物理化学 电化学
物理化学第五章 电化学基础
KNO3
NaAs
0.508
0.554
0.Байду номын сангаас09
0.555
0.509
0.557
0.510
0.559
0.512
0.561
第二节 电解质溶液的电导及应用应用
• 一、电导、电导率和摩尔电导率 （一）电导
对于电子导体，常用电阻来衡量材料的导电能力。导
体的电阻R与其长度l成正比、与材料的横截面积A成反比。
即
l R A
2Cl 2e Cl 2
• 氧化还原作用使两电极分别得到和放出电子，其 效果就好像在负极有电子进入了溶液，而正极得
到了人溶液跑出来的电子一样，如此使电流在电
极与溶液界面处得以连续。两电极间的外电路靠
第一类导体的电子迁移导电。这样就构成了整个
回路中连续的电流。
• 综上所述，可以归纳两点结论 1、借助电化学装置可以实现电能与化学能的相互转 化。在电解池中，电能转变为化学能；在原电池 中，化学能转变为电能。 2、电解质溶液的导电机理是： （i）电流通过溶液是由正负离子的定向迁移来实现 的； （ii）电流在电极与溶液界面处得以连续，是由于 两电极上分别发生氧化还原作用时导致电子得失 而形成的。
• 应强调指出，借助电化学装置实现电能与化学能 的相互转换时，必须既有电解质溶液中的离子定 向迁移，又有电极上发生的电化学反应。若二者 缺一，则转换是不可能持续进行的。 （i）电化学装置的两电极中，电势高者称为正极， 电势低者称为负极；
（ii）电化学装置的两电极中，发生氧化反应者称 为阳极，发生还原反应者称为阴极；
• 由于不同离子的价数不同，发生1mol物质的电极反应所需
的电子数会不同，通过电极的电量自然也不同。例如， 1mol Cu 在电极上还原为Cu需要2 mol电子，而1 molAg
电化学和四大化学的关系
电化学和四大化学的关系电化学是研究电能与化学变化之间关系的一门学科，四大化学则是有机化学、物理化学、无机化学和分析化学这四个分支的总称。
这两个学科的关系是密不可分的。
一、电化学与物理化学的关系电化学和物理化学在很多方面有密切的联系。
在物理化学中，通常会研究物质的结构以及各种反应的热力学和动力学。
而在电化学中，研究的是化学反应与电能的相互关系。
因此，电化学可以作为物理化学的补充，帮助科学家更好地理解和研究化学反应和动力学。
二、电化学与有机化学的关系有机化学是研究有机物质的合成、结构、性质及其变化的一门学科。
在有机化学中，电化学也扮演着重要的角色。
例如，通过电化学的方法可以获得高纯度的金属或半导体材料；电解质也被广泛应用于有机合成反应中；电解质甚至可以用来改变分子的形状和构象。
三、电化学与无机化学的关系无机化学则是研究无机物质的合成、结构、性质及其变化的一门学科。
无机化学中研究的离子和配位化合物的制备，往往都需要电化学的帮助。
电化学方法还可以用来检测和测量化学反应中离子和电子的化学反应。
例如，通过电解法可以制备氢氧化铜、氯化铜等化合物，在无机化学中是无法获得的。
四、电化学与分析化学的关系分析化学是研究物质各种成分、结构及性质的一门学科，用来检测和测量物质各种性质，并从中推断出物质的化学组成、结构和质量等。
因此，电化学被广泛应用于分析化学领域。
例如，电化学计量法、电化学分析法和电化学光谱法等都是分析化学的常用方法。
这些技术可以用来分析物质的组成、结构以及国内外的组成等信息。
综上所述，电化学是多个领域之间密不可分的学科，它与四大化学分支之间存在着广泛而深刻的联系。
通过学习和掌握这些关系，科研人员可以更好地理解化学反应、反应机制和动力学等问题，并在各自的领域中做出更好的贡献。
物理化学-第七章-电化学
通入的总电量：Q I t 0.23060 360库仑
电极上起化学反应物质的量：
n Q 360 0 00373mol zF 196500
析出Ag的质量： m=n×MAg=0.00373×107.88=0.403g
二、电导、电导率和摩尔电导率
体积与浓度的关系如何呢？
c n V
（mol·m-3）
若n为1mol
Vm
1 c
m
Vm
c
S·m2·mol-1
注意:c的单位:mol﹒m-3
3.电导、电导率和摩尔电导率之间的关系
G 1 R
K l A
G K
m
Vm
c
