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电化学原理第一章+绪论 PPT课件
电子 流向
导线
负极 →正极
电源负极→电解池阴极 电解池阳极→电源正极
电化学体系的定义
The definition of the electrochemical system
电极反应：电极/溶液界面（两类导体界面）发生 的电化学反应。
电化学反应：在电化学体系中发生的氧化还原反应。 电化学体系：两类导体串联组成的，在电荷转移
3．贾铮、戴长松、陈玲编著：《电化学测量方法》，化学工业出版社 ，2006。
4．努丽燕娜、王保峰主编：《实验电化学》，化学工业出版社，2007 。
5．郭鹤桐编著：《电化学教程》，天津大学出版社，2000。 6．胡会利、李宁主编：《电化学测量》，国防工业出版社，2007。 7．查全性等编：《电极过程动力学导论》（第二版），科学出版社，
金属腐蚀的种类
The types of metal corrosion
种类 化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
例如 电流
金属与非电解质 等直接发生化学 反应
2Fe＋3Cl2＝2FeCl3
无
不纯金属或合金跟 电解质溶液接触发 生原电池反应
钢铁腐蚀
有微弱的电流
本质 金属被氧化 较活泼金属被氧化
相互 关系
化学腐蚀、电化学腐蚀常同时发生
(2)在金属表面覆盖保护层 ——电镀、油漆、钝化等
(3)电化学保护法 ——牺牲阳极的阴极保护法、 外加直流电源的阴极保护法
1.3 电化学科学的发展简史和发展趋势
1.3.1电化学科学的发展简史 1.3.2 电化学的发展趋势
1.3.1电化学科学的发展简史
brief development history of electrochemical science
电化学基础 第1章 绪论
规定：活度等于1的状态为标准态。对于固态、液 态物质和溶剂，这一标准态就是它们的纯物质状 态，即规定纯物质的活度等于1；对溶液中的溶 质，则选用具有单位浓度而又不存在粒子间相互 作用的假想状态作为该物质的标准状态，即活度 和活度系数均为1。
1.5.2 离子活度和电解质活度
1.5.3 离子强度定律
极限当量电导0 随着溶液浓度的降低，当量电导逐渐增 大并趋向一个极限值0，被称为无限稀释溶 液的当量电导或极限当量电导。
离子独立移动定律
当溶液无限稀释时，离子间的距离很大，可以完 全忽略离子间的相互作用，及每个离子的运动都 不受其他离子的影响。这时，电解质溶液的当量 电导就等于电解质全部电离后所产生的离子当量 电导之和。即
与的关系： V
V表示溶液中含有1克当量溶质时的体积，单位为 cm3/eq； 单位为Scm2/eq。
V与当量浓度cN（eq/dm3)的关系：
1000 V cN
由于V表示含有1克当量电解质的溶液体积，V越 大，溶液浓度越小，故又被称为冲淡度。
与cN的关系：
1000 cN
在一定温度下，电阻R与导体的几何因素之间的 关系为
R l / S
式中，l为导体长度；S为导体的截面积；为电阻 率，单位为· cm
1.4.1 电解质溶液的电导
在习惯上，常常用电阻和电阻率的倒数来表示溶 液的导电能力。即
G 1/ R
1/
G S / l
G称为电导，单位为S（西门子）或-1 称为电导率，表示边长为1cm的立方体溶液的电 导，单位为S/cm，表征了溶液导电能力的强弱。
图1.6 混凝土中钢筋的腐蚀
图1.7 金属电化学腐蚀示意图
电化学原理知识点
电化学原理知识点电化学原理第一章绪论两类导体：第一类导体：凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而导电的物体，即载流子为自由电子（或空穴）的导体，叫做电子导体，也称第一类导体。
第二类导体：凡是依靠物体内的离子运动而导电的导体叫做离子导体，也称第二类导体。
三个电化学体系：原电池：由外电源提供电能，使电流通过电极，在电极上发生电极反应的装置。
电解池：将电能转化为化学能的电化学体系叫电解电池或电解池。
腐蚀电池：只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功的短路原电池。
阳极：发生氧化反应的电极原电池（-）电解池（+）阴极：发生还原反应的电极原电池（+）电解池（-）电解质分类：定义：溶于溶剂或熔化时形成离子，从而具有导电能力的物质。
分类：1.弱电解质与强电解质—根据电离程度2.缔合式与非缔合式—根据离子在溶液中存在的形态3.可能电解质与真实电解质—根据键合类型 水化数：水化膜中包含的水分子数。
水化膜：离子与水分子相互作用改变了定向取向的水分子性质，受这种相互作用的水分子层称为水化膜。
可分为原水化膜与二级水化膜。
活度与活度系数： 活度：即“有效浓度”。
活度系数：活度与浓度的比值，反映了粒子间相互作用所引起的真实溶液与理想溶液的偏差。
规定：活度等于1的状态为标准态。
对于固态、液态物质和溶剂，这一标准态就是它们的纯物质状态，即规定纯物质的活度等于1。
