08章_电解质溶液
物理化学08章_电解质溶液
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
1Au3 e 1Au
3
3
1 H O e 1O +H
22
42
(3) n(O2) 14n(13Au)
= 11.20 g
4.57103 mol
4 197.0 gmol1/3
Au3 3e Au
3 H O 3e 3O +H
22
42
(3) n(O2) 34n(Au) = 3 1.20 g 4.57103 mol 4 197.0 gmol1
( 2 CuSO4 )
7.17 103 S m2 mol1
二、电导的测定
R1 Rx R3 R4
若已知 l、A、c， 则可求得 、m
电导池常数
K cell
l A
1
R
R
25℃时在一电导池盛以c=0.02mol.dm-3的KCl溶液，测得其电阻为82.4Ω，若在同 一电导池中盛以c=0.0025 mol.dm-3的K2SO4 溶液，测得其电阻为326.0 Ω。已知 25℃0.02mol.dm-3的KCl溶液的电导率为0.2768s.m-1，试求：
2 4 c( K SO ) 2.799 10 s.m .mol
24
三、电导率和摩尔电导率与浓度的关系
强电解质:
浓度增加，电导率升高；
但达一最高点下降
弱电解质： 溶液电导率随浓度变化 不显著
物理化学：第08章_电解质溶液
anion anode
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2020/11/12
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
-
- 电源 +
e-
+
e-
2Cl aq Cl2(g) 2e
阴
阳
阴极上发生还原作用
极
极
CuCl2
Cu2 aq 2e Cu(s)
电解池
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例题
解: 1 Au3+ e = 1 Au
3
3
OH
1 4
O2
1 2
H2O e
(1) Q zF 196500197.01.g20mgol-1 /3 Cmol1
= 1763 C
(2)
t
Q I
1763 C 0.025 A
7.05104
s
(3)
m(O2)
1 4
M
(O2)
=197.01g.20mgol1
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2020/11/12
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
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2020/11/12
2. 法拉第定律
人们把在数值上等于1 mol元电荷的电荷量称 为Faraday常数，用F表示。
物理化学第八章 电解质溶液课件
电化学
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6/1/2020
引言
电化学定义:
引言
是研究电能和化学能转换关系的一门学科.
具体研究电子导体和离子导体两相间界面现象 及各种效应.
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6/1/2020
电化学研究内容
电化学研究内容: 理论电化学 应用电化学
理论电化学 电解质溶液理论 电化学热力学 电化学动力学
( 1 ) Q z F 3 9 6 5 0 0 C m o l 1 6 . 0 9 1 0 3 m o l 1 7 6 3 C
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6/1/2020
Faraday电解定律
(2 )t Q I 0 .1 0 7 2 6 53 C C s 1 7 .0 5 1 0 4s
Cu e -
e-
阳 Zn 2+ C u 2+ 阴
极
S
O
24
S
O
24
极
ZnSO4溶液 CuSO4溶液
Danill电池
阳离子迁向阴极 在阴极上发生还原的是
C u 2 aq 2 e C u (s)
阴离子迁向阳极 在阳极上发生氧化的是
Z n s Z n 2 (a q ) 2 e
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6/1/2020
§8.1 电化学中的基本概念和电解定律
在电解池中
-
- 电源 +
e-
e-
+
阴
阳
极
极
CuCl2
电解池
阳极上发生氧化作用
2 C l a q C l2 (g ) 2 e
物理化学08章-2电解质溶液
缓慢升高，但变化不大。
当溶液很稀时，Λ 与 c m
不呈线性关系
2019/10/25
13
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。
R1 R3 Rx R4
G 1 R3 AC 1 Rx R1R4 BC R1
2019/10/25
14
注意:
1. c 是电解质溶液的浓度，单位为 mol m3 。
2.在使用m这个量时,应将浓度为c的物质的基本 单元置于m 后的括号中,以免出错.