例： 298K时，将0.02mol·dm-3的KCl溶液放入 电导池，测其电阻为82.4Ω，若用同一电导池充 0.0025mol.dm-3的K2SO4溶液，测其电阻为 326Ω，已知298K时，0.02mol·dm-3的KCl溶液 的电导率为0.2768S．m-1 （1）求电导池常数； （2）0.0025mol．dm-3的K2SO4溶液的电率； （3）0.0025mol．dm-3的K2SO4溶液的摩尔电 导率。
★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电分析 ★ ⒋生物电化学
§7-1 电解质溶液的导电性质 一、电解质溶液的导电机理
1．导体： 能够导电的物体叫导体。
第一类： 靠导体内部自由电子的定向运动而导电的物体
如 金属导体
石墨
性质:
A.自由电子作定向移动而导电
F:法拉第常数，即反应1mol电荷物质所需电量 1F=96500库仑/摩尔
物理化学第7章 电化学
放置含有1 mol电解质的溶液，这时溶液所具有的
电导称为摩尔电导率 Λ m
Λ m
def
kVm
=
k c
Vm是含有1 mol电解质的溶液
的体积，单位为 m3 mol1，c 是电解
质溶液的浓度，单位为 mol m3 。
摩尔电导率的单位 S m2 mol1
注意：
Λ 在 后面要注明所取的基本单元。 m
b、强电解质： 弱电解质：
强电解质的Λ m
与
c
的关系
随着浓度下降，Λ 升高，通 m
常当浓度降至 0.001mol dm3 以下
时，Λ 与 m
c 之间呈线性关系。德
国科学家Kohlrausch总结的经验
式为：
Λ m
=Λm (1
c)
是与电解质性质有关的常数
将直线外推至 c 0
得到无限稀释摩尔电导率Λm
-
- 电源 +
e-
+
e-
阴
阳
极
极
CuCl2
电解池
阳极上发生氧化作用
2Cl aq Cl2(g) 2e
阴极上发生还原作用
Cu2 aq 2e Cu(s)
三、法拉第定律
Faraday 归纳了多次实验结果，于1833年总结出该定律
1、内容：当电流通过电解质溶液时，通过电极 的电荷量与发生电极反应的物质的量成正比；
作电解池 阴极： Zn2 2e Zn(s)
阳极 2Ag(s) 2Cl 2AgCl(s) 2e
净反应： 2Ag(s) ZnCl2 Zn(s) 2AgCl(s)
2.能量变化可逆。要求通过的电流无限小。
二、可逆电极的种类
1、第一类电极
物理化学 电化学
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
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
阳极上发生氧化作用
2 H 2 O l O 2 (g ) 4 H 4 e
-
电源 +
-
Pt
e
e
+
-
阴极上发生还原作用
2H
Pt
aq 2 e H 2 (g )
N a 2S O 4
电解池
电极上的反应次序由 离子的活泼性决定
在电解池中， 都用铜作电极
阳极上发生氧化作用
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。 发生还原作用的极称为阴极。
阴极：
在原电池中，阴极是正极；在 (Cathode) 电解池中，阴极是负极。
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
Cu
2
Zn
e
-
Cu
2+
e
aq 2e
l A
1
面 积 =A
单位长方体
m
1
电导率
电导率也就是电阻率的倒数：
R k 1
(a )
电导率的定义
电导率与电解质性质、浓度、溶液浓度有关。
物理化学电化学课件
重金属离子去除。
物理化学电化学的发展历程
早期发展
物理化学电化学的早期发展可以追溯到18世纪，当时科学家开始研究电解现象和电池的 原理。
现代发展
20世纪以来，随着电子学和材料科学的快速发展，物理化学电化学在能源转换和储存、 工业应用以及环境监测与治理等领域取得了重要突破。
未来展望
随着可再生能源和环保意识的不断提高，物理化学电化学在未来将发挥更加重要的作用。 未来研究方向包括新型电池和燃料电池技术的开发、高效能量转换与储存材料的探索以及 环境友好型电化学过程的开发等。
恒温水浴
用于控制实验温度，保证实验 结果的准确性和可靠性。
电化学实验操作与安全
实验前应仔细阅读相关 操作规程和注意事项， 确保实验安全。
在实验过程中，应佩戴 防护眼镜、实验服和化 学防护手套等个人防护 用品。