离子强度I ：离子强度定律：在稀溶液范围内，电解质活度与离子强度之间的关系为：iii x αγ=∑=221i i z m I IA ⋅-=±γlog注：上式当溶液浓度小于0.01mol ·dm-3 时才有效。
电导：量度导体导电能力大小的物理量，其值为电阻的倒数。
符号为G ，单位为S ( 1S =1／Ω)。
影响溶液电导的主要因素：（1）离子数量；（2）离子运动速度。
当量电导（率）：在两个相距为单位长度的平行板电极之间，放置含有 1 克当量电解质的溶液时，溶液所具有的电导称为当量电导，单位为Ω-1 ·cm2·eq-1。
电化学原理知识点(完整资料).doc
【最新整理，下载后即可编辑】电化学原理第一章 绪论 两类导体： 第一类导体：凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而导电的物体，即载流子为自由电子（或空穴）的导体，叫做电子导体，也称第一类导体。
第二类导体：凡是依靠物体内的离子运动而导电的导体叫做离子导体，也称第二类导体。
三个电化学体系：原电池：由外电源提供电能，使电流通过电极，在电极上发生电极反应的装置。
电解池：将电能转化为化学能的电化学体系叫电解电池或电解池。
腐蚀电池：只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功的短路原电池。
阳极：发生氧化反应的电极 原电池（-）电解池（+） 阴极：发生还原反应的电极 原电池（+）电解池（-） 电解质分类：定义：溶于溶剂或熔化时形成离子，从而具有导电能力的物质。
分类：1.弱电解质与强电解质—根据电离程度2.缔合式与非缔合式—根据离子在溶液中存在的形态3.可能电解质与真实电解质—根据键合类型 水化数：水化膜中包含的水分子数。
水化膜：离子与水分子相互作用改变了定向取向的水分子性质，受这种相互作用的水分子层称为水化膜。
可分为原水化膜与二级水化膜。
活度与活度系数： 活度：即“有效浓度”。
活度系数：活度与浓度的比值，反映了粒子间相互作用所引起的真实溶液与理想溶液的偏差。
ii i x αγ=规定：活度等于1的状态为标准态。
对于固态、液态物质和溶剂，这一标准态就是它们的纯物质状态，即规定纯物质的活度等于1。
离子强度I ：离子强度定律：在稀溶液范围内，电解质活度与离子强度之间的关系为：注：上式当溶液浓度小于0.01mol ·dm-3 时才有效。
电导：量度导体导电能力大小的物理量，其值为电阻的倒数。
符号为G ，单位为S ( 1S =1／Ω)。
影响溶液电导的主要因素：（1）离子数量；（2）离子运动速度。
当量电导（率）：在两个相距为单位长度的平行板电极之间，放置含有1 克当量电解质的溶液时，溶液所具有的电导称为当量电导，单位为Ω-1 ·cm2·eq-1。
电化学理论与方法 第一章 绪论
（4）化学修饰电极与电化学传 感器 修饰后的电极可以实现对特 定分子、离子的高选择性检测。 利用化学修饰电极已经制备出 多种电化学传感器。例如，以 葡萄糖氧化酶修饰电极为基础 的葡萄糖传感器已经试用与糖 尿病的检测和治疗检测中。 （5）新型电化学制备技术 （6）量子电化学
二十世纪前叶，电化学学科发展出现滞缓， 其主要原因是用“平衡体系”考虑不可逆
的电化学过程，亦即过多依赖于Nernst 方
程（用于平衡热力学体系）。
直到1950年后，电化学中的动力学问题才
得到重视。新材料、新体系、新方法的利 用，对电化学的发展作用越来越大。
二、电化学发展趋势
发展趋势：
i）向交叉领域发展: 有机电化学、生物电化学、光 谱电化学、量子电化学等等。 ii）向微观发展: 从原子、分子水平上研究电化学体 系。并进一步向上拓宽至纳米尺度，向下拓宽至 单分子 (单原子) 水平 纳米电化学的兴起。
学工业出版社, 2005年.
第1章 绪论
电化学科学的研究对象 电化学科学的应用 电化学的发展简史和发展趋势
1.1 电化学科学的研究对象
一、三种导电回路及导电机理 1、电子导电回路
第一类导体（电子导体） 依靠物体内部自由电子的 定向运动而导电的物体， 即载流子为自由电子（或 空穴）的导体。如：金属、 合金、石墨及某些固态金 属化合物。
2、电解池回路
第二类导体（离子导体）： 依靠物体内的离子运动而导电 的导体。如：电解质溶液、熔 融态电解质和固体电解质。
以镀锌为例分析：
正极（锌板）上发生氧化反应：
Zn→Zn2++2e 4OH-→2H2O+O2↑+4e
负极（镀锌）上发生还原反应：
电化学原理第四版李荻课件
THANKS
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05
CHAPTER
超级电容器技术与应用
利用电极与电解质界面形成的双电层或电极表面快速可逆的氧化还原反应来储存能量。
基本原理
充电速度快、功率密度高、循环寿命长、温度范围宽、绿色环保等。
特点
优点
能量密度高、充放电速度快等。
工作原理
通过电极表面快速可逆的氧化还原反应来储存能量，电极材料通常采用金属氧化物或导电聚合物。
充电过程
正极板上的二氧化铅和负极板上的铅在电解液的作用下，分别生成硫酸铅和水，同时有电子在外电路中流动，形成充电电流。
放电过程
硫酸铅和水在正极板和负极板上分别还原成二氧化铅和铅，同时有电子在外电路中流动，形成放电电流。
镍镉电池
01