eg
:
m
(CuSO4
)
2
m
(
1 2
CuSO4
)
2019/10/25
11
*电导的测定
几种类型的电导池：
电导池电极通常用两个平 行的铂片制成，为了防止极化， 一般在铂片上镀上铂黑，增加 电极面积，以降低电流密度。
(
1 2
CuSO4
)
，显然，在浓度相同时，含有1mol CuSO4 溶
液的摩尔电导率是含有1mol
(
1 2
CuSO4
)
溶液的2倍。即：
Λ m
(CuSO4
)
2Λ m
(
1 2
CuSO4
)
Λ 为了防止混淆，必要时在 m后面要注明所取的
基本质点。
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10
m c
摩尔电导率m, 量纲为S m2 mol-1
电导、电导率、摩尔电导率 *电导的测定 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 电导测定的一些应用
电解质溶液课件
电导的定义与测量
总结词
电导是衡量电解质溶液导电能力的物理量，其测量方法包括 电导率仪直接测量和电导池法。
详细描述
电导是电解质溶液导电能力的量度，定义为单位时间内通过 电导池的两个电极之间的电流与电位差的比值。电导率则是 指电解质溶液的电导值与其截面积和长度之比。
电导率与电导的关联
详细描述
在工业上，电导可用于监测和控制电解、电镀等工业过程，保证产品质量和节约能源。在环保领域， 电导可用于水质监测，评估水体的污染程度。在医疗领域，电导可用于研究生物体的生理和病理状态 ，如监测病人电解质平衡和肾功能等。
PART 05
电极过程动力学
REPORTING
电极过程动力学基础
定义
电极过程动力学是研究电极反应 速度以及影响电极反应速度因素
电解质溶液的性质
总结词
电解质溶液的性质主要包括导电性、离子反应和渗透压等。
详细描述
导电性是电解质溶液最基本的性质，其导电能力与电解质的种类、浓度和温度等因素有关。离子反应是电解质溶 液中的离子之间相互作用的过程，涉及到离子之间的结合、交换和分离等。渗透压是指电解质溶液对于半透膜的 压强，与电解质的种类和浓度有关，对于维持细胞内外平衡具有重要意义。
解离平衡常数（Ka或Kb）是描述解离平衡的重要参数，其值越大，解离程度越大。
解离常数
解离常数是平衡常数的一种，表 示电解质在水中解离成离子的平
衡状态。
解离常数的大小取决于电解质的 性质和温度，是判断电解质强弱
的重要依据。
解离常数的应用广泛，可以用于 计算电解质的浓度、比较不同浓
度电解质溶液的解离程度等。
温度对电极反应速率的影响比较复杂。一 般来说，温度越高，电极反应速率越快， 但也有例外情况。
08 第八章电解质溶液
解：阳极反应为Ag（s）→Ag++e
在电解时,阳极部的Ag+向阴极迁移，已知AgNO3的 摩尔质量为169.9,所以Ag+的物质的量在阴极部的变 化为：
0.00739 g 23.14g g n起始＝n前＝ 1.007 103 mol 169.9 g mol1
1
0.236g n终了＝n后＝ 1.389 103 m ol 169.9 g m ol1
( ) mB
1
_
1 2 I mi zi 2 i
（五）强电解质溶液理论
（五）强电解质溶液理论 1. 离子氛 在溶液中每一个离子都被电荷符号相反的离子所包 围，由于离子间的相互作用，使得离子的分布不均匀， 形成离子氛。 在无限稀释溶液中，离子间距离很大，离子间引力 可忽略不计，离子氛的影响可以略去不计，溶液的 性质就与理想溶液性质一样。而在真实的电解质溶 液中，由于离子氛的存在而影响离子的行为，表现 出对理想溶液的偏离。
m
(4)电导滴定 1.用NaOH标准溶液滴定HCl 2.用NaOH滴定HAc 3.用 BaCl2 滴定 Tl2SO4 ，产物 BaSO4 ,TlCl 均为沉淀
（四）电解质的平均活度和活度因子
（四）电解质的平均活度和活度因子 1、电解质的活度与离子活度
mB aB ,m B ,m m m m a , m , m a , m , m m m
m (1 c )
m
（三）、电导、电导率、摩尔电导率
也缓慢升高，但变化 弱电解质: (1)随着浓度下降， m 不大。等稀到一定程度， 迅速增大。
(2) m与 c 不呈现线性关系。 也不 m 能用外推法得到。 7、离子独立移动定律 在无限稀释溶液中，每种离子独立移动，不受其 它离子影响，每种离子对电解质的无限稀释摩尔电导 率都有贡献 m m, m, 1-1价型
第08章 电解质溶液的扩散
(Diffusion in Electrolytic Solution)
扩散是溶液的基本性质（1）