避免使用易燃、易爆、 有毒或有腐蚀性的试剂 ，并确保实验室有良好 的通风 系统。
在实验结束后，应按照 实验室规定正确处理废 弃物，并确保实验室安 全卫生。
要点二
详细描述
物理化学电化学在生物医学领域的应用广泛，如生物传感 器、药物输送等。生物传感器可用于检测生物体内的物质 浓度，为疾病的诊断和治疗提供依据。药物输送方面，利 用物理化学电化学方法可将药物精准地输送到病变部位， 提高药物的疗效并降低副作用。此外，物理化学电化学还 可用于基因治疗、组织工程等领域的研究和应用。
电感的感抗
电感是衡量线圈产生自感电动 势能力的物理量，定义为线圈 的自感电动势与通过线圈的电 流的比值。
电容与电感的应用
电容和电感在电子电路中有着 广泛的应用，如滤波器、振荡 器、变压器等。
电解与电镀
电解的概念
电解是将电能转化为化学能的化 学反应过程，通过电解可实现金 属的提取和精炼、电解反应的合
物理化学-第五章电化学 (2)
←Cl–
Cu
Cu2+→
在Cu电极与溶液的界面处，Cu2+得到电 子e–变成金属Cu： Cu2+ + 2e– →Cu
CuCl2溶液
电解池
还原反应
Cu电极为阴极
电极反应------化学反应
16
+ – e–
电解质溶液的导电总过程： (1) 电池负极上的电子由Cu电极进入 电解质, 电子在Cu电极被Cu2+消耗。
因此 k = Kcell· G = Kcell· R
首先确定电导池常数
1
28
(1) 电导池常数(Kcell)的测定
l Kcell = A
电导池常数Kcell的测定方法：不能采用几何方法测量，而是用 间接的方法测量。将一个已知电导率的溶液(通常是KCl溶液)注 入到电导池中，测量出溶液的电阻或电导，代入下式，即可求 得电导池常数。
298.15K 11.173 1.2886 0.14114
由此可见对于浓度不同的同种电解质，其电导率是不同的，因 此不能用电导率来描述电解质的导电能力，不能用来比较几种 电解质的导电能力。
22
二. 摩尔电导 (摩尔电导率) 1. 摩尔电导(摩尔电导率)：在相距1m的两个平行电极之间， 放置含有1mol电解质的溶液，此溶液的电导称为摩尔电导 率。 2. 符号：m 3.摩尔电导率与电导率的关系
在电极与溶液的界面上有电子得失的反应发生；
溶液内部有离子作定向迁移运动。
3. 极板与溶液界面上进行的化学反应电极反应
两个电极反应之和为总的化学反应： 原电池电池反应； 电解池电解反应
18
§5-3 电解质溶液的电导 一. 电导与电导率 在电学中,第一类导体的导电能力是用电阻R表示。 在电化学中,电解质溶液的导电能力用电导G (L)来表示。 1. 电导的概念 电导G(L)——是导体导电能力大小的量度，为电阻的倒数。 G= 1 电导的单位：S（西门子 )或1（姆欧） 1 因此：G = ρ A l
物理化学第七章电化学
§7-2 离子的迁移数
通电前后各区域物质的量的变化情况：
上述结果表明： 电解后：三个区域的溶液都是电中性的 电解后，两电极附近的阴极区和阳极区中，浓度变化不相同。
Q u 1 ＝ n阴 Q_ u 3 式中 n阴 、 n阳 分别表示阴极区和阳极区内电解质克当量数（物质 的量）的减少。 2、离子的迁移数 某种离子的迁移数ti是指该离子迁移的电量Q+与通过溶液的总电 n阳
§7-1 电化学的基本概念和法拉第定律
如图所示：
§7-1 电化学的基本概念和法拉第定律
直流电源与两电极相连接，电流方向是电源外电路中由正极流 向负极，而电子流动的方向正好与之相反，是由电源外电路中由 负极流向正极。 电极反应 ：电子流到电极上，那么在电极上就会进行有电子得失 的化学反应 规定 ：发生氧化反应（也就是失去电子的反应）的电极就称为阳 极 发生还原反应（也就是得到电子的反应）的电极称为阴极。
m
§7—3 溶液的电导率和摩尔电导率
2、电导的测定，电导率和摩尔电导率的计算： 电导是电阻的倒数，因而可 电阻箱电阻 通过测定电解质溶液在某一 电导池中的电阻来确定其电 电可 导变 导，测定电阻可通过惠茨通 池电 电容 （wheatstone）电桥： 容（ 如图示： ）抵
消
A
D
阻待 测 电
B C
检零器
，这种离子的浓度反而降低了。
电解质实例： 1、两个惰性电极组成的电解池，假想可分为三个部分： 阴极区、中间区、阳极区 2、电解池中的溶液含有16克当量/mol的1—1型电解质。 3、通过电解池的总电量为4F（4mol F） 4、负离子的迁移速度U－是正离子迁移速度U+的3倍。
