第九章 电化学(电解质溶液)..
化学电化学反应与电解质溶液
化学电化学反应与电解质溶液化学电化学反应是指在外加电压的作用下，电能转化为化学能的过程。
这种反应需要在电解质溶液中进行，电解质溶液由带电离子的溶质和溶剂组成。
在化学电化学反应中，电解质溶液将起到至关重要的作用，它不仅提供了导电的媒介，还参与了电极反应的过程。
1. 电解质溶液的分类电解质溶液按照离子能不能导电可以分为强电解质溶液和弱电解质溶液。
强电解质溶液中的溶质完全电离，形成大量的离子，能够有效地导电。
而弱电解质溶液中的溶质只有一部分电离，形成的离子相对较少，导电性较差。
根据电解质的性质，我们可以选择适当的溶剂来制备电解质溶液。
2. 电化学反应的基本原理在电解质溶液中，电极反应发生在电解质溶液与电极之间的界面上。
根据电极的不同，电解质溶液可以发生氧化反应和还原反应。
在氧化反应中，溶液中的离子失去电子，形成带正电荷的离子；而在还原反应中，溶液中的离子获得电子，形成带负电荷的离子。
这些离子在电解质溶液中的移动起到了传递电荷的作用。
3. 电解质溶液的电导性电解质溶液的电导性取决于其中的离子浓度和离子迁移率。
离子浓度越高，电导性越好；离子迁移率越大，电导性也越好。
电解质溶液的电导性会随着溶液浓度的变化而发生改变，这也是我们平时所说的稀溶液和浓溶液的概念。
4. 电解质溶液的pH值电解质溶液的pH值是衡量其中酸碱性质的指标。
pH值是一个负对数值，它的大小反映了溶液中氢离子的浓度，从而表征了电解质溶液的酸碱性质。
在电解质溶液中，酸性溶液的pH值小于7，碱性溶液的pH值大于7，而中性溶液的pH值等于7。
5. 电解质溶液的应用电解质溶液在生活和工业中有着广泛的应用。
例如，电解质溶液可用于蓄电池中，通过化学电化学反应将电能转化为化学能，实现能量的储存和释放。
此外，电解质溶液还可以用于电镀、电泳等工艺中，将金属离子沉积在物体表面，起到防腐和装饰的作用。
总结：化学电化学反应与电解质溶液密切相关，电解质溶液为电化学反应提供了重要的条件和参与物质。
1离子平均活度及平均活度因子的定义
7.由电池的标准.同一化学反应在电池中进行Qr=TΔrS, 不在 电池中、定压下进行QP=ΔrH，比较二者的差 别。
9.什么叫极化？ 10.比较电解池及化学电源的极化曲线。 11.超电势的定义及应用。 12.法拉第电解定律的应用。
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化的规律。 4．用KCl溶液（已知其电导率）标定电导池常数，
进而利用该电导池，测定所求电解质溶液的电导率。 5．摩尔电导率的计算。计算中要标明电解质物质
的基本单元。 6．应用已知电解质的无限稀释摩尔电导率计算所
求电解质的无限稀释摩尔电导 率。 7．正、负离子的离子迁移数之和等于1。
1、书写各类电极反应及由其组成的电池反应。 2、应用Nernst方程计算电池的电动势EMF,电极电 势E，电解质溶液的离子平均活度因子、平均活度， 电解质溶液pH值，电化学反应的热力学函数〔变〕 ΔrGm、 ΔrHm、ΔrSm以及电池反应的标准平衡常数K （T） 3、根据电解反应中，还原电极电势的高低（考虑 超电势的存在）判断电解过程中阴极析出物质（金 属或氢气）的顺序。
2．离子强度的定义及其计算。 3．摩尔电导率的定义，单位及其计算（对摩尔电 导率注意指明物质单元）。 4．离子独立运动定律及其应用。
【考试热点】 1．1－1或2－2，1－2或2－1，1－3或3－1型电解
质水溶液离子平均活度的计算。 2．单一电解质或混合电解质水溶液离子强度的计
算。 3．电导率随电解质溶液的物质量的浓度变化而变
2应用nernst方程计算电池的电动势emf电极电势e电解质溶液的离子平均活度因子平均活度电解质溶液ph值电化学反应的热力学函数变3根据电解反应中还原电极电势的高低考虑超电势的存在判断电解过程中阴极析出物质金属或氢气的顺序