Applications:
1，测定微粒的分子量 2，估计胶体微粒的电荷 3，测定磨擦系数 4，测定溶解速度
School of Metallurgical Science and Engineering， Central South University
μi=μi0 + RTlnCi ；μF=μF0 + RTlnCf μi0 =μf0 （in dilute solution） 则两浓度面间的化学位差为: △μ=RTlnCf /Ci
School of Metallurgical Science and Engineering， Central South University
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(
x
) 2
x
2 Dt e y2 dy
2 Dt
0
如果是纯溶剂，C0’’=0，则：
c c0 ' [1 ( x )
2
2 Dt
反过来，D值为：
D
x2
1
在这一过程中所做的功为 W= △μ
若过程为一极微过程,则 δW= dμ
根据静电学基本理论：单位电荷在电场力作 用下，从x 处迁移到（x+dx）处所做功为:
δW= dφ
而电场所做的功是电场力和电荷 迁移距离 的积, 有：－Fdx = dφ
即
F d
在电场作用下, 离子迁移的推动力
dx 为电位梯度.
电解质溶液课件
欢迎来到本节课程，今天我们将会深入学习有关电解质溶液的基础知识，从 而更好地理解这一科学领域。
什么是电解质溶液
1
定义
电解质溶液是指在水中能够导电的溶液，其中电解质通过在水中能够完全离解分为强电解质、弱电解质和不完全电离电解质。
3
性质
电解质溶液具有比非电解质溶液更加复杂的物理化学性质，如比热、密度和折射率等。
电解质在应用于医疗保健、 能源和化工领域时，表现出 不同的化学和物理性质。
电解质溶液的实验 方法
通过电导率测量、浓度计算 和化学反应等实验方法，可 以更好地观察和学习电解质 溶液的性质。
通过多种不同的布局方式， 可以使演示课程内容更具吸 引力和趣味性。
许多日常消费品，如清洁剂、口腔漱口液 和浴室用品等，也都含有电解质溶液成分。
总结和要点
电解质溶液的基础 知识
电解质溶液是指能导电的溶 液，其中的电解质以离子的 形式存在。
电解质溶液具有一些独特的 物理化学性质，如电导率、 密度和比热等。
电解质溶液的多重 分类
电解质可以按照离子浓度、 电荷、半径和完全离解部分 等因素进行分类。
电解质溶液的浓度计算
摩尔浓度
摩尔浓度是指溶液中溶质摩尔数与溶液体积 的比值，通常用mol/L来表示。
体积浓度
体积浓度是指溶液中溶质体积与溶液总体积 的比值，通常用mL/L或mL/mL来表示。
质量浓度
质量浓度是指溶液中溶质质量与溶液体积的 比值，通常用g/L或mg/mL来表示。
百分浓度
百分浓度是指溶液中溶质质量与溶液总质量 的比值，通常用%来表示。
电解质溶液的应用
1 医疗保健
2 能源领域
许多医用溶液都是电解质溶液，如盐水和 葡萄糖溶液等，可以帮助人体保持水分和 电解质的平衡。
傅献彩第五版物理化学ppt课件08章 电解质溶液分解
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
化学能
电池
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。
在电解池中， 用惰性电极
-
- 电源 +
e-
+
e-
Pt
Pt
Na 2SO4
电解池
阳极上发生氧化作用
2H2Ol O2(g) 4H 4e
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
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
Cu(s,电极) Cu2 aq 2e
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 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。
正极、负极、
正极： 电势高的极称为正极，电流从正极
⒊ 电化学分析
⒋ 生物电化学
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
08章_电解质溶液
n(始)=1.1276 g/79.75 g mol1 1.4139 102 mol
1 2
Cu2+
e
1 2
Cu(s)
n(终) n(始) n(迁) n(电)
求得 n(迁) 1.424 104 mol
t(Cu2+ )