以氢氧化镍作为正极，氢氧化镉作为负极的一种碱性蓄电池。具有大电流放电特性好、耐过充和过度放电等优点，但存在记忆效应和环保问题。
在放电过程中，铝阳极与水和电解质中的氢氧根离子发生反应生成氢氧化铝和氢气，同时释放出电子产生电流；空气中的氧气在阴极接受电子被还原成氢氧根离子。充电时，逆向反应进行，氢氧化铝得电子被还原成铝沉积在阳极上。
优缺点
铝空气电池具有高的理论比能量、低成本和环境友好等优点；但是存在铝阳极自腐蚀、氢氧化铝沉积等问题导致电池性能衰减。
铂、钯等贵金属具有良好的催化活性和稳定性，广泛应用于燃料电池、有机合成等领域。
铂族金属催化剂
通过合金化可以改善贵金属的催化性能和降低成本，如铂钌合金、铂铑合金等。
贵金属合金催化剂
纳米级贵金属催化剂具有高比表面积和优异的催化活性，应用于电催化、光催化等领域。
贵金属纳米催化剂
03
非贵金属氮化物催化剂
电化学原理
第 一 章 绪论
§1.1电化学科学的研究对象 §1.2电化学科学的发展简史 §1.3电化学科学涉及的领域 §1.4电化学科学的应用
§1.1 电化学科学的研究对象
• 研究对象： 电子导电回路 电解池回路 原电池回路
1、电子导电回路
• 自由电子跨越相界面 定向运动，不发生化 学变化。
• 第一类导体： 依靠自由电子导电 金属、合金、石墨
阴极上因为还原反应使电子贫乏，电位高，是 正极。
电流从正极流向负极。
电化学中：
发生氧化反应的电极称阳极
负极
正极
发生还原反应的电极称阴极
电极电位较高的电极是正极
电极电位较低的电极是负极
4、电化学科学的研究对象
电子导电相（物理学研究范畴） 离子导电相（经典电化学研究的领域） 界面效应（现代电化学研究内容）
二、电化学发展缓慢（20世纪上半叶） 电化学家企图用热力学方法解决一切电化学
问题，遭到失败。
三、电化学动力学发展（ 20世纪40年代）
弗鲁姆金等 析氢过程动力学
和双电层结构研究取得进展
格来亨
用滴汞电极研究两类导体界面
电化学动力学：研究电极反应速度及其影响因素
四、理论和实验技术突破性进展（ 20世纪60年代） 理论方面：非稳态传质过程动力学 表面转化步骤 复杂电极过程 实验技术方面：界面交流阻抗法 暂态测试方法 线性电位扫描法 旋转圆盘电极系统
对于溶液中的离子，其电化当量即该离子的摩尔质量 与其电荷数的比值，如1电化当量的Ag+=108g；1电化 当量的Al3+=27/3g。
§1.2 电化学科学的发展简史
一、电化学热力学发展（1799~1905）
1799 物理学家伏打发明第一个化学电源 1800 尼克松发明电解水 1833 法拉第定律发现 1870 亥姆荷茨提出双电层概念 1889 能斯特提出电极电位公式 1905 塔菲尔提出塔菲尔公式
李狄版电化学原理-第一章-绪论
Fundamentals of Electrochemistry
第一章 绪论
1.1 电化学科学的研究对象 一. 不同的导电回路 电子导电回路 Electronic Circuit 电解池回路 Electrolytic Cell 原电池回路 Galvanic Cell
1、电子导电回路
平均活度系数 与溶液中总离子浓度和离
子电荷（即离子价数）有关，而与离子本 性无关。从而提出新的参数—离子强度I：
I 1 2
mi zi2
log A' I
I 1 2
ci
z
2 i
电解质活度系数与离子强度的关系
log A' I
1. 上式称为离子强度定律，表明：离 子强度相同的溶液中，离子价型相同的电 解质的平均活度系数相等
2. 只适用于I＜0.01的很稀溶液
1、 298 K时， 0.005 mol·kg-1 的 CuSO4 和 0.005
mol·kg-1 的 ZnSO4溶液的离子平均活度系数分别为
,1和 ,2，则有（
）。
A ,1= ,2； C ,1＜ ,2；
B ,1＞ ,2； D ,1≥ ,2。
电化学在金属的腐蚀与防护中的应用
混凝土中钢筋的腐蚀
9年物理学家伏打发明第一个化学 电源开始，得出欧姆定律和法拉第定律，电化学成 为一门独立的学科
第二个阶段（19世纪70年代- 20世纪40年代），致 力于电解质溶液理论和原电池热力学。
第三个阶段，开始了以研究电极反应速度及影响因 素的为主要对象的电极过程动力学
电解质活度可由实验测得，从而得到平均活度和 平均活度系数， 常见强电解质的平均活度系数见表2（p378）
强电解质的平均活度系数的作用
电化学原理知识点
电化学原理知识点 Document number：WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT电化学原理第一章绪论两类导体：第一类导体：凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而导电的物体，即载流子为自由电子（或空穴）的导体，叫做电子导体，也称第一类导体。
第二类导体：凡是依靠物体内的离子运动而导电的导体叫做离子导体，也称第二类导体。
三个电化学体系：原电池：由外电源提供电能，使电流通过电极，在电极上发生电极反应的装置。
电解池：将电能转化为化学能的电化学体系叫电解电池或电解池。
腐蚀电池：只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功的短路原电池。