高中化学第九章 电化学基础 Word版含答案
第九章电化学基础考点集训(二十七)第27课时原电池化学电源1．某小组为研究原电池原理，设计如图装置，下列叙述正确的是A．装置Ⅰ，铜片上有O2逸出B．装置Ⅰ，锌片溶解，发生还原反应C．装置Ⅱ，电池反应为：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋CuD．装置Ⅱ，外电路中，电子从铜电极流向锌电极2．将Al片和Cu片用导线相连，一组插入浓HNO3溶液中，一组插入稀NaOH溶液中，分别形成原电池，则在这两个原电池中，正极分别为A．Al片、Cu片B．Cu片、Al片C．Al片、Al片D．Cu片、Cu片3．随着各地“限牌”政策的推出，电动汽车成为汽车届的“新宠”。
特斯拉全电动汽车使用的是钴酸锂(LiCoO2)电池，其工作原理如图，A极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导Li＋的高分子材料，隔膜只允许Li＋通过，电池反应式Li x C6＋Li1－x CoCO2放电C6＋LiCoCO2。
下列说法不正确．．．的是A．放电时Li＋从左边流向右边B．放电时，正极锂的化合价未发生改变C．放电时B电极反应式为：Li1－x CoO2＋x Li＋＋x e－===LiCoO2D．废旧钴酸锂(LiCoO2)电池进行“放电处理”让Li＋进入石墨中而有利于回收4．如图所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向烧杯中央滴加浓CuSO4溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中，不考虑铁丝反应及两球的浮力变化) A．杠杆为导体和绝缘体时，均为A端高B端低B．杠杆为导体和绝缘体时，均为A端低B端高C．当杠杆为绝缘体时，A端低，B端高；为导体时，A端高，B端低D．当杠杆为绝缘体时，A端高，B端低；为导体时，A端低，B端高5．镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，且镁原电池放电时电压高而平稳，越来越成为人们研制绿色原电池的关注焦点。
其中一种镁二次电池的反应为：x Mg＋Mo3S4放电Mg x Mo3S4，下列说法正确的是A．电池放电时，Mg2＋向负极迁移B．电池放电时，正极反应为：Mo3S4＋2x e－＋x Mg2＋===Mg x Mo3S4C．电池充电时，阴极发生还原反应生成Mo3S4D．电池充电时，阳极反应为x Mg－2x e－===x Mg2＋6．下图为两个原电池装置图，由此判断下列说法错误的是A．当两电池转移相同电子时，生成和消耗Ni的物质的量相同B．两装置工作时，盐桥中的阴离子向负极移动，阳离子向正极移动C．由此可判断能够发生2Cr3＋＋3Ni===3Ni2＋＋2Cr和Ni2＋＋Sn===Sn2＋＋Ni的反应D．由此可判断Cr、Ni、Sn三种金属的还原性强弱顺序为：Cr＞Ni＞Sn7．美国圣路易斯大学研制了一种新型的乙醇电池，它用磺酸类质子溶剂，在200 ℃时供电，乙醇电池比甲醇电池效率高出32倍且更安全。
化学工业出版社物理化学答案第9章 电化学
第九章 电化学1．以0.1A 电流电解CuSO 4溶液，10min 后，在阴极上能析出多少质量的铜?在铂阳极上又可以获得多少体积的氧气（298K ，100kPa ）？ 解：电极反应为：阴极：Cu 2+ + 2e - →Cu 阳极： 2H 2O-2e - → O 2（g ）+ 4H + 则：z= 2 根据：Q = nzF =It()40.11060Cu 3.10910mol 296485It n zF −××===×× m (Cu)=n (Cu)× M (Cu)= 3.109×10-4×63.55=0.01976 g 又 n (Cu)= n (O 2)pV (O 2)= n (O 2)RT则()()-42-5323O 3.109108.314300O 7.75410dm 10010n RT V p ×××===××2．用银电极电解AgNO 3溶液。