QB Q
n(迁) n(电)
0.38
Page ▪ 31
t(SO24 ) 1 t 0.62 31
100%
或
电流效率
电极上产物的实际质量 按Faraday定律计算应获得的产物质量
100%
Page ▪ 17
17
§8.2 离子的电迁移率和迁移数
离子的电迁移现象 离子在外电场的作用下，发生定向移动称为
离子的电迁移（electromigration）。
离子的电迁移现象是电解质溶液可以导电的原因。
1.所带电量 每种离子运输电荷的数量取决于
Page ▪ 7
7
在电解池中，用惰性电极：
-
- 电源 +
e-
+
e-
Pt
Pt
Na 2SO4
电解池
阳极上发生氧化作用
2OH
(aq)
H
2O
l
+
1 2
O2
(g)
2e
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。
Page ▪ 8
8
在电解池中，都用铜作电极
-
- 电源 +
4.写出电极上发生的反应，判断某离子浓度是增 加了、减少了还是没有发生变化 5.判断离子迁移的方向
Page ▪ 28
物理化学课件第八章电解质溶液
第八章电解质溶液
均相氧化-还原反应：化学能
热能
异相(或电化学)氧化-还原反应:化学能 电能 差异原因:所得失电子的传递方式和途径不同
电化学体系:氧化和还原在空间上分离且电子经外电路传递
电化学:电解质溶液理论.热力学.动力学.应用 电解质溶液理论:水溶液.非水溶液.熔液.固态快离子导体
(1)基本概念
A : 研究对象
H : 第二类导体 (2)法拉弟定律
B :电化学用途 C :电流 D : 载流子 E : 正极、负极
F :阴极、阳极 G : 第一类导体
I : 半导体
定律的文字表示
J : 原电池 K:电解池 L : 离子迁移方向 M :电流效率
法拉弟常数 定律的数学式 粒子的基本单元 例题
离子都为一价离子 正负离子运输电荷的数量取决于其迁移速度
1、设正负离子迁移速率相等,r- =r+,各分担2mol电子电量 在AA'、BB'平面上各有2mol正、负离子逆向通过。
惰
A
B
惰
迁移 性 反应 阳
＋＋＋＋＋ ＋＋＋＋＋ －－－－－ －－－－－
＋＋＋＋＋ －－－－－
性 阴
极 阳极区
中间区
阴极区 极
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 电化学池通入电量与析出物质之间的定量关系 2. 该定律在任何温度、任何压力下均可以使用 3 该定律的使用没有什么限制条件
4. 电量计或库仑计的基础
§ 8.2 离子的电迁移和迁移数 电解质溶液中的离子在电场中可以移动 不同的离子有无区别 怎样表征这种区别？ 离子的电迁移规律、影响因素？
+
阴
第八章-电解质溶液
第八章 电解质溶液一、基本内容电解质溶液属第二类导体，它之所以能导电，是因为其中含有能导电的阴、阳离子。
若通电于电解质溶液，则溶液中的阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动；同时在电极/溶液的界面上必然发生氧化或还原作用，即阳极上发生氧化作用，阴极上发生还原作用。
法拉第定律表明，电极上起作用的物质的量与通入的电量成正比。
若通电于几个串联的电解池，则各个电解池的每个电极上起作用的物质的量相同。
电解质溶液的导电行为，可以用离子迁移速率、离子电迁移率(即淌度)、离子迁移数、电导、电导率、摩尔电导率和离子摩尔电导率等物理量来定量描述。
在无限稀释的电解质溶液中，离子的移动遵循科尔劳乌施离子独立移动定律，该定律可用来求算无限稀释的电解质溶液的摩尔电导率。
此外，在浓度极稀的强电解质溶液中，其摩尔电导率与浓度的平方根成线性关系，据此，可用外推法求算无限稀释时强电解质溶液的极限摩尔电导率。
为了描述电解质溶液偏离理想稀溶液的行为，以与解决溶液中单个离子的性质无法用实验测定的困难，引入了离子强度、离子平均活度、离子平均质量摩尔浓度和平均活度因子等概念。
对稀溶液，活度因子的值可以用德拜－休克尔极限定律进行理论计算，活度因子的实验值可以用下一章中的电动势法测得。
二、重点与难点1．法拉第定律：nzF Q =，式中法拉第常量F =96485 C·mol -1。
若欲从含有M z +离子的溶液中沉积出M ，则当通过的电量为Q 时，可以沉积出的金属M 的物质的量n 为：FQn Z +=，更多地将该式写作F Q n Z =，所沉积出的金属的质量为：M F Q m Z =，式中M 为金属的摩尔质量。