§7-2 离子的迁移数 如图所示：
物理化学_电化学
无论是原电池还是电解池，其共同的特点是， 无论是原电池还是电解池，其共同的特点是，当外 电路接通时： 电路接通时： 在电极与溶液的界面上有电子得失的反应发生； 在电极与溶液的界面上有电子得失的反应发生； 电子得失的反应发生 溶液内部有离子作定向迁移运动 离子作定向迁移运动。 溶液内部有离子作定向迁移运动。 极板与溶液界面上进行的化学反应电极反应 极板与溶液界面上进行的化学反应电极反应 两个电极反应之和为总的化学反应： 两个电极反应之和为总的化学反应： 原电池电池反应； 电解池 电解反应 原电池电池反应； 电解池电解反应 电池反应
AB Ex = EN AB′
9
§7.6 原电池热力学 1. 由E计算∆rGm 计算∆ 计算
例：Zn + CuSO4 === Cu + ZnSO4 恒温、恒压、可逆条件下： 恒温、恒压、可逆条件下： ∆ rGT , p = Wr′ 每摩尔电池反应所做的可逆电功为： 每摩尔电池反应所做的可逆电功为：
∆rGm
电池恒温可逆放电，吸热； 电池恒温可逆放电，吸热；
电池恒温可逆放电，放热。 电池恒温可逆放电，放热。
11
∆r H m = − ZFE + Qr
1) 可逆原电池
反应物
2) 电池外恒压反应
产物
过程(1): 过程
∆H=－ZFE＋Qr ＋
过程(2)： 过程 ： ∆H=Qp
过程(1)、 是状态函数) 过程 、(2) ∆H 相等 (因H是状态函数 因 是状态函数 与过程有关) 但 Qr ≠ Qp (因Q与过程有关 因 与过程有关 测E 和(∂E/∂T)p 可得到 Qp ∂ ∂
$
RT E=E − ln 2 F aZn2+ ⋅ pH2 / p$ aZn RT ln =E − 2F aZn2+
物理化学第七章电化学
第七章 电化学7.1 电极过程、电解质溶液及法拉第定律原电池：化学能转化为电能（当与外部导体接通时，电极上的反应会自发进行，化学能转化为电能，又称化学电源）电解池：电能转化为化学能(外电势大于分解电压，非自发反应强制进行） 共同特点：（1)溶液内部:离子定向移动导电(2)电极与电解质界面进行的得失电子的反应----电极反应（两个电极反应之和为总的化学反应，原电池称为电池反应，电解池称为电解反应）不同点：（1）原电池中电子在外电路中流动的方向是从阳极到阴极，而电流的方向则是从阴极到阳极，所以阴极的电势高，阳极的电势低，阴极是正极，阳极是负极；（2）在电解池中，电子从外电源的负极流向电解池的阴极，而电流则从外电源的正极流向电解池的阳极，再通过溶液流到阴极，所以电解池中，阳极的电势高，阴极的电势低，故阳极为正极，阴极为负极。
不过在溶液内部阳离子总是向阴极移动，而阴离子则向阳极移动。
两种导体：第一类导体（又称金属导体，如金属，石墨）；第二类导体（又称离子导体，如电解质溶液，熔融电解质）法拉第定律:描述通过电极的电量与发生电极反应的物质的量之间的关系 F z Q ξ==F n 电F -- 法拉第常数; F = Le = 96485.309 C/mol = 96500C/mol Q --通过电极的电量；z -- 电极反应的电荷数（即转移电子数），取正值； ξ--电极反应的反应进度；结论： 通过电极的电量，正比于电极反应的反应进度与电极反应电荷数的乘积，比例系数为法拉第常数。
依据法拉第定律，人们可以通过测定电极反应的反应物或产物的物质的量的变化来计算电路中通过的电量。
相应的测量装置称为电量计或库仑计coulometer,通常有银库仑计和铜库仑计 。
7.2 离子的迁移数1. 离子迁移数:电解质溶液中每一种离子所传输的电量在通过的总电量中所占的百分数，用 tB 表示1=∑±=-++t 或显然有1:t t离子的迁移数主要取决于溶液中离子的运动速度，与离子的价数无关，但离子的运动速度会受到温度、浓度等因素影响。
物理化学(印永嘉)-第七章-电化学
第七章 电化学
4. 离子独立运动定律及离子摩尔电导率
柯尔劳许：“在无限稀释时，所有电解质全部电离， 离子间的一切作用力均可忽略。因此离子在一定电场 作用下的迁移速率只取决于该种离子的本性而与共存 的其它离子的性质无关。”
(1)由于无限稀释时离子间一切相互作用均可忽略，所以
M A Mz A z-
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Faraday