通电一定时间后，在阴极上有0.078 g 的Ag （s ）析出。
经分析知阳极区含有水23.14 g ，AgNO 3 0.236 g 。
已知原来所用溶液浓度为每克水中溶有AgNO 3 0.00793 g 。
试分别计算Ag +和3NO −的迁移数。
解法1：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。
显然阳极区溶液中Ag +的总量的改变如。
n 电解后(Ag +)= n 电解前(Ag +)+ n 电解(Ag +)- n 迁移(Ag +)则：n 迁移(Ag +)= n 电解前(Ag +)+ n 电解(Ag +)- n 电解后(Ag +) n 电解(Ag +)=()()4Ag 0.0787.23110mol Ag 107.87m M −==×323.140.00739(Ag ) 1.00610mol 169.88n +−×==×电解前+30.236n (Ag ) ==1.38910mol 169.88−×电解后n 迁移(Ag +) = 1.006×10-3+7.231×10-4-1.389×10-3=3.401×10-4mol()44Ag 3.40110Ag 0.477.23110n t n +−+−×==×迁移电解（）=则：t （3NO −）= 1 - t （Ag +）= 1 – 0.471 = 0.53解法2：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。
09第九章 电分析化学法导论
9-5-1 浓差极化
有电流通过时，电 极表面电活性物质的 消耗若得不到有效补 充，电极电位将变得 与平衡电位不同。此 称浓差极化
平衡电位 指由Nernst方程按 本体溶液浓度计算 得到的电位。
9-5-1 浓差极化
对于还原反应，浓差极化将使电极电位变得更负。对于氧化反应， 浓差极化将使电极电位变正。
AgCl /Ag AgCl /Ag
'
RT ln aCl F
甘汞电极 Hg Hg2Cl2(s) KCl(a=xmol/L)
SCE 0.242
将Pt插入汞与甘汞的糊状物中，内充液多为饱和KCl，也可为0.1 或1.0mol/LKCl。内充液一般用Hg2Cl2饱和。盐桥为充满内充液的 多孔陶瓷。
9-5-3 超电位
由于极化，使实际电位和可逆电位之间存在差异 ，此差异即为 超电位 对于阳极和阴极，分别有阳极超电位a和阴极超电位c。对于单个 电极，超电位为浓差超电位和电化学超电位之和
= 浓差+电化
9-5-3 超电位
影响因素： a) 电流密度，
b) T，
c) 电极化学成份不同，不同。与电活性物质和电极材料 亲和力有关
≈ 右 - 左≈ c - a
当E>0，为原电池；E<0为电解池。
9-2 液接电位与盐桥
9-2-1 液接电位 Ej
因各离子迁移速度不同而产生 对于类型1的1:1型电解质接界：
RT a1 E j t t ln F a2
设a1=0.01，a2=0.1。则t+=0.83、t-=0.17， 25 ℃时
高三化学电化学反应与电解质溶液
高三化学电化学反应与电解质溶液电化学反应是化学与电能之间的转化过程，常见的电化学反应包括氧化还原反应和非氧化还原反应。
而电解质溶液指的是在溶液中存在有可导电离子的溶液。
本文将分别讨论电化学反应和电解质溶液的相关知识。
一、电化学反应1.1 氧化还原反应氧化还原反应是指物质中发生电子转移的反应，其中一种物质失去电子被氧化，另一种物质获得电子被还原。