阳极：发生氧化反应的电极原电池（-）电解池（+）阴极：发生还原反应的电极原电池（+）电解池（-）电解质分类：定义：溶于溶剂或熔化时形成离子，从而具有导电能力的物质。
分类：1.弱电解质与强电解质—根据电离程度2.缔合式与非缔合式—根据离子在溶液中存在的形态3.可能电解质与真实电解质—根据键合类型水化数：水化膜中包含的水分子数。
水化膜：离子与水分子相互作用改变了定向取向的水分子性质，受这种相互作用的水分子层称为水化膜。
可分为原水化膜与二级水化膜。
活度与活度系数： 活度：即“有效浓度”。
活度系数：活度与浓度的比值，反映了粒子间相互作用所引起的真实溶液与理想溶液的偏差。
规定：活度等于1的状态为标准态。
对于固态、液态物质和溶剂，这一标准态就是它们的纯物质状态，即规定纯物质的活度等于1。
离子强度I ： 离子强度定律：在稀溶液范围内，电解质活度与离子强度之间的关系为： 注：上式当溶液浓度小于·dm-3 时才有效。
电导：量度导体导电能力大小的物理量，其值为电阻的倒数。
符号为G ，单位为S( 1S =1／Ω)。
影响溶液电导的主要因素：（1）离子数量；（2）离子运动速度。
当量电导（率）：在两个相距为单位长度的平行板电极之间，放置含有1 克当量电解质的溶液时，溶液所具有的电导称为当量电导，单位为Ω-1 ·cm2·eq-1。
电化学原理.doc
电化学原理第一章绪论两类导体：第一类导体：凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而导电的物体，即载流子为自由电子（或空穴）的导体，叫做电子导体，也称第一类导体。
第二类导体：凡是依靠物体内的离子运动而导电的导体叫做离子导体，也称第二类导体。
三个电化学体系：原电池：由外电源提供电能，使电流通过电极，在电极上发生电极反应的装置。
电解池：将电能转化为化学能的电化学体系叫电解电池或电解池。
腐蚀电池：只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功的短路原电池。
阳极：发生氧化反应的电极原电池（ -）电解池（ +）阴极：发生还原反应的电极原电池（ +）电解池（ -）电解质分类：定义：溶于溶剂或熔化时形成离子，从而具有导电能力的物质。
分类：1.弱电解质与强电解质—根据电离程度2.缔合式与非缔合式—根据离子在溶液中存在的形态3.可能电解质与真实电解质—根据键合类型水化数：水化膜中包含的水分子数。
水化膜：离子与水分子相互作用改变了定向取向的水分子性质，受这种相互作用的水分子层称为水化膜。
可分为原水化膜与二级水化膜。
活度与活度系数：活度：即“有效浓度” 。
活度系数：活度与浓度的比值，反映了粒子间相互作用所引起的真实溶液与理想溶液的偏差。
i ix i规定：活度等于 1 的状态为标准态。
对于固态、液态物质和溶剂，这一标准态就是它们的纯物质状态，即规定纯物质的活度等于1。
离子强度 I：1 m i z i2I2离子强度定律：在稀溶液范围内，电解质活度与离子强度之间的关系为：log A I 注：上式当溶液浓度小于0.01mol · dm-3 时才有效。
电导：量度导体导电能力大小的物理量，其值为电阻的倒数。
符号为 G，单位为 S ( 1S =1／Ω )。
GA L影响溶液电导的主要因素：（ 1）离子数量；（ 2）离子运动速度。
当量电导（率）：在两个相距为单位长度的平行板电极之间，放置含有 1 克当量电解质的溶液时，溶液所具有的电导称为当量电导，单位为Ω -1· cm2· eq-1。
电化学原理_(李狄_著)北航出版社_课后1-7章习题参考答案
电化学原理第一章习题答案1、解：2266KCl KCl H O H O 0.001141.31.010142.31010001000c K K K K cm 11λ−−−−×=+=+=+×=×Ω溶液 2、解：E V Fi i =λ，FE V i i λ=，，， 10288.0−⋅=+s cm V H 10050.0−⋅=+s cm V K 10051.0−⋅=−s cm V Cl 3、解：,62.550121,,,,2−−⋅Ω=−+=eq cm KCl o HCl o KOH o O H o λλλλ2O c c c ,c 1.004H H +−====设故，2,811c5.510cm 1000o H O λκ−−−==×Ω4、（1）121,,Cl ,t t 1,t 76.33mol (KCl o KCl o Cl cm λλλλλ−−−−+−+−=++=∴==Ω⋅∵中）121121121,K ,Na ,Cl 73.49mol 50.14mol 76.31mol (NaCl o o o cm cm cm λλλ++−−−−−−−=Ω⋅=Ω⋅=Ω⋅同理：，，中）（2）由上述结果可知： 121Cl ,Na ,121Cl ,K ,mol 45.126mol 82.142−−−−⋅Ω=+⋅Ω=+−+−+cm cm o o o o λλλλ，在KCl 与NaCl 溶液中−Cl ,o λ相等，所以证明离子独立移动定律的正确性；（3） vs cm vs cm u vs cm u F u a o o l