2．离子B 的迁移数：B BB Q I t Q I ==，B B1t =∑ 3．电导：lAκl A R G ρ=⋅==11 (κ为电导率，单位：S·m -1) 电导池常数：cell lK A=4．摩尔电导率：m m V cκΛκ==(c ：电解质溶液的物质的量浓度, 单位：mol·m -3,m Λ的单位：2-1S m mol ⋅⋅)5．科尔劳乌施经验式：m m (1)c ΛΛβ∞=-6．离子独立移动定律：在无限稀释的电解质-+ννA C 溶液中，m m,m,Λνν∞∞∞++--=Λ+Λ,式中，+ν、-ν分别为阳离子、阴离子的化学计量数。
第八章 电解质溶液
一、基本概念
原电池 电解池
+ 阴极 阳极
阳极 阴极
一、基本概念
4、电解质溶液导电的机理 两个要点： 正、负离子的定向移动 在两个电极上分别发生氧 化、还原反应来完成电子 的转移
二、法拉第定律(Faraday’s Law)
1、法拉第定律(Faraday’s Law)的文字表述 通电于电解质溶液之后， (1)在电极上（即两相界面上）发生化学变化的物质的量与通 入的电量成正比（Q∝ n）； (2) 将几个电解池串联，通入一定的电量后，（当所取的基 本粒子的荷电数相同时）在各个电解池的电极上发生反应的 物质其物质的量等同（n1=n2=· · · =nn），析出物质的质量与 其摩尔质量成正比（m1/M1=m2/M2=· · · =mn/Mn）。
电解
电能
电池
化学能
序言
2、电化学的研究对象 电极（第一类导体） 电解质溶液（第二类导体） 两类导体的接界面
序言
3、电化学的发展简史
年代 1600 人物 吉尔白特 事件及影响 静电现象 1799 伏打 发明伏打电堆，使后来的人们通过直流电进行电化学研究成为可能
1800 1807
尼克松、卡尔苏 戴维
(2) t Q 1763 C 7.05104 s I 0.025 A
二、法拉第定律(Faraday’s Law)
使用Faraday’s Law时的注意事项 使用Faraday’s Law（1）式时要注意物质的量 n 和电子的计量系数 z 的一致性； 使用Faraday’s Law（2）式时对于析出物的摩 尔质量M，其值的选取应随所选取的基本单 元而定。
发现电极的极化现象，开创了电化学动力学的研究 ……
序言
4、电化学的应用 电化学工业 电解工业：精炼、冶炼有色金属和稀有金属、 电解法制备化工原料；
第八章 电解质溶液 物理化学第五版 博献彩[可修改版ppt]
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§8.1 电化学中的基本概念和电解定律
一、基本概念
7.电极命名法 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。
阴极：发生还原作用的电极（被还原、氧化剂的反应， 得e-电价降低）原电池的正极；电解池的负极。
阳极：发生氧化作用的电极（被氧化、还原剂的反应， 失e-电价升高）原电池的负极；电解池的正极。
§8.2 离子的电迁移率和迁移数
二、离子的迁移数
例题2界面移动法
1.在298k时，在迁移管中，首先注入一定浓度的某 有色离子水溶液，然后在其上面小心地注入浓度为 0.01065mol/dm3的HCl水溶液，使其形成一明显分解 面。通入11.54mA的电流，历时22min，界面移动 了15cm，已知迁移管的内径为1.0cm，则H+离子的迁 移数为多少？
德国科学家Kohlrausch 根据大量的实验数据，发
现了一个规律：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
ΛΛ Λ Λ Λ Λ m
m ,+
m,
m m ,+ m ,
这就称为Kohlrausch 离子独立移动定律。这样，
难点 ：熟练理解阴阳极
§8.1 电化学中的基本概念和电解定律
一、基本概念
1.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。须通过电化学装置。
电解
电能
化学能
电池
§8.1 电化学中的基本概念和电解定律
一、基本概念
2.电化学装置：电能和化学能相互转化的装置。包括 （原）电池和电解池。均由电解质溶液和电极构成。 3.原电池：将化学能转化成电能的装置。 4.电解池：将电能转化成化学能的装置。 5.电化学研究内容：电解质溶液（导电性能及热力学 性质）、可逆电动势、不可逆电极过程
第八章电解质溶液
第八章电解质溶液1.在300K 和100kPa 压力下，用惰性电极电解水以制备氢气。