在氧化还原反应中，有一种常见的表示方式，即利用半反应方程式将氧化反应和还原反应分别表示出来。
例如，2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O(l) 可以分解为以下半反应方程式：(1) 氧化反应：2H₂(g) → 4H⁺(aq) + 4e⁻(2) 还原反应：O₂(g) + 4H⁺(aq) + 4e⁻ → 2H₂O(l)1.2 非氧化还原反应非氧化还原反应是指没有氧元素参与的氧化还原反应。
非氧化还原反应通常涉及到电子转移和原子元素的变化状态。
例如，2Na(s) + 2H₂O(l) → 2NaOH(aq) + H₂(g) 可以表示为以下方程式：(1) 非氧化还原反应：2Na(s) → 2Na⁺(aq) + 2e⁻(2) 非氧化还原反应：2H₂O(l) + 2e⁻ → 2OH⁻(aq) + H₂(g)二、电解质溶液电解质溶液是指在溶液中存在有可导电离子的溶液。
溶质分子或离子在水中解离成带电离子的过程称为电离。
电解质溶液可以分为强电解质和弱电解质。
2.1 强电解质强电解质在溶液中完全电离，生成可导电的离子。
常见的强电解质有NaCl、HCl、KOH等。
例如，NaCl溶于水后完全离解成Na⁺和Cl⁻离子：NaCl(s) → Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)2.2 弱电解质弱电解质在溶液中只有部分电离，生成不完全电离的离子。
常见的弱电解质有CH₃COOH、H₂CO₃等。
例如，CH₃COOH溶于水后只部分电离成CH₃COO⁻和H⁺离子：CH₃COOH(aq) ⇌ CH₃COO⁻(aq) + H⁺(aq)三、电化学反应与电解质溶液的关系电解质溶液中的离子可以参与电化学反应。
2023年人教版高中化学教材目录
2023年人教版高中化学教材目录第一章：化学的基本概念1.1 化学的定义和研究对象• 1.1.1 化学的定义• 1.1.2 化学的研究对象• 1.1.3 化学的发展历史1.2 物质的组成和性质• 1.2.1 物质的组成• 1.2.2 物质的性质• 1.2.3 物质的分类1.3 基本物质微观结构• 1.3.1 原子的发现• 1.3.2 原子的基本性质• 1.3.3 元素周期表的发展第二章：物质与能量的转化2.1 物质在化学反应中的转化• 2.1.1 化学反应的基本概念• 2.1.2 化学反应的特征• 2.1.3 物质的转化与能量的变化关系2.2 化学反应的速率和平衡• 2.2.1 化学反应速率的定义和计算• 2.2.2 影响化学反应速率的因素• 2.2.3 化学平衡的概念和条件2.3 化学反应的热效应• 2.3.1 热化学反应的基本概念• 2.3.2 反应热的计算方法• 2.3.3 应用：化学热力学计算第三章：电解质溶液和非电解质溶液3.1 电解质溶液的电离• 3.1.1 电解质溶液的概念• 3.1.2 电解质溶液的电离度• 3.1.3 电解质溶液的电导性质3.2 非电解质溶液的溶解• 3.2.1 非电解质溶液的溶解作用• 3.2.2 饱和溶液的概念• 3.2.3 一些特殊溶液的性质3.3 化学平衡和溶液的溶解度• 3.3.1 反应速率与化学平衡• 3.3.2 溶液的稀释和浓度计算• 3.3.3 溶液的溶解度和溶度积第四章：酸碱中和反应4.1 酸碱概念与性质• 4.1.1 酸碱定义和发展• 4.1.2 酸碱性质与性质判断• 4.1.3 酸碱强度和pH值4.2 酸碱滴定和中和反应• 4.2.1 酸碱滴定的基本原理• 4.2.2 滴定曲线与滴定计算• 4.2.3 中和反应的应用4.3 酸碱盐的命名和性质• 4.3.1 酸碱盐的命名规则• 4.3.2 酸碱盐的性质和应用• 4.3.3 酸雨对环境的影响第五章：化学反应速率5.1 化学反应速率的概念• 5.1.1 