o l o i o /1020.5,/1062.7,/1091.7,/24N ,24K ,24C ,C ,,−−−×=×=×==++−−λλ5、解：Cu(OH)2== Cu 2++2OH -,设=y ；2Cu c +OH c −=2y 则K S =4y 3因为u=Σu i =KH 2O+10-3[y λCu 2++2y λOH -]以o λ代替λ（稀溶液）代入上式，求得y=1.36×10-4mol/dm 3所以Ks=4y 3=1.006×10-11 (mol/dm 3)36、解： ==+，令=y ，3AgIO +Ag −3IO Ag c +3IO c −=y ，则=y S K 2，K=i K ∑=+（y O H K 2310−+Ag λ+y −3IO λ）作为无限稀溶液处理，用0λ代替，=+y O H K 2310−3AgIO λ则：y=43651074.1104.68101.11030.1−−−×=××−×L mol /;∴= y S K 2=3.03810−×2)/(L mol 7、解：HAc o ,λ=HCl o ,λ+NaAc o ,λ-NaCl o ,λ=390.7，121−−⋅Ωeq cm HAc o ,λ=9.02121−−⋅Ωeq cm ∴α0/λλ==0.023，==1.69αK _2)1/(V αα−510−×8、解：由欧姆定律IR=iS KS l ⋅=K il,∵K=1000c λ,∴IR=1000il cλ⋅=V 79.05.0126101010533≈××××− 9、解：公式log ±γ=-0.5115||||+Z −Z I （设25）C °（1）±γ=0.9740，I=212i i z m ∑,I=212i i c z ∑，=（）±m ++νm −−νm ν1（2）±γ=0.9101，（3）±γ=0.6487，（4）±γ=0.811410、解：=+H a ±γ+H m ，pH=-log =-log （0.209+H a 4.0×）=1.08电化学原理第二章习题答案1、 解：()+2326623Sb O H e Sb H O ++++ ，()−236H H +6e + ，电池:2322323Sb O H Sb H O ++解法一：00G E nF ∆=−83646F =0.0143V ≈，E=+0E 2.36RT F 2232323log H Sb O Sb H OP a a a ==0.0143V0E 解法二：0602.3 2.3log log 6Sb Sb H H RT RT a a F Fϕϕϕ+++=+=+； 2.3log H RTa Fϕ+−=∴000.0143Sb E E ϕϕϕ+−=−===V2解：⑴，(()+22442H O e H O +++ )−224H H +4e + ；电池:22222H O H O +2220022.3log 4H O H O P P RT E E E Fa =+= 查表：0ϕ+=1.229V ，0ϕ−=0.000V ，001.229E V ϕϕ+−∴=−= ⑵视为无限稀释溶液，以浓度代替活度计算()242Sn Sn e ++−+ ，()，电池:32222Fe e Fe ++++ 23422Sn Fe Sn Fe 2+++++ +23422022.3log 2Sn Fe Sn Fe C C RT E E F C C ++++=+=（0.771-0.15）+220.05910.001(0.01)log 20.01(0.001)××=0.6505V ⑶()，，(0.1)Ag Ag m e +−+ ()(1)Ag m e Ag +++ (1)(0.1)Ag m Ag m ++→电池：(1)0(0.1)2.3log Ag m Ag m a RT E E F a ++=+，（其中，=0） 0E 查表：1m 中3AgNO 0.4V γ±=，0.1m 中3AgNO 0.72V γ±=， 2.310.4log0.0440.10.72RT E V F×∴==× 3、 解：2222|(),()|(),Cl Hg Hg Cl s KCl m Cl P Pt ()2222Hg Cl Hg Cl e −−++ ，()222Cl e Cl −++ ，222Hg Cl Hg Cl 2+ 电池：222200002.3log 2Cl Hg Hg Cl P a RT E E E F a ϕϕ+−=+==−∵O 1.35950.2681 1.0914(25C)E V ，∴=−=设 由于E 与无关，故两种溶液中的电动势均为上值Cl a −其他解法：①E ϕϕ+=−−0，亦得出0E ϕϕ+=−−②按Cl a −计算ϕ+，查表得ϕ甘汞，则E ϕϕ+=−甘汞 4、 ⑴解法一：23,(1)|(1)()H Pt H atm HCl a AgNO m Ag +=()222H H e +−+ 222，()Ag e Ag +++ g ，2222H Ag H A ++++ 电池：有E ϕϕϕ+−=−=+，02.3log()AgAgAg RTE m Fϕγ++±∴=−。
电化学基础教程(第二版)
