第八章 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
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，以及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：F Q n Z +=，更多地将该式写作FQn 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 (1ΛΛ∞=-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。
高中化学 第八章电解质溶液及电化学系统
第八章电解质溶液及电化学系统主要内容1．电解质溶液及电化学系统研究的内容和方法2．电解质溶液的热力学性质3．电解质溶液的导电性质4．电化学系统的热力学重点1．重点掌握了解电解质溶液的导电机理，理解离子迁移数、表征电解质溶液导电能力的的物理量（电导率、摩尔电导率）、电解质活度和离子平均活度系数的概念；2．重点掌握离子氛的概念和德拜—休克尔极限定律；3．重点掌握理解原电池电动势与热力学函数的关系；掌握能斯特方程及其计算；难点1．电解质溶液的导电机理，理解离子迁移数、表征电解质溶液导电能力的的物理量（电导率、摩尔电导率）、电解质活度和离子平均活度系数的概念；2．离子氛的概念和德拜—休克尔极限定律；3．原电池电动势与热力学函数的关系；能斯特方程及其计算教学方式1. 采用CAI课件与黑板讲授相结合的教学方式。
2. 合理运用问题教学或项目教学的教学方法。
教学过程第8.1节电解质溶液及电化学系统研究的内容和方法一、电解质溶液及电化学系统研究的内容1、电解质溶液①电解质溶液的热力学性质电解质由于存在电离，正负离子之间的静电作用力使其偏离理想稀薄溶液所遵从的热力学规律，所以引入了离子平均活度和离子平均活度因子等概念。
思考：理想稀薄溶液所遵从的热力学规律是什么？②电解质溶液的导电性质高中阶段就学过电解质溶液的导电性质，为了表征电解质溶液的导电能力，则引入了电导、电导率、摩尔电导率等概念。
2、电化学系统在两相或数相间存在电势差的系统称为电化学系统。
①电化学系统的热力学性质电化学系统的热力学主要研究电化学系统中没有电流通过时系统的性质，即有关电化学平衡的规律。
②电化学系统的动力学电化学系统的动力学主要研究电化学系统中有电流通过时系统的性质，即有关电化学反应速率的规律。
二、电化学研究的对象第8.2节电解质溶液的热力学性质一、电解质的类型1、电解质的分类电解质的定义：解离：电解质在溶剂中解离成正、负离子的现象。
强电解质：弱电解质：强弱电解质的分类除与电解质本身性质有关外，还取决于溶剂的性质。
第八章 电解质溶液解答
第八章电解质溶液上一章下一章返回1．柯尔拉乌希经验公式适用条件和范围是什么？柯尔拉乌希离子独立运动定律的重要性何在？答：柯尔拉乌希经验公式：，适用于强电解质水溶液，浓度低于0.01mol·dm-3的稀溶液。
根据离子独立移动定律，可以从相关的强电解质的Λ∞来计算弱电解质的Λ∞。
或由离子电导数值计算出电解质的无限稀释时摩尔电导。
2．电导率与摩尔电导概念有何不同? 它们各与哪些因素有关?答：电导率κ是：两极面积各为1m2，并相距1m时，其间溶液所呈的电导；而摩尔电导是在相距1m的两电极间含有1mol溶质的溶液所呈的电导，摩尔电导用Λm表示Λm＝κ/c，电导率κ与电解质本性有关，与温度有关，与电解质浓度有关；摩尔电导与电解质本性有关，与温度有关，与电解质浓度有关。
3．为什么用交流电桥测定溶液的电导? 为什么用1000H z(即c/s，周每秒)频率测定溶液的电导? 为什么在未知电阻的线路上并联一电容? 测准溶液电导的关键是什么?答：用交流电流测溶液的电导，可以避免电解作用而改变电极本性，并且可以消除电极的极化作用。
用1000Hz的交流频率可防止电极上的极化作用，并可用耳机检零。
并联电容是为了消除电导池的电容的影响。