化学反应速率的定义和表示• 5.1.2 变量对化学反应速率的影响• 5.1.3 化学反应速率方程5.2 化学反应速率的测定• 5.2.1 反应物质量法测定速率• 5.2.2 体积法测定速率• 5.2.3 光度法测定速率5.3 影响化学反应速率的因素• 5.3.1 温度对反应速率的影响• 5.3.2 浓度对反应速率的影响• 5.3.3 催化剂对反应速率的影响第六章：化学平衡6.1 化学平衡的概念• 6.1.1 化学平衡的动态平衡• 6.1.2 平衡常数的定义和计算• 6.1.3 化学平衡的位置6.2 平衡常数与反应条件• 6.2.1 平衡常数与反应进程的关系• 6.2.2 平衡常数与温度的关系• 6.2.3 平衡常数对反应条件的影响6.3 解析法求平衡常数• 6.3.1 反应物浓度法求平衡常数• 6.3.2 反应速率法求平衡常数• 6.3.3 其他方法求平衡常数第七章：化学反应的热力学7.1 热力学基础概念•7.1.1 系统和环境•7.1.2 热力学第一定律•7.1.3 热力学第二定律7.2 焓的定义和计算•7.2.1 焓的概念和性质•7.2.2 焓变的计算方法•7.2.3 焓变的应用7.3 反应焓和反应熵•7.3.1 反应焓的概念和计算•7.3.2 反应熵的概念和计算•7.3.3 反应自由能和反应放热性第八章：溶液的溶解热和溶解熵8.1 溶解热的概念和计算•8.1.1 溶解热的定义和性质•8.1.2 溶解热的计算方法•8.1.3 溶解热的应用8.2 溶解熵的概念和计算•8.2.1 溶解熵的定义和性质•8.2.2 溶解熵的计算方法•8.2.3 溶解熵对溶解过程的影响8.3 溶解自由能和溶解度•8.3.1 溶解自由能的概念和计算•8.3.2 溶解度与溶解过程平衡•8.3.3 溶解度的测定和应用第九章：电化学和电解质溶液9.1 电解质的电离和电解•9.1.1 电离和电离度的概念•9.1.2 强电解质和弱电解质•9.1.3 电解质溶液的电导性质9.2 电化学基础理论•9.2.1 电化学电位的概念和计算•9.2.2 阳极和阴极的定义和性质•9.2.3 电化学反应的意义和应用9.3 电解质溶液的溶解平衡•9.3.1 电解质溶解平衡的概念•9.3.2 溶解平衡与溶解度的关系•9.3.3 溶解平衡的影响因素第十章：酸碱电离和水离子浓度10.1 酸碱电离的概念•10.1.1 酸碱电离的定义和性质•10.1.2 酸碱电离常数的计算•10.1.3 酸碱强度的比较和判断10.2 水的离子自离和酸碱性•10.2.1 水的离子自离常数和离子积•10.2.2 酸碱性和pH值的计算•10.2.3 酸碱性与水质的关系10.3 酸碱中和与溶液酸度•10.3.1 酸碱中和反应的计算•10.3.2 溶液酸度的影响因素•10.3.3 应用：酸雨的生成和控制未知驱动探索，专注成就专业以上是2023年人教版高中化学教材的目录，希望对您的学习有所帮助。
《物理化学(第五版)》第九章复习题答案
复习题
8.有哪些求算标准电动势EΘ的方法？在公式E zF ln K 中，EΘ是否是电池反应达平衡时的电动势？KΘ是否是
zE F K exp RT
a
复习题
(8).醋酸的解离平衡常数。 电池:Pt|H2(pΘ)|HAc(mHAc),Ac-(mAc-),Cl-(aCl)|AgCl(s)|Ag(s) 净反应:AgCl(s)+H2(pΘ)→H+(aH+)+Cl-(aCl-) +Ag(s
1.可逆电极有哪些主要类型?每种类型试举一例，并写 出该电极的还原反应。对于气体电极和氧化还原电极 在书写电极表示式时应注意什么问题? 答：可逆电极有三种类型： (1)金属气体电极 如Zn(s)|Zn2+ (m) Zn2+(m) +2e- = Zn(s) (2)金属难溶盐和金属难溶氧化物电极 如： Ag(s)|AgCl(s)|Cl-(m) AgCl(s)+ e- = Ag(s)+Cl-(m) (3)氧化还原电极 如： Pt|Fe3+(m1),Fe2+(m2) Fe3+(m1) +e- = Fe2+(m2) 对于气体电极和氧化还原电极，在书写时要标明电极 反应所依附的惰性金属。