电化学基础教程（第二版）版权页•内容提要•前言•第一版前言•第1章绪论•1.1 电化学简介•1.2 电化学的历史•1.3 电化学研究领域的发展•1.4 本书结构与学习方法•复习题•第2章导体和电化学体系•2.1 电学基础知识•2.2 两类导体的导电机理•2.3 电化学体系•2.4 法拉第定律•2.5 实际电化学装置的设计•复习题•第3章液态电解质与固态电解质•3.1 电解质溶液与离子水化•3.2 电解质溶液的活度•3.3 电解质溶液的电迁移•3.4 电解质溶液的扩散•3.5 电解质溶液的离子氛理论•3.6 无机固体电解质•3.7 聚合物电解质•3.8 熔盐电解质•复习题•第4章电化学热力学•4.1 相间电势与可逆电池•4.2 电极电势•4.3 液体接界电势•4.4 离子选择性电极•复习题•第5章双电层•5.1 双电层简介•5.2 双电层结构的研究方法•5.3 双电层结构模型的发展•5.4 有机活性物质在电极表面的吸附•复习题•第6章电化学动力学概论•6.1 电极的极化•6.2 不可逆电化学装置•6.3 电极过程与电极反应•6.4 电极过程的速率控制步骤•复习题•第7章电化学极化•7.1 电化学动力学理论基础•7.2 电极动力学的Butler-Volmer模型•7.3 单电子反应的电化学极化•7.4 多电子反应的电极动力学•7.5 电极反应机理的研究•7.6 分散层对电极反应速率的影响——ψ1效应•7.7 平衡电势与稳定电势•复习题•第8章浓度极化•8.1 液相传质•8.2 扩散与扩散层•8.3 稳态扩散传质规律•8.4 可逆电极反应的稳态浓度极化•8.5 电化学极化与浓度极化共存时的稳态动力学规律•8.6 流体动力学方法简介•8.7 电迁移对扩散层中液相传质的影响•8.8 表面转化步骤对电极过程的影响•复习题•第9章基本暂态测量方法与极谱法•9.1 电势阶跃法•9.2 电流阶跃法•9.3 循环伏安法•9.4 电化学阻抗谱•9.5 滴汞电极与极谱法•复习题•第10章实际电极过程•10.1 电催化概述•10.2 氢电极过程•10.3 氧电极过程•10.4 金属阴极过程•10.5 金属阳极过程•复习题•附录标准电极电势表（298.15K，101.325kPa）•习题答案•参考文献•符号表。
电化学原理 教学大纲
电化学原理一、课程说明课程编号：060402Z10课程名称：电化学原理/Principles of Electrochemistry课程类别：全院选修/专业基础课学时/学分：48 /3（其中实验学时：4 ,课内上机学时：0 ）先修课程：大学物理、大学工科化学、物理化学、晶体学基础适应专业：材料科学与工程教材、教学参考书：李荻主编，电化学原理，北京航空航天出版社，2010年修订版。
二、课程设置的目的和意义意义：本课程是一门边缘学科，涉及到化学、物理化学、材料结构、金属加工、电工、电子学等多学科的知识，是金属腐蚀与防护、电池等课程的基础。
它是面向材料科学与工程一级学科下各专业的重要课程。
通过本课程的教学，培养工科学生对电化学等实际问题的分析能力，结合本学科的发展历史，激发学生在材料的制备、改性等方面的创新意识。
目的：通过学习使学生掌握电化学专业基础知识，学生能够进行金属腐蚀与防护处理、材料的电化学制备、化学电源的设计和制备等工作。
三、课程的基本要求1．知识掌握——A掌握基本的电化学知识，掌握电化学的热力学和动力学知识，对材料的电化学制备、改性和电化学性能有充分了解。
引导学生能将物理化学、物理和电工电子等知识应用于材料的制备和改性等，培养学生具备根据材料的要求选择合适电化学制备方法和改性的能力，利用电化学知识研发新材料的能力。
B掌握各种常见材料的电化学制备和改性的方法，能与专门从事电化学工业、金属腐蚀与防护等工作的实验人员共同设计试验方案，正确分析检测结果，并熟练开展相关科学研究。
2.能力培养——通过扎实的基础理论学习和过硬的实验技能训练，培养学生从事材料电化学制备、金属腐蚀与防护、电化学性能分析等实验技能，提升从事材料科学研究的基本能力和综合素质，为后继专业课学习、开展毕业论文及科学研究奠定坚实的基础。
3.素质——培养建立从材料设计、材料制备到实际应用的思维模式，提升学生发现问题和解决问题的基本素质。
电化学教学资料 李狄-电化学原理-第一章-绪论
电化学在金属的腐蚀与防护中的应用
混凝土中钢筋的腐蚀
第三节 电化学发展历史
19世纪70年代 Helmholtz 提出了双电层 的概念 ；
1889年 Nernst 提出电极电位公式 ；
1905年Tafel提出Tafel经验公式。
电化学学科的发展
界面电化学
高温电化学 低温电化学
有机电化学
度I：
I 1
2
mi zi2
在稀溶液范围内，电解质活度与离 子强度之间的关系为：
logA I
注意：上式当溶液浓度小于0.01mol·dm-3 时才 有效。
电解质溶液的电迁移
一. 电解质溶液电导
离子导体与电子导体的比较
分类 材质
导电粒 通电后的变 随
电导的测量
原理：
电导是电阻的 倒数，因此由试验测 出溶液的电阻，即可 求出电导。测量溶液 电阻要用(1000Hz)交 流电桥，否则将改变 电解质溶液的组成。
上图又称韦斯顿电桥。AB为均匀的 滑线电阻，R1为可变电阻，并联一个可变 电容以便调节与电导池实现阻抗平衡，E为 放有待测溶液的电导池，电阻待测。G为耳 机或阴极示波器，接通电源后，移动C点， 使DGC线路中无电流通过，如用耳机则听到 声音最小，这时D，C两点电位降相等，电 桥达平衡。根据几个电阻之间关系就可求 得待测溶液的电导。