第七章 电化学
电量计（库仑计）
以电极上析出（固体或气体）或溶解的物质的 量测定电量。如：铜电量计，银电量计和气体电 量计。 例：阴极上析出0.4025g银，则通过的电量为： Q=nF=(0.4025/109) 96500=356.3C 阴极上析出0.2016g铜，则通过的电量为： Q=nF=(0.2016/63.5) 2 96500=612.7C
c/ moldm-3 0.01
0.10 1.00
1000g水中 KCl的质量 (单位为g) 0.74625
7.47896 76.6276
电导率/(Sm-1) 0℃ 0.077364
0.71379 6.5176
18℃ 0.122052
1.11667 9.7838
25℃ 0.140877
1.28560 11.1342
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2. 法拉第定律
当电流通过电解质溶液时，通过电极的电量Q与 发生电极反应的物质的量n成正比。即Q=nF 其中： n:电极反应时得失电子的物质的量 F:为法拉第常数 F =L e =6.02210231.6022 10-19 =96485 C mol-1 通常取值为1F＝96.5kC· mol-1
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
物理化学 第七章电化学总结
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。
29
（2）迁移数 transfer number 某种离子运载的电流与通过溶液的总电流之比 称为该离子的迁移数, 以t 表示。
即每有1mol Ag+被还原或1molAg沉积下来，通过的 电量一定为96500C
21
2+ + 2e对于电极反应：Cu = Cu
z=2, Q=96500C 时：
Q 96500 C 0.5mol zF 2 96500 mol 1 C
n(Cu ) (Cu )
n(Cu) (Cu) 0.5mol
49
3.摩尔电导率与浓度的关系
例1例2例3例4例5
0.04 HCl 0.03 0.02 NaOH
0.01
0 0
AgNO3 CH3COOH 0.5 1.0 1.5
•随着电解质浓度c降低, 离子间引力减小, 离子 运动速度增加,故摩尔 电导率m增大。
m/(S m2 mol-1)
c , F , v , m 。
F=L· e
=6.0221367×1023 mol-1×1.6022×10-19 C =96485.309 C· -1 mol
≈96500 C· -1 mol
19
对各种电解质溶液, 每通过96485.309C的电量,
在任一电极上发生得失1mol电子的反应, 同时相
对应的电极反应的物质的量亦为1mol（所选取的 基本粒子荷一价电）.
物理化学第七章 电化学
CdCl2 a Cd
Q Id t
t 电流表：指示测定时，电路中 的电流变化。
界面移动法可以较精确地测定离子迁移数，关键是如 何寻找一种指示溶液，能与被测溶液之间形成一清晰界面。 形成清晰界面的条件：
n电解后=该离子电解前的物质的量n电解前±该离子参与 电极反应的物质的量n反应±该离子迁移的物质的量n迁
移
由实验数据计算离子的迁移数时，如果所用电极也参加电极 反应时，应加以考虑。
例：用两个银电极电解AgNO3水溶液，在电解前，溶液中每1kg 水含43.50mnol AgNO3。实验后，银库仑计中有0.723mmol 的Ag 沉积。由分析知，电解后阳极区有23.14g水和1.390mmolAgNO3。 试计算t(Ag+)和t(NO3-)。 解：用银电极电解AgNO3溶液时，电极反应：
导电机理 电子导体：电子定向运动 离子导体：离子在溶液中定向迁移 电流流经导体 不发生化学变化 发生电解反应 温度升高 导电性下降 导电性上升
原电池和电解池的共同特点： 当外电路接通时在电极与溶液的界面上有电子得失的 反应发生，溶液内部有离子做定向迁移运动。
电极反应:把电极上进行的有电子得失的化学反应. 两个电极反应的总和对原电池叫电池反应，对电解池叫电解 反应。 注意：阴离子在阳极失去电子,失去电子通过外线路流向电源 正极.阳离子在阴极得到电子. 发生氧化反应的电极叫阳极,发生还原反应的电极叫阴极. 正负极依电势高低来定.