设所用直流电的压强 为5A ，电流效应为100%如欲获得1m 3H 2(g)，需通电多少时间？如欲获得1m 3O 2(g), 需通电多少时间？已知在该温度下的饱和蒸汽压为 3565Pa解：已知300K 的饱和蒸汽压3565Pa ，外压为100kPa则放出气体的分压为： 100 -3.565= 96.435kPa 则放出H 2的物质的量为放出O 2的物质的量为Q —：ZF =38.662 96500Q 38.66 2 96500 一， t 414.5(h) I 5 3600 而02的Z =4Q 38.66x4x96500 、.t829(h)2 •用电解NaCl 水溶液的方法制备 NaOH ，在通电一段时间后，得到了浓度为1.0mol dm°的NaCl 溶液0.6dm 3,在与之串联的铜库伦计中析出了 30.4gCu(s)。
试计算该电解池的电流效率。
解：Cu 2：2e —>CuQ 实际=2 96500 0.478 = 92254(C)Q 理论二zF I2H 2O 2e_ > H 2 2OH 一P 分 V O 2RT96.435 1 8.314 300=38.66moln (O 2)P 分 V O 2 RT96.435 1 8.314 300=38.66mol5 3600Q实际=-W C ^ =30431M Cu 63.6g mol=0.478molQ 理论=2 96500 0.3 = 57900(C)电流效率为：Q理:空100%=62.8%或者由于电流经过溶液与库仑计，直接由两者物质的量求出电流效率， 但两者得到 的电子数应一致，每析出1molCu,理论上得到2molNaOH 。
电流效率为：1~ n NaOH0 32= 0.3100%=62.8%. n C0.478Cu3. 用银电极来电解AgNO s 水溶液。
08章-电解质溶液
*. 5 分 (3839) 3839(1) 定温下，比较 H +，⅓ La 3+，OH-，½ SO42-这四种离子在无限稀释水溶液条件下的摩尔电导率，哪个最大？(2) 相同温度下，各种不同钠盐的水溶液中，钠离子的迁移数是否相等？11. 5 分 (3688) 3688在希托夫法测定迁移数的实验中，用Pt 电极电解AgNO 3溶液，在100 g 阳极部的溶液中含Ag +的物质的量在反应前后分别为a mol 和b mol ，在串联的铜库仑计中有c g 铜析出，则Ag +的迁移数计算式为：_____________________________。
[M r (Cu)=64] *. 5 分 (3839) 3839[答] (1) H + 最大 (2) 不等11. 5 分 (3688) 3688[答] 31.8(a -b )/c 409025℃时，碘酸钡Ba(IO 3)2在纯水中的溶解度为5.46×10-4 mol ·dm -3，假定可以应用德拜—休克尔极限公式。
试计算该盐在0.01 mol ·dm -3CaCl 2溶液中的溶解度。
[答] 24-1013 5.4610 mol kg 2i i I m z -==⨯⨯∑； 90949.0,04120.0||lg 0,00,=-=-=±-+±γγI z z A[]2-33100sp 323,0(Ba(IO )(Ba )(IO )4() 4.898110c K a a cγ+-±===⨯（5分）在0.01 -3mol dm CaCl 2溶液中溶解度为c ，则对应的I ，±γ为：-3-13[0.01/mol dm ] mol kg I c ≈+-31/2lg 0.5092[3(0.01/mol dm )]c γ±=-⨯⨯+3333sp 0,004(/)4(/)K c c c c γγ±±==利用逐步逼近法求得：c =7.5659×10-4 -3mol dm3933已知25℃时，AgBr(s)的溶度积K sp =6.3×10-13，同温下用来配制AgBr 饱和水溶液的纯水电导率为5.497×10-6 S ·m -1，试求该AgBr 饱和水溶液的电导率。
第八章-电解质溶液
第八章 电解质溶液300K 和100kPa 压力下，用惰性电极电解水以制备氢气。
设所用直流电的压强为5A ，电流效应为100%。
如欲获得13m 2()H g ，需通电多少时间？如欲获得13m 2()O g ,需通电多少时间？已知在该温度下的饱和蒸汽压为3565Pa解：已知300K 的饱和蒸汽压3565Pa ，外压为100kPa 则放出气体的分压为： 100 3.56596.435kPa -= 则放出2H 的物质的量为mol RTV P n O H 66.38300314.81435.9622)(=⨯⨯==分放出2O 的物质的量为mol RTV P n O O 66.38300314.81435.9622)(=⨯⨯==分则38.66296500Q ZF ξ==⨯⨯238.66296500414.5()53600438.66496500829()53600Q t h I O Z Q t h I ⨯⨯===⨯=⨯⨯∴===⨯而的 2．用电解NaCl 水溶液的方法制备NaOH ，在通电一段时间后，得到了浓度为31.0mol dm -⋅的NaCl 溶液30.6dm ,在与之串联的铜库伦计中析出了30.4()gCu s 。