第二类导体：凡是依靠物体内的离子运 动而导电的导体叫做离子导体，也称第 二类导体。
两种导电体系： 电子导电回路 电子-离子导体串联回路
两种导电体系的区别：
电子导电回路中只有单纯的电子（空穴） 流动 ；
电子—离子导体串联回路中两种载流子 是通过电极/溶液界面的氧化还原反应传 递电荷的 ，并且导电过程中必然伴随着 化学反应。
电化学原理知识点
电化学原理第一章绪论两类导体：第一类导体：凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而导电的物体，即载流子为自由电子（或空穴）的导体，叫做电子导体，也称第一类导体。
第二类导体：凡是依靠物体内的离子运动而导电的导体叫做离子导体，也称第二类导体。
三个电化学体系：原电池：由外电源提供电能，使电流通过电极，在电极上发生电极反应的装置。
电解池：将电能转化为化学能的电化学体系叫电解电池或电解池。
腐蚀电池：只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功的短路原电池。
xx：发生氧化反应的电极原电池（-）电解池（+）阴极：发生还原反应的电极原电池（+）电解池（-）电解质分类：定义：溶于溶剂或熔化时形成离子，从而具有导电能力的物质。
分类：1.弱电解质与强电解质—根据电离程度2.缔合式与非缔合式—根据离子在溶液中存在的形态3.可能电解质与真实电解质—根据键合类型水化数：水化膜中包含的水分子数。
水化膜：离子与水分子相互作用改变了定向取向的水分子性质，受这种相互作用的水分子层称为水化膜。
可分为原水化膜与二级水化膜。
活度与活度系数：活度：即“有效浓度”。
活度系数：活度与浓度的比值，反映了粒子间相互作用所引起的真实溶液与理想溶液的偏差。
规定：活度等于1的状态为标准态。
对于固态、液态物质和溶剂，这一标准态就是它们的纯物质状态，即规定纯物质的活度等于1。
离子强度I：离子强度定律：在稀溶液范围内，电解质活度与离子强度之间的关系为：注：上式当溶液浓度小于0.01mol·dm-3 时才有效。
电导：量度导体导电能力大小的物理量，其值为电阻的倒数。
符号为G，单位为S ( 1S =1／Ω)。
影响溶液电导的主要因素：（1）离子数量；（2）离子运动速度。
当量电导（率）：在两个相距为单位xx的平行板电极之间，放置含有1 克当量电解质的溶液时，溶液所具有的电导称为当量电导，单位为Ω-1 ·cm2·eq-1。
与 K 的关系：与的关系：当λ趋于一个极限值时，称为无限稀释溶液当量电导或极限当量电导。
李狄电化学考试试卷
李狄电化学考试试卷李狄电化学考试试卷篇一：电化学第1章绪论第1章绪论1.1 电化学的发展与研究对象1.1.1 电化学的产生及其在历史上的作用1、电化学的产生电化学的产生与发展始于18世纪末19世纪初。
1791年意大利生物学家伽伐尼（Galvanic）从事青蛙的生理功能研究时，用手术刀触及解剖后挂在阳台上的青蛙腿，发现青蛙腿产生剧烈的抽动。
分析原因后认为，由于肌肉内有电解液，这时是偶然地构成了电化学电路。
这件事引起了很大的轰动。
当时成立了伽伐尼动物电学会，但未搞明白。
1799年伏打（Volta），也是意大利人，他根据伽伐尼实验提出假设：认为蛙腿的抽动是因二金属接触时通过电解质溶液产生的电流造成的。
故将锌片和银片交错迭起，中间用浸有电解液的毛呢隔开，构成电堆。
因电堆两端引线刺激蛙腿，发生了同样的现象。
该电堆被后人称为“伏打电堆”，是公认的世界历史上第一个化学电源。
2、电化学在历史上的作用伏打电堆的出现，使人们较容易地获得了直流电。
科学家们利用这种直流电得以进行大量的研究，大大地扩展了人们对于物质的认识，同时促进了电化学的发展，也极大地促进了化学理论的发展。
1）扩展了对于物质的认识。
最初人们认为自然界中有33种元素，实际上其中有一部分是化合物。
如：KOH、NaOH、NaCl、H2O 等。
1800年尼克松（Nichoson）、卡利苏（Carlisle）利用伏打电堆电解水溶液，发现有两种气体析出，得知为H2和O2。
此后人们做了大量的工作：如电解CuSO4得到Cu，电解AgNO3得到Ag，电解熔融KOH得到K等等。
10年之内，还得到了Na、Mg、Ca、Sr、Ba等，这就是最早的电化学冶金。
10年时间，人们所能得到或认识的元素就已多达55种。
没有这个基础，门捷列夫周期表的产生是不可能的。
2）促进了电学的发展1819年，奥斯特用电堆发现了电流对磁针的影响，即所谓电磁现象。
1826年，发现了欧姆定律。
这都是利用了伏打电堆，对于电流通过导体时发生的现象进行了物理学的研究而发现的。
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两种导电体系： 电子导电回路 电子-离子导体串联回路
两种导电体系的区别：
电子导电回路中只有单纯的电子（空穴） 流动 ；
电子—离子导体串联回路中两种载流子 是通过电极/溶液界面的氧化还原反应传 递电荷的 ，并且导电过程中必然伴随着 化学反应。
电化学
熔盐电化学
电分析化学 光谱电化学