测准电导的关键是在各接触点均接触的条件下，电桥平衡，正确检零。
4．当一定直流电通过一含有金属离子的溶液时，在阴极上析出金属的量正比于：(1) 金属的表面积； (2) 电解质溶液的浓度；(3) 通入的电量； (4) 电解质溶液中离子迁移的速度。
答：(3).5．在界面移动法测定离子迁移数的实验中，其结果是否正确，最关键是决定于：(1) 界面移动的清晰程度； (2) 外加电压的大小；(3) 阴、阳离子迁移速度是否相同； (3) 阴、阳离子的价数是否相同。
答：(1)6．电解质在水溶液中时，作为溶剂的水电离为 H+、OH－离子，为什么一般不考虑它们的迁移数?影响离子迁移数的主要因素是什么？答：因为水中H+与OH－的浓度甚低，K sp＝10－14，其迁移数极小，不考虑不会影响测量结果。
第八章电解质溶液
第八章电解质溶液1.在300 K 、100 kPa 压力下，用惰性电极电解水以制备氢气。
设所用直流电的强度为S A ，电流效率为100 % 。
如欲获得1 m'H, C剖，需通电多少时间？如欲获得1 m'O,C剖，需通电多少时间？已知在该温度下水的饱和蒸气压为3 565 Pa 。
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. 0 mo!•dm-3的Na OH 溶液0. 6 dm3 ，在与之串联的铜库仑计中析出了30. 4 g Cu (s）。
计算该电解池的电流效率。
3. 用银电极来电解AgN O，水溶液，通电一定时间后，在阴极上有0. 078 g 的Ag (s）析出。
经分析知道阳极部含有水23. 14 g 、Ag N Oa o. 236 g o 已知原来所用溶液的浓度为每克水中溶有Ag N 030. 007 39 g，试分别计算A矿和N03 的迁移数。
4.在298 K 时，用Ag I AgCl 为电极，电解KC！的水溶液，通电前溶液中KC！的质量分数为四（KCl ) = l. 494 1×10-3，通$..后在质量为12 0. 99 g 的阴极部溶液中四（KCl ) = l. 940 4 ×10 3 ，串联在电路中的银库仑计中有160. 24 mg 的Ag 沉积出来，求K ＋和Cl 的迁移数。
5.在298 K 时，用Pb (s）作电极电解Pb (N0, ) 2 溶液，该溶液的浓度为每1 000 g 水中含有Pb (N03 )2 16. 64 g，当与电解池串联的银库仑计中有0. 16 5 8 g 银沉积时就停止通电。
已知阳极部溶液质量为62. 50 g，经分析含有Pb (N0,) 2 l. 151 g ，计算Pb2 ＋的迁移数。
6. 以银为电极电解氧化银饵（KCN + AgCN ）溶液时，Ag (s）在阴极上析出。
每通过1 mol 电子的电荷量，阴极部失去1. 40 mol 的Ag ＋和0. 8 mo！的CN一，得到0. 6 mol 的K ＋，试求：( 1）氧化银何配合物的化学表达式［Ag”CCN )m J•中n 、m 、z 的值3(2 ）氟化银饵配合物中正、负离子的迁移数。
155-174 第八章电解质溶液
=
a++
a − −
=+ +−
1
=
+ +
− −
1
1
m
=
m + +
m − −
=
+
+
−
−
mB
a
=
m m
aB
=
a + +
a − −
= a
离子强度： I
=1 2
B
mB zB2
德拜—休克尔极限公式
lg = − A z+ z− I 在 298K 时，使用简化公式时，A 值取
0.509(
mol kg
在。摩尔电导率随浓度的变化与电导率不同，浓度降低，粒子之间相互作用减弱，正、负讘
的运动速率因而增加，故摩尔电导率增加。
4．怎样分别求强电解质和弱电解质的无限稀释摩尔电导率？为什么要用不同的方法？
答：在低浓度下，强电解质溶液的摩尔电导率与 c 成线性关系。
( ) m = m 1− c
在一定温度下，一定电解质溶液来说， 是定值，通过作图，直线与纵坐标的交点即
B
= B
(T
)
+
RTInγm,B
mB mB
= B
(T ) + RTInam,B
电解质
B
=
B
(T ) + RTInaB