RT a H aCl E E ln zF a 1 2 H2 E RT ln m zF m
复习题
(6)Ag2O(s)的标准摩尔生成焓ΔfHmΘ 和分解压。 电池:Ag(s)+Ag2O(s)|OH-(aOH-)|O2(pΘ )|Pt 净反应:Ag2O(s)→1/2O2(pΘ )+2Ag(s) E r H m zE F zFT T p
9电化学习题课
2015-3-25
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有电池: Cu(s)│Cu (Ac)2 (b=0.1mol·kg-1，γ± =1)│AgAc (s), Ag (s) 已知该电池电动势与温度的关系可由下式表示：（其中T为温度）
E = { 0.327 + 2.0×10-4 (T/K-298) } V 298.15K时标准电极电位如下： E\(Ag+/Ag) = 0.799V，E\(Cu2+/Cu) = 0.337V。 (1)写出电极与电池反应； (2)计算298K时该反应的△rGm、△rSm、△rHm、Qr； (3)计算298K时醋酸银AgAc (s) 的溶度积Ksp。
2015-3-25
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习题课讨论题
电池：
Pt,H2(101.325kPa)│HCl(0.1mol· kg-1)│Hg2Cl2(s)，Hg，Pt，
此电池的电动势E与T的关系表示为： E=0.0694+1.881× 10-3T/K-2.9×10-6 (T/K)2 在18℃ 条 件下求：
势的计算及其应用。 • 理解原电池的设计原理。 • 了解极化作用和超电势的概念。
2015-3-25
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（一）概念和公式
一、电导G、电导率κ和摩尔电导率Λm
G = 1 /S R
κ = G⎜⎛ l ⎟⎞ / S⋅ m−1
⎝ A⎠
Λm
=
κ
c
/ S⋅ m2 ⋅ mol−1
ln
aν O O
aν R R
RT zF
ln Πaνi i
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电化学的基本原理
电化学的基本原理
电化学是一门研究电现象与化学反应之间相互关系的学科。
其基本原理可以归纳为以下几点：
1. 电化学反应：电化学反应是指在电解质溶液中，由于电荷的转移引起的化学反应。
这些反应既可以是氧化还原反应（redox reaction），也可以是非氧化还原反应。
2. 电解质：电解质是指能够在溶液中分解成离子的化合物。
在电解质溶液中，正负离子会在电场的作用下迁移，形成电流。
3. 电极反应：在电解池中，电化学反应发生在电极上。
电极分为阴极和阳极，阴极是电子的还原（还原剂被氧化），阳极是电子的氧化（氧化剂被还原）。
在电解质溶液中，阴极处的电子流向阳极，离子则沿相反的方向迁移。
4. 电势和电动势：电势是指电荷在电场中具有的能力。
电动势是指电池或电解池中的电势差，是推动电荷在电路中流动的力量。
电动势可以通过两个电极之间的差异来测量。
5. 极化和电解过程：在电极表面，由于反应产物的聚积或生成速率不同，可能会导致电解过程受到一定的限制，形成电解质溶液中的电化学极化。
极化会影响电解质溶液的电导率和电化学反应速率。
6. 法拉第电解定律：法拉第电解定律是描述电化学反应中电流与物质的量之间的关系。
根据法拉第电解定律，电流的大小与
电化学反应的速率成正比，与物质的摩尔数之间也存在一定的比例关系。