阳极：Ag→Ag++e阴极：Ag++e→Ag
电解前阳极区在23.14g水中有AgNO3为：
43.50 23.14 1.007mmol 1000
由库仑计中有0.723mmol的Ag沉积，则在电解池的阳极也有相 同数量的Ag被氧化为Ag+ 所以Ag+迁出阳极区的摩尔数为： (n电解前+n反应)-n电解后=1.007+0.723-1.390=0.340mmol
物理化学第七章 电化学(72)
电解质溶液的电导率可以看着是相距1m的两电极间放置 体积为1m3的电解质溶液的电导。
（3）摩尔电导率m 摩尔电导率---单位浓度的电解质溶液的电导率， 单位为S· 2· -1 m mol
m c
例题：在291K时，浓度为10mol· -3 的CuSO 4 溶液的电导率为 m 0.1434 S· -1，试求CuSO4的摩尔电导率 m (CuSO4 ) 和 ( 1 CuSO4 ) m 2 1 的摩尔电导率 m ( CuSO4 ) 2 解： 0.1434S m1 m (CuSO4 ) 14.34 103 S m2 mol 1 c(CuSO4 ) 10mol m3
1 0.1434S m 1 m ( CuSO4 ) 7.17 103 S m 2 mol 1 1 2 2 10mol m 3 c( CuSO4 ) 2 注意：
1.计算时浓度c的单位应采用mol· -3表示。 m 2. 在使用摩尔电导率这个量时，应将浓度为c的物质的基本 单元置于 m 后的括号内，以免出错。
单位：m 2 · -1· -1 V s
u t u u
u t u u
已知OH－离子的迁移速度是K+离子的3倍。
通电后：
电解质溶液中各区仍保持电中性，中部溶液浓度不变，但是 阴、阳两极部的浓度互不相同，且两极部的浓度比原溶液都 有所下降，但降低程度不同。
离子电迁移过程中的规律：
2 t ( SO4 ) 1 t (Cu 2 ) 0.711
§7.3 电导、电导率和摩尔电Fra bibliotek率• 3.1 定义
（1）电导G 电导---电阻的倒数，单位为S
G 1
R
1S 11
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物理化学电化学总结
物理化学电化学总结1. 引言物理化学电化学是研究化学过程中涉及电子转移的科学。
随着电子技术的发展，电化学的研究在科学和工程中扮演着重要的角色。
本文将总结物理化学电化学的基本概念、原理和应用。
2. 电化学基础电化学是研究电子转移和化学反应之间相互关系的学科。
它的基础是电解质溶液中的电离和电极上的电荷转移过程。
2.1 电解质溶液电解质溶液是指在溶解过程中离解成离子的化合物，如盐类、酸类和碱类。
在电解质溶液中，离子之间发生相互作用，并形成离子云。
这些离子可以通过电荷转移参与化学反应。
2.2 电极电极是电解质溶液中电子转移的场所。
根据电极上产生和接收电子的能力，可以将电极分为氧化剂和还原剂。
•氧化剂：具有高电子亲和性的物质，可接受电子，将其本身还原。
•还原剂：具有低电子亲和性的物质，可提供电子，将其本身氧化。
2.3 电池电池是利用化学能产生电能的装置。
它由正极、负极和电解质溶液组成。
电池中的化学反应将化学能转化为电能。
•正极：发生氧化反应的电极。
•负极：发生还原反应的电极。
3. 电化学过程电化学过程涉及到两个重要的过程：氧化和还原。
3.1 氧化反应氧化反应指物质失去电子而增加氧化态的过程。
氧化反应在正极发生，是电池中电荷转移的起点。
例如，铜（Cu）在溶液中氧化为二价铜离子（Cu2+）的反应方程式为：Cu -> Cu2+ + 2e-3.2 还原反应还原反应指物质获得电子而减少氧化态的过程。
还原反应在负极发生。
例如，二价铜离子（Cu2+）在负极还原成纯铜（Cu）的反应方程式为：Cu2+ + 2e- -> Cu3.3 电解电解是指通过外加电势将化合物分解成离子。
电解可以是非自发的，需要外加电势才能进行。
例如，将氯化钠溶液通过电解分解成氯离子和钠离子的反应方程式为：2NaCl -> 2Na+ + 2Cl-4. 应用电化学在许多领域都有广泛的应用，包括电池、腐蚀、电镀和电分析等。
4.1 电池电池是电化学最常见的应用之一。
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可逆电池的电动势及其应用1．丹聂尔电池(铜-锌电池)在放电和充电时锌电极分别称为：A．负极和阴极； B．正极和阳极；C．阳极和负极；D．阴极和正极。
2．韦斯登标准电池放电时正极上发生的反应为：A．Cd2++2e→Cd；B．PbSO4(s)+2e→Pb+SO42-；C．Hg2SO4(s)+2e→2Hg(l)+SO42-；D．Hg2Cl2(s)+2e→2Hg(l)+2Cl-。