电解质溶液 Electrolyte
重点要求
水化概念 离子间相互作用的物理模型（离子氛模
型） 活度系数概念及其计算 溶液电导率，当量电导，迁移数概念及
其计算 影响溶液导电能力的主要因素
电解质：溶于溶剂或熔化时形成离子，从 而具有导电能力的物质。
二. 电化学体系的定义
电化学体系：两类导体串联组成的，在 电荷转移过程中不可避免地伴随有物质 变化的体系。
电化学反应：在电化学体系中发生的氧 化还原反应。
电极反应：电极/溶液界面（两类导体界 面）发生的电化学反应。
阳极（anode）：发生氧化反应的电极 原电池（-）电解池（+）
阴极（cathode）：发生还原反应的电极 原电池（+）电解池（-）
电化学在金属的腐蚀与防护中的应用
混凝土中钢筋的腐蚀
第三节 电化学发展历史
19世纪70年代 Helmholtz 提出了双电层 的概念 ；
1889年 Nernst 提出电极电位公式 ；
1905年Tafel提出Tafel经验公式。
电化学学科的发展
界面电化学
高温电化学 低温电化学
有机电化学
电子导电回路
凡是依靠物体内部自 由电子的定向运动而 导电的回路称之为电 子导电回路。
载流子：自由电子
原电池
将化学能转化为电 能的装置。
载流子：离子+电 子
电解池
由外电源提供电能， 使电流通过电极，在 电极上发生电极反应 的装置。
载流子：电子＋离子
几个重要概念
第一类导体：凡是依靠物体内部自由电 子的定向运动而导电的物体，即载流子 为自由电子（或空穴）的导体，叫做电 子导体，也称第一类导体。
四. 水化膜与水化数
水化膜：离子与水分子 相互作用改变了定向取 向的水分子性质，受这 种相互作用的水分子层 称为水化膜。
水化膜可分为原水化膜 与二级水化膜。
水化数：水化膜中包含的水分子数。 主要指原水化膜（原水化数），但由于
原水化膜与二级膜之间无严格界限，所 以是近似值；
是定性概念，不能计算与测量。
1
K11000eR02k0NTA ci1Zi2 2
通过 K 1 的大小可判断中心离子与离子 氛相互作用的大小 ；
通过 K 1 可以知道影响“相互作用”的 因素：T、Ci 、Zi等。
二. 离子缔合
离子缔合体 ：不同符号的离子静电联合 成为一整体在溶液中运动。联结在一起 的离质溶于水时，同时存在两种变化： 电离作用：中性原子或分子形成能自由
移动的离子的过程。 水化作用：物质与水发生化合叫水化作
用，又称水合作用。 离子与水分子相互作用导致水分子定
向排列，这样的结果破坏了水层的四面 体结构，离子不能裸露存在。
离子水化产生两种影响 ：
溶剂对溶质的影响：离子水化减少溶液 中自由分子的数量，同时增加离子的体 积；
分类： 弱电解质与强电解质—根据电离程度 缔合式与非缔合式—根据离子在溶液中
存在的形态 可能电解质与真实电解质—根据键合类
型
离子与水分子的相互作用
一. 水的结构特点 水分子为具有
不等性杂化轨道结构 的强极性分子。
液态水是由大小不等的缔合体与自由 水分子组成的缔合式液体；固态水（冰） 是以氢键缔合成正四面体晶体。温度升高 时，氢键破坏，晶体分裂为大小不等的缔 合体 。
电化学原理
Fundamentals of Electrochemistry
绪论 Introduction
电化学研究对象
电化学科学的应用
电化学发展历史
第一节 电化学研究对象
一. 不同的导电回路 电子导电回路 Electronic Circuit 原电池 Galvanic Cell 电解池 Electrolytic Cell
三. 电化学研究的内容
第一类导体 第二类导体 界面结构与性质 界面反应（电化学反应）动力学
第二节 电化学科学的应用 电化学科学
电化学工业 化学电源 腐蚀与防护
电化学科学在工业上的应用
电解式净水器
电解熔融NaOH
电化学科学在电池研究领域的应用
燃料电池原理图
电动汽车中电池工作原理图（左图为放电过程，右图为 充电过程）
离子间的相互作用
一. 离子氛理论
在每一个中心离子 周围存在一个球型对称 的异电性的离子氛， 离 子在静电引力下的分布 服从Boltzmann定律， 电荷密度与电势之间的 关系服从Poisson方程。
基本假设 在稀溶液中，强电解质是完全电离的； 离子间的相互作用主要是静电引力； 离子所形成的静电场是球形对称的（离
子氛），每个离子可看成是点电荷； 离子的静电能远小于离子的热运动能； 溶液的介电常数约等于纯溶剂的介电常
数。
离子氛模型
任取一个中心离子A：由于热运 动和静电作用的双重作用的结果使得只 在与球心距离≥δ 的空间内有离子氛电 荷存在，把上述两个带电体相互作用的 有效距离确定为 K 1 ，称为离子氛厚度 （半径）。
缔合度：表示缔合程度的物理量 θ = 缔合的离子数/离子总数
缔合平衡常数：
MA MA
KA MA M A
电解质溶液的活度与活度系数
一. 溶液中的化学等温式
溶质对溶剂的影响：带电离子的水化破 坏附近水层的四面体结构，改变邻近水 分子层的介电常数。
三. 水化热
一定温度下，1mol自由气态离子由真空进 入大量水中形成无限稀溶液时的热效应称 为离子的水化热。
水化热特点： 加合性：已知某离子水化热与相应电解
质水化热时可求另外离子的水化热。
不能直接测量某个单个离子的水化热。