=
B
(T ) + RTIna+ν+
aν− −
活度因子表示式：非电解质
am,B
=
ν m,B
mB mB
电解质
aB
=
08章-电解质溶液
解2
若电极反应表示为
3 + A u( a q ) 3 e A u ( s )
阴极
阳极
3 3 + H O ( l ) O ( g ) 3 H 3 e 2 2 2 4
析出1.20g Au(s)时的反应进度为
1 . 2 0 g 3 6 . 0 91 0m o l 1 1 9 7 . 0 g m o l
20
两类导体
第一类导体 —— 电子导体，如金属、石墨等。 特点： A. 自由电子定向移动而导电 B. 通电时无化学反应 C. 温度 ，电阻 D. 导电总量全部由 电子 承担
第二类导体
——离子导体，如电解质溶液、熔融电解质等。 电解质溶液是原电池及电解池的工作介质 特点： A. 离子作定向移动（电解质溶液等） B. 通电时发生电极反应 C. 温度 ，电阻 D. 导电总量由 正、负离子 分担
Faraday电解定律 ① 在电极界面上发生化学变化物质的质量 与通入的电量成正比。
即：通过 1 mol 电子电量时，任一电极上发生 得失 1 mol 电子的电极反应。电极上析出
或溶解的物质的量与之相应。
电子得失的计量系数为 z+，欲从阴极上沉积出 1 mol M(s)，即反应进度为1 mol 时，需通入的 电量为 Q Q ze zF ( 1 ) +L +
阴极
阳极
析出1.20g Au(s)时的反应进度为
1 . 2 0 g 1 . 2 0 g 0 . 0 1 8 3 m o l 1 1 1 M (A u ) 1 9 7 . 0 g m o l 3 3
1 ( 1 ) Q z F 1 9 6 5 0 0 C m o l 0 . 0 1 8 3 m o l = 1 7 6 6 C
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
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第八章 电解质溶液
I 、选择题
1、298 K 时，当H 2SO 4溶液的质量摩尔浓度从0.01mol/kg 增加到0.1mol/kg 时，其电导率κ和摩尔电导率Λm 将( )
A 、κ减小，Λm 增加
B 、κ增加，Λm 增加
C 、κ减小，Λm 减小
D 、κ增加，Λm 减小
2、用同一电导池分别测定质量摩尔浓度为m 1 = 0.01 mol/kg 和m 2 = 0.1 mol/kg 的两种电解质溶液，其电阻R 1 = 1000Ω，R2 = 500Ω，则它们的摩尔电导率之比Λm, 1：Λm, 2( )
A 、1：5
B 、5：1
C 、10：5
D 、5：10
3、298 K 时，在含下列离子的无限稀释溶液中，离子的摩尔电导率最大的是( )。
A 、Al 3+
B 、Mg 2+
C 、H +
D 、K +
4、CaCl 2的电导率与其离子的摩尔电导率的关系是( )
A 、Λm, CaCl2 = Λm, Ca 2+ + Λm, Cl -
B 、Λm, CaCl2 = 1/2 Λm, Ca 2+ + Λm, Cl -
C 、Λm, CaCl2 = Λm, Ca 2+ + 2 Λm, Cl -
D 、Λm, CaCl2 = 2 (Λm, Ca 2+ + Λm, Cl -)
5、
已知+A 、0.82 B 、0.18 C 、0.34 D 、0.66
6、298K 时，有质量摩尔浓度均为0.001 mol/kg 的下列电解质溶液，其离子平均活度因子最大的是( )
A 、CuSO 4
B 、CaCl 2
C 、LaCl 3
D 、NaCl
7、质量摩尔浓度为1.0 mol/kg 的K 4[Fe(CN)6]溶液的离子强度为( )
A 、15 mol/kg
B 、10 mol/kg
C 、7 mol/kg
D 、4 mol/kg
8、质量摩尔浓度为m 的FeCl 3溶液(设其能完全解离)，平均活度因子为γ±，则FeCl 3的活度a 为( ).