3．下列说法不属于可逆电池特性的是：A．电池放电与充电过程电流无限小；B．电池的工作过程肯定为热力学可逆过程；C．电池内的化学反应在正逆方向彼此相反；D．电池所对应的化学反应ΔrGm=0。
4．电池在下列三种情况：(1)I→0；(2)有一定电流；(3)短路。
忽略电池内电阻，下列说法正确的：A．电池电动势改变；B．电池输出电压不变；C．对外输出电能相同；D．对外输出电功率相等。
5．下列电池中，哪个电池反应不可逆：A．Zn|Zn2+||Cu2+|Cu；B．Zn|H2SO4|Cu；C．Pt|H2(g)|HCl(aq)|AgCl|Ag；D．Pb|PbSO4|H2SO4|PbSO4|PbO2。
6．对韦斯登(Weston)标准电池，下列叙述不正确的是：A．温度系数小；B．为可逆电池；C．正极为含12.5%镉的汞齐；D．电池电动势保持长期稳定不变。
7．电极①Pt|Cl2(g)|KCl(a1)与②Ag(s) |AgCl(s)|KCl(a2)，这两个电极的电极反应相界面有：A．①2个，②2个；B．①1个，②2个；C．①2个，②1个；D．①1个，②1个。
8．铅蓄电池放电时，正极发生的电极反应是：A．2H++2e→H2；B．Pb→Pb2++2e；C．PbSO4+2e→Pb+SO42-；D．PbO2+4H++SO42-+2e→PbSO4+2H2O。
9．对于甘汞电极，下列叙述正确的是：A．电极反应为Hg22++2e→Hg；B．属于第一类电极；C．对阴离子可逆，电极电势较稳定；D．电极电势为φ(Hg2Cl2)=φ(Hg2Cl2)+(RT/2F)lna(Cl-)。
10．关于玻璃电极，下列叙述不正确的是：A．为特殊玻璃吹制的薄泡，内置0.1mol·kg-1的HCl溶液和Ag－AgCl参比电极(或甘汞电极)；B．不受溶液中氧化剂或还原剂的影响；C．对H+可逆，为离子选择电极；D．为第一类电极，定温下φ(玻)为常数。
11．电极Pb2+(a)|Pb-Hg(a’)和Pb2+(a)|Pb(s)的电极电势和标准电极电势间的关系为：A．电极电势相同，标准电极电势不同；B．标准电极电势相同，电极电势不同；C．标准电极电势和电极电势均相同；D．标准电极电势和电极电势均不同。
12．常用三种甘汞电极，即(1)饱和甘汞电极；(2)摩尔甘汞电极；(3)0.1mol·dm-3甘汞电极。
反应式为：Hg2Cl2(s)＋2e=2Hg(1)＋2Cl-(aq)。
25℃时三者的标准电极电位φ相比：A．φ1>φ2>φ3；B．φ2>φ1>φ3；C．φ3>φ2>φ1；D．φ1=φ2=φ3。
13．下列电池的电动势与氯离子活度无关的是：A．Zn|ZnCl2(aq)|Cl2(p) |Pt；B．Zn|ZnCl2(aq)|KCl(aq)|AgCl|Ag；C．Ag|AgCl|KCl(aq)|Cl2(p) |Pt；D．Pt|H2(p)|HCl(aq)|Cl2(p) |Pt。
14．25℃时电池反应H2(g)+½O2(g)=H2O(l)对应的电池标准电动势为E1，则反应2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)所对应的电池的标准电动势E2是：A．E2=-2E1；B．E2=2E1；C．E2=-E1；D．E2=E1。
15．下列反应AgCl(s)+I-→AgI(s)+Cl-其可逆电池表达式为：A．AgI(s)|I-|Cl-|AgCl(s)；B．AgI(s)|I-||Cl-|AgCl(s)；C．Ag(s)|AgCl(s)|Cl-||I-|AgI(s) |Ag(s)；D．Ag(s) |AgI(s)|I-||Cl-|AgCl(s) |Ag(s)。
16．可以直接用来求Ag2SO4的溶度积的电池是：A．Pt|H2(p)|H2SO4(a)|Ag2SO4(s)|Ag；B．Ag|AgNO3(a)||K2SO4(a)|PbSO4(s) |Pb(s)；C．Ag(s) |Ag2SO4(s)|K2SO4(a)||HCl(a)|AgCl(s) |Ag(s)；D．Ag|AgNO3(a)||H2SO4(a)|Ag2SO4(s) |Ag(s)。
17．下列电池中能测定AgCl的溶度积Ksp的是：A．Ag|AgCl(s)|KCl(aq)|Cl2(p)|Pt；B．Ag|Ag+||Cl-|Cl2|Pt；C．Ag|Ag+||Cl-|AgCl(s)|Ag；D．Ag|AgCl|AgCl(s)|Ag。
18．下列电池中能测定AgI的溶度积Ksp的是：A．Ag|AgI(s)|KI(aq)|I2；B．Ag|Ag+||I-|AgI(s)|Ag；C．Ag|Ag+||I-|I2|Pt；D．Ag|AgI|Pt。
19．若某电池反应的热效应是负值，那么此电池进行可逆工作时，与环境交换的热：A．放热；B．吸热；C．无热；D．无法确定。
20．某电池反应的自由能变化ΔrGm和焓变ΔrHm的关系为：A．ΔrHm=ΔrGm；B．ΔrHm>ΔrGm；C．ΔrHm<ΔrGm；D．三种均可能。
