极上发生还原作用
阴 极
e-
-
电源
+ +
阳 极
e
-
Cation Cathode
阴离子迁向阳极，在阳 极上发生氧化作用
3
能导电的物质称为导电体，通常分为两类： 第一类导体又称电子导体，如金属、石墨等 第一类导体的特点是： A. 自由电子作定向移动而导电 B. 导电过程中导体本身不发生变化 C. 温度升高，电阻也升高
D. 导电总量全部由电子承担
4
第二类导体又称离子导体，如电解质溶液、熔融电 解质等 第二类导体的特点是： A. 正、负离子作反向移动而导电 B. 导电过程中有化学反应发生 C. 温度升高，电阻下降
电解质溶液
Anion Anode
电解池
8
在电解池中 阳极上发生氧化作用
阴 极
e-
-
电源
+ +
阳 极
e
-
2Cl aq Cl2 (g) 2e
阴极上发生还原作用
CuCl2
电解池
Cu 2 aq 2e Cu(s)
9
在原电池中
负载电阻
阳离子迁向阴极
正 极
负 极
在阴极上发生还原的是
阴极
2 H 2 , Cu, Au 3
1 O 2 , Cl 2 2
3 3 O 2 , Cl 2 4 2
17
3 H 2 , Au 2
例题： 通电于 Au(NO3 )3 溶液，电流强度
I 0.025 A
阴极上析出
Au(s)=1.20 g
1 1
已知 M (Au)=197.0 g mol , M (O2 ) 32.0 g mol 求：⑴ 通入电荷量 Q ⑵ 通电时间 t ⑶ 阳极上放出氧气的质量
Q I t
16
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
1 1 1 H 2 , Cu, Au 2 2 3
阳极 阳极
阳极
1 1 O 2 , Cl 2 4 2
荷二价电
阴极
荷三价电
第八章 电解质溶液
2018/10/30
原电池和电解池
§8.1 电化学中的基本概念和电解定律
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。 电解
电能
电池
化学能
2
电化学的用途 ⒈电解 精炼和冶炼有色金属和稀有金属 电解法制备各种化工原料、金属复合 材料和表面特种材料 电镀法保护和精饰金属 阳极钝化和氧化着色等 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 电化学分析 ⒋ 生物电化学
D. 导电总量分别由正、负离子分担
*固体电解质，如AgBr、PbI2等，也属于离子导体， 但它导电的机理比较复杂，导电能力不高，本章以讨论 电解质水溶液为主。
5
正极、负极
正极： 电势高的极称为正极，电流从正极流
向负极。
负极： 电势低的极称为负极，电子从负极流
向正极。
6
阴极、阳极
阴极：
发生还原作用的极称为阴极。
(3) m(O 2 ) 6.09 10 3 mol
6.09 10
3
3 mol 32.0 g mol 1 0.146 g 4
3 M (O 2 ) 4
20
Faraday电解定律的意义
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。
-
Zn
e-
Cu
e
Cu 2 aq 2e Cu(s)
阴离子迁向阳极 在阳极上发生氧化的是
Zn s Zn 2 (aq) 2e
10
e-
阳 极
Zn 2+ Cu 2+ 阴 2- 极 SO2SO 4 4
CuSO4溶液
ZnSO4溶液
Danill电池
在电极上发生反应的先后由其性质决定
23
19
C
96 484.6 C mol 96 500 C mol
1
1
14
如果在电解池中发生如下反应：
mol M(s)，即反应进度为1 mol 时，需通入的电量为 Q
Mz ze M(s) 电子得失的计量系数为 z+，欲从阴极上沉积出1
Q( 1) z+eL z+ F
在电解池中， 用惰性电极
阳极上发生氧化作用
2H2O l O2 (g) 4H 4e
-
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电源
+ +
Pt
Pt
e
-
e-
阴极上发生还原作用
2H aq 2e H2 (g)
Na 2SO4
电解池
电极上的反应次序由离 子的活泼性决定
11
在电解池中， 都用铜作电极
阳极上发生氧化作用
18
解1
若电极反应表示为
1 3+ 1 Au e Au(s) 3 3 1 1 H 2 O(l) O 2 (g) H + e 2 4
阴极
阳极
析出1.20g Au(s)时的反应进度为
1.20 g 1.20 g 0.0183 mol 1 1 M ( Au) 197.0 g mol-1 3 3 (1) Q zF 1 96500 C mol1 0.0183 mol=1 766 C Q 176 6 C 4 (2) t 7.06 10 s 1 I 0.025 C s
阴极
阳极
析出1.20g Au(s)时的反应进度为
1.20 g 3 6.09 10 mol 1 197.0 g mol
(1) Q zF 3 965 00 C mol1 6.09 103 mol 1 763 C
Q 176 3 C 4 (2) t 7.05 10 s 1 I 0.025 C s
1 (3) m(O2 ) 0.0183 mol M (O2 ) 4 1 0.0183 mol 32.0 g mol 1 0.146 g 4
19
解2
若电极反应表示为
Au3+ (aq) 3e Au(s)
3 3 H 2O(l) O2 (g) 3H + 3e 2 4
⒉ 通电于若干个电解池串联的线路中，当所取 的基本粒子的荷电数相同时，在各个电极上发生 反应的物质，其物质的量相同，析出物质的质量 与其摩尔质量成正比。
13
人们把在数值上等于1 mol元电荷的电量称为 Faraday常数。
已知元电荷电量 e 为
1.6022 1019 C
F Le
6.022 10 mol 1.602 2 10
若反应进度为ξ时需通入的电量为
Q( ) z+ F
若通入任意电量Q时，阴极上沉积出金属B的物质的 量nB和质量mB分别为：
15
Q nB z+ F Q mB MB z+ F
这就是Faraday电解定律的数学表达式
根据电学上的计量关系
I dQ / dt
t
Q Idt
0
若电流强度是稳定的的，则
⒊ 该定律的使用没有什么限制条件。
21
电流效率
按Faraday定律计算所需理论电荷量 电流效率 100% 实际所消耗的电荷量
或
电极上产物的实际质量 电流效率 100% 按Faraday定律计算应获得的产物质量
22
Cu(s,电极) Cu2 aq 2e
+
Cu
-
电源
+
Cu
e
-
e-
阴极上发生还原作用
Cu
2
aq 2e
Cu(s)
CuSO4
电解池
电极有时也可发生反应
12
Faraday电解定律
结出了电解定律
Faraday 归纳了多次实验结果，于1833年总
⒈ 在电极界面上发生化学变化物质的质量 与通入的电荷量成正比。