试计算该电解池的电流效率。
解： 22Cu e Cu +-+−−→ Q zF ζ=实际 ξ=Cu Cu M W =130.40.47863.6gmol g mol -=⋅ 2965000.47892254()Q C =⨯⨯=实际Q zF ζ=理论 22222H O e H OH --+−−→+ξ•=26.00.1⨯=0.3 mol 2965000.357900()Q C =⨯⨯=理论电流效率为：57900100%62.8%92254Q Q =⨯=理论实际 或者由于电流经过溶液与库仑计，直接由两者物质的量求出电流效率，但两者得到的电子数应一致，每析出1molCu ,理论上得到2molNaOH 。
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如果正、负离子荷电荷量不等，如果电极本身也 发生反应，情况就要复杂一些。
离子的电迁移率和迁移数
离子在电场中运动的速率用公式表示为： dE dE ( ) 为电位梯度 r u ( ) dl dl
r u (
dE dl
)
u , u 称为正、负离子的 电迁移率,单位 m 2 s 1 V 1 。
电能
电池
化学能
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
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. 自由电子做定向移动而导电 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
在电解池中
阳离子迁向阴极，在
阴极上发生还原作用
-
电源 +
阴 极
e-
e
+
阳 极
-
cation cathode
阴离子迁向阳极，在 阳极上发生氧化作用
电解质溶液
anion anode
电解池
在电解池中 阳极上发生氧化作用
-
电源 +
阴 极
e-
e
+
阳 极
-
2Cl aq Cl 2 (g) 2e
t
I (cy Ar ) z F
因为溶液是电中性的，所以 xz yz
I I I cx z A( r r ) F
cy z A( r r ) F
t I I I r r r r u u u u
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。
阴极、阳极
阴极：
发生还原作用的极称为阴极。
在原电池中，阴极是正极；在 (Cathode) 电解池中，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。
S
A
r r
S
'
A
E
离子的电迁移
c (1 )
cx
cy
设正离子迁移速率为 r ，单位时间向阴极方向通 过任意截面 ss' 的物质的量为 (cx Ar )mol，所迁移的 电荷量为 (cx Ar ) z F ，因为是单位时间，所以：
Q
同理
t Q
I (cx Ar ) z F
种电解质，则：
t t 1
如果溶液中有多种电解质，共有 i 种离子，则：
t t t
i +
1
设相距为l、面积为A的两个平行惰性电极，左方
接外电源负极，右方接正极，外加电压为E。在电极
间充以电解质
M x N y 的溶液，它的浓度为c( mol m -3
),
解离度为 。 l
阴极上发生还原作用
Cu 2 aq 2e Cu(s)
CuCl 2
电解池
在原电池中
阳离子移向阴极
正 极
负 极
负载电阻
在阴极上发生还原的是
Cu 2 aq 2e Cu(s)
Zn
e2+
Cu
e
-Hale Waihona Puke e-Cu 2+ 阴 阳 Zn 极 SO 2SO 2- 极 4 4
CuSO4溶液
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
电荷量的运输任务。 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。
r 1．设正、负离子迁移的速率相等， r ，则导电任 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。
⒈ 是电化学上最早的定量的基本定律，揭示了 通入的电荷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。