21．某电池在标准状况下，放电过程中，当Qr=-200J时，其焓变ΔH为：A．ΔH=-200J；B．ΔH<-200J；C．ΔH=0；D．ΔH>-200J。
22．原电池Pt|H2(p)|H2SO4(0.01m)|O2(p) |Pt在298K时，E=1.228V，并已知H2O(l)的生成热-286.06kJ·mol-1，n=2，那么该电池的温度系数是：A．-8.53×10-4V·K-1；B．-4.97×10-3V·K-1；C．4.12×10-3V·K-1；D．8.53×10-4V·K-1。
23．在恒温恒压条件下，以实际工作电压E’放电过程中，电池的反应热Q等于：A．ΔH-zFE’；B．ΔH+zFE’；C．TΔS； D．TΔS-zFE’。
24．恒温恒压下，电池在以下三种情况下放电：（1）电流趋近于零，（2）一定大小的工作电流，③短路。
下列各式不正确的是：A．在①下，QR=TΔrSm=nFT(∂E/∂T)p；B．在①下，QR=QP=ΔrHm；C．在②下，QP=ΔrHm-W’=ΔrHm+nFE’(E’为实际工作电压)；D．在③下，QP=ΔrHm。
25．25℃时，反应2H2S+SO2=3S↓+2H2O达到平衡时，其平衡常数为多少(已知25℃时，φ(S|H2S)=0.14V，φ(SO2|S)=0.45V)：A．3.1×1010；B．3.25×101－11；C．7.4×1013；D．0.13×10-12。
26．已知电极电位：φ(Cl2|Cl-)=1.36V，φ(Br2|Br-)=1.07V，φ(I2|I-)=0.54V，φ(Fe3+|Fe2+)=0.77V，标准状态下，Fe与卤素组成电池，下面判断正确的是：A．Fe3+可氧化Cl-；B．Fe3+可氧化Br-；C．Fe3+可氧化I-； D．Fe3+不能氧化卤离子。
27．巳知下列两个电极反应的标准还原电势为：Cu2++2e→Cu，φ=0.337V；Cu++e→Cu，φ=0.521V，由此求算得Cu2++e→Cu+的φ等于：A．0.184V；B．-0.184V；C．0.352V；D．0.153V。
28．已知φ(Ti+|Ti)=-0.34V，φ(Ti3+|Ti)=0.72V，则φ(Ti3+|Ti+)为(V)：A．(0.72×3)+0.34；B．0.72×1.5+0.17；C．0.72+0.34；D．0.72-0.34。
29．在温度T时φ(Hg22+|Hg)=a，Hg2SO4的溶度积为Ksp，则φ(Hg2SO4|Hg)为：A．a+(RT/2F)lnKsp；B．a-(RT/2F)lnKsp；C．a+(RT/F)lnKsp；D．a-(RT/F)lnKsp。
30．已知298K时Hg2Cl2+2e→2Hg+2Cl-，φ1=0.2676V；AgCl+e→Ag+Cl-，φ2=0.2224V。
则当电池反应为：Hg2Cl2+2Ag→2AgCl+2Hg时，其电池的E为：A．-0.0886V；B．-0.1772V；C．0.0276V；D．0.0452V。
31．298K时，若要使电池Pb(Hg)(a1)|Pb(NO3)2(aq)|Pb(Hg)(a2)的电池电动势E为正值，则Pb在汞齐中的活度必定是：A．a1>a2；B．a1=a2；C．a1<a2； D．a1和a2可取任意值。
32．电池Ag(s)|AgNO3(γ±,1，m1)||AgNO3(γ±,2，m2)|Ag(s)的电动势E应为：A．-(2RT/F)ln(γ±,1m1/γ±,2m2)；B．-(2RT/F)ln(γ±,2m2/γ±,1m1)；C．-(RT/F)ln(γ±,1m1/γ±,2m2)；D．-(RT/F)ln(γ±,2m2/γ±,1m1)。
33．已知电池反应Zn+2AgCl=ZnCl2+2Ag在25℃时的平衡常数K=1032，ZnCl2浓度为0.01mol·kg-1，下列叙述不正确的是：A．原电池符号为Zn(s)|ZnCl2(0.01mol·kg-1)|AgCl(s),Ag；B．原电池符号为Ag(s) |AgCl(s)|ZnCl2(0.01mol·kg-1)|Zn(s)；C．标准电池电动势E=0.9754V；D．电池电动势E=1.1350V。
34．25℃时电极反应Cu2++I-+e→CuI和Cu2++e→Cu+的标准电极电势分别为0.086V和0.153V，则CuI的溶度积Ksp为：A．1.2×10-12； B．6.2×10-6；C．4.8×10-7；D．2.9×10-15。
35．已知电池Zn(s)|ZnCl2(m=0.555mol·kg-1)|AgCl(s) |Ag(s)在25℃时的电动势为1.015V，标准电动势为0.985V，电池可逆放电2F，以下各式正确的是：（1）(ZnCl2)=0.09675；（2）a±=0.4591；（3）γ±=0.5211；（4）K=2.10×1033；（5）W’=-202.62kJ。