A 、)(4 m m ±γ
B 、44)(4 m m ±γ
C 、)(44 m m ±γ
D 、44)(27 m
m ±γ 9、298K 时，有相同浓度的NaOH(1)和NaCl(2)溶液，两种溶液中Na +的迁移数t +和t -之间的关系为( )
A 、t + = t -
B 、t + > t -
C 、t + < t -
D 、无法比较
10、NaCl 稀溶液的摩尔电导率Λm 与Na +，Cl -的电迁移率u +，u -之间的关系为( )
A 、Λm = u + + u -
B 、Λm = u +/F + u -/F
C 、Λm = u +F+ u -F
D 、Λm = u + × u -
11、Al 2(SO 4)3的化学势μ与Al 3+，SO 42-的化学势μ+，μ-之间的关系为( )
A 、μ = μ+ + μ-
B 、μ = 2μ+ + 3μ-
C 、μ = 3μ+ + 2μ-
D 、μ = μ+ × μ-
12、强电解质MgCl 2水溶液，其离子平均活度a ±与电解质活度a B 之间的关系为( )
A 、a ± = a
B B 、a ± = a B 3
C 、a ± = a B 1/2
D 、a ± = a B 1/3
13、AgBr(S)在纯水的质量摩尔浓度都是0.1mol/kg 的下列电解质溶液中：
(1) NaNO 3 (2) NaI (3) Cu(NO 3)2 (4) NaBr (5) H 2O
AgBr 溶解度由大到小的顺序是( )
A 、(1) < (2) < (3) < (4) < (5)
B 、(4) < (5) < (2) < (1) < (3)
C 、(5) < (2) < (4) < (1) < (3)
D 、(4) < (5) < (1) < (3) < (2)
14、四种质量摩尔浓度都是0.01 mol/kg 的电解质溶液，其中平均活度因子最小的是( )
A 、NaCl
B 、MgCl 2
C 、AlCl 3
D 、CuSO 4
II、计算题
1、在298 K时，BaSO4的饱和水溶液的电导率为4.58 × 10-4 S m-1，所用水的电导率为1.52 ×10-4 S m-1。
求BaSO4在水中的解离常数K a o。
（设所有物质的活度因子均为1）。
Λ∞m, 1/2Ba2+ = 6.36 × 10-3 S m2 mol-1，Λ∞m, 1/2SO42- = 7.98 × 10-3 S m2 mol-1
2
已知+-
(1)、以上各种离子的摩尔电导率。
(2)、假定用同一电导池测定，测得0.1 mol/kg HCl溶液的电阻是0.01 mol/kg NaCl溶液电阻的1/35，则HCl的摩尔电导率为多少？
3、在298 K时，已知PbSO4(S)的解离平衡常数K a o = 1.60 × 10-8，离子的无限稀释摩尔电导率Λ∞m分别为（没溶液是理想的）Λ∞m, 1/2Pb2+ = 7.0 × 10-3 S m2 mol-1，Λ∞m, 1/2SO42- = 7.98 × 10-3 S m2 mol-1，在该温度下，水的电导率为1.6 × 10-4 S m-1。
请计算，PbSO4(S)的饱和水溶液的电导率。
4、在298K时，已知AgCl(S)饱和水溶液的质量摩尔浓度为1.27 × 10-5 mol/kg，
AgCl(S) = Ag+(a Ag+) + Cl-(a Cl-)
(1)、用Debye-Hückel公式计算该饱和水溶液的离子平均活度因子γ±。
(2)、若将AgCl(S)溶在KNO3溶液中，设此时混合溶液的离子强度I = 0.010 mol/kg，计算这时AgCl(S)饱和溶液的质量摩尔浓度。