电流效率
按 Faraday定律计算所需理论电荷量 实际所消耗的电荷量
电流效率
100%
或
电流效率 电极上产物的实际质量 按Faraday定律计算应获得的产物质量 100%
（ r u dE ，电场梯度相同） dl
t
I r r u u t r u t _ r u
3+
阴极
阳极
1
1
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 mol 1 0.0183 mol=1 766 C
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、负离子做反向移动而导电 B. 导电过程中有化学反应发生 C. 温度升高，电阻下降
D. 导电总量分别由正、负离子分担
*固体电解质，如 AgBr、PbI 2 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。
阴极
阳极
3
3 H 2 O(l) O 2 (g) 3H + 3e 2 4
析出1.20g Au(s)时的反应进度为
1.20 g 197.0 g mo l 1 6.09 10 3 m ol
(1) Q zF 3 965 00 C mol 1 6.09 10 3 mol 1 763 C
阴极上发生还原作用
2H aq 2e H 2 (g)
Na 2SO 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
Cu(s,电极 ) Cu 2 aq 2e
-
电源 +
Cu
e
-
e
+
Cu
-
阴极上发生还原作用
Cu 2 aq 2e Cu(s)
CuSO 4
电解池
电极有时也可发生反应
Faraday电解定律
Faraday 归纳了多次实验结果，于1833年
总结出了电解定律:
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。
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，其物质的量都相等， 析出物质的质量与其摩尔质量成正比。
阴离子迁向阳极 在阳极上发生氧化的是
Zn s Zn 2 (aq) 2e
ZnSO4溶液
Danill电池
在电极上发生反应的先后由其性质决定
在电解池中 用惰性电极
阳极上发生氧化作用
2H 2 O l O 2 (g) 4H 4e
-
电源 +
Pt
e
-
e
+
Pt
-
当通电结 束，阴、阳两 极部溶液浓度 相同，但比原 溶液各少了 2 mol 而中部溶液浓度不变。
阳极 A 始态 B
阴极
4 mol
r+ r
终态 阳极部 A 中部 B
阴极部
r 2．设正离子迁移速率是负离子的三倍， 3r，则正 离子导3 mol电荷量，负离子导1 mol电荷量。在假想的 AA,BB平面上有3 mol正离子和1 mol负离子逆向通过。
通电结束，阳极部正、负离子各少了3 mol，阴极 部只各少了1 mol，而中部溶液浓度仍保持不变。
阳极 A 始态 B
阴极
4 mol
r+ 3r
终态 阳极部 A 中部 B
阴极部
离子电迁移的规律：
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荷量。
2. 阳 极部物质的量的 减少 阴 极部物质的量的 减少 = 正离子所传导的电量 (Q ) 负离子所传导的电量 (Q ) 正离子的迁移速率 (r ) 负离子的迁移速 率 (r )
物理化学电子教案——第八章
电解
电能
电池
化学能
第八章 电解质溶液
§8.1 电化学中的基本概念和电解定律 §8.2 离子的电迁移率和迁移数 §8.3 电解质溶液的电导 §8.4 电解质的平均活度和平均活度因子 §8.5 强电解质溶液理论简介
§8.1 电化学中的基本概念和电解定律
原电池和电解池 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
人们把在数值上等于1 mol元电荷的电荷量称 为Faraday常数。 已知元电荷的电荷量 e 为 1.6022 10 19 C
F Le
6.022 10 mol 1.602 2 10
23 19
C
96 484.5 C mol 96 500 C mol
1
1
如果在电解池中发生如下反应：
出1 mol M(s)，即反应进度为1 mol 时，需通入的电 荷量为 Q
M z ze M(s) 电子得失的计量系数为 z+，欲从阴极上沉积
Q( 1) z + eL z + F
若反应进度为
时需通入的电荷量为
Q( ) z + F