总之，电化学研究了电解质溶液中的电化学反应以及电荷的转移过程。
了解这些基本原理对于理解电化学现象和应用电化学技术具有重要意义。
【中国科学技术大学物理化学课件】第9章 - 电解与极化概述
4）H2 从电极扩散到溶液内或成气泡逸出。
存在两种理论：
1）迟缓放电理论：
电化学脱附为控制步， 较高，适用
于 Hg，Ag，Zn … 上的极化；
2）复合理论：
复合脱附为控制步， 较低，适用于 Pt，Pd … 上的极化。
3. 迟缓放电理论推导 Tafel 公式
基本思路：
导出电极电势的改变量 （或 ）与电
= i （ i 0）
其中 为常数，与金属的性质有关。
2. 氢离子的阴极还原机理
氢离子电极过程的基本历程： 1） H+向电极表面扩散； 2） H+吸附到电极表面：H+ H+吸 3） H+在电极表面放电并脱附： H+吸 + e ⇌ H吸 H吸+ H+ + e ⇌ H2 （电化学脱附） 或：H吸+ H吸=H2 （复合脱附）
H2O H2 + ½ O2
E可逆 = H+/O2 H+/H2 = 1.23 V
而 E分解 E可逆
（如 H2SO4：E分解 = 1.67 1.23V）
b）中间几个数据，电解反应： HCl ½ H2 + ½ Cl2
E可逆 = Cl/Cl2 0.05916 lg (m )2
化学反应速度（电流密度 i）的关系。
控制步骤为电化学脱附放电过程：
H吸+ H+ + e ⇌ H2
一般地表为：
Ox Ze
Re ( k , k)
Ox Ze
Re ( k , k)
考虑电解过程阴极极化，极化后使 变小
电化学反应与电解质溶液
电化学反应与电解质溶液电化学反应是指在电解质溶液中，通过施加电压或电流，产生化学反应的过程。
电解质溶液是由离子和溶剂组成的溶液，当电解质溶液遭受电势差时，其中的离子会在电场的作用下发生迁移，从而引发电化学反应。
电化学反应通常发生在电解池中，电解池由阳极和阴极组成，阳极是电解液所含物质在电子流到达时发生的氧化反应的地方，而阴极是电解液所含物质在电子流到达时发生的还原反应的地方。
电解池中的电子流动引发了离子间的转移，使化学反应得以进行。
有两种主要的电化学反应，即电解反应和电化学电池反应。
电解反应是一种非自发的化学反应，其中电能被用来驱动化学反应。
通常，电解质溶液中的离子会向阴极或阳极迁移，而在接触电极时，它们的氧化和还原反应将发生。
在电解质溶液中，阳离子会在阴极接受电子，从而被还原成相应的元素或化合物。
而阴离子会在阳极失去电子，从而被氧化成相应的元素或化合物。
这种电解反应使得电池可以用于电解金属、电镀、水解盐等实际应用中。
电化学电池反应则是一种自发的化学反应，其中化学能被转化为电能。
这类反应通过将两种不同的金属或半电池通过电解质溶液连接起来，使得电子从一个半电池转移到另一个半电池，从而产生电流。
这种电流可以被用来驱动电子设备，如电脑、手机等。
例如，常见的电池类型如干电池、锂离子电池、铅酸电池，都是通过电化学电池反应产生的电能。
对于电化学反应和电解质溶液，有几个关键概念需要了解。
第一个是电解质。
电解质是指在溶液中以离子形式存在的化合物。
电解质可以分为强电解质和弱电解质。
强电解质在溶液中完全离解为离子，而弱电解质只有一部分分子会离解为离子。
电解质的存在使得电解质溶液具有良好的电导率，从而使得电流得以通过。
第二个概念是离子迁移。
离子迁移是指电解质溶液中的离子在电场的作用下向电极迁移的过程。
阳离子向阴极迁移，阴离子向阳极迁移。
离子迁移的速率取决于电势差以及离子的迁移能力。
第三个概念是电极反应。
电极反应是电解质溶液中离子在电极上发生的氧化和还原反应。
物理化学电解质溶液-课件
( 1 ) Q z F 1 9 6 5 0 0 C m o l 1 0 . 0 1 8 3 m o l = 1 7 6 6 C
(2 )tQ I0 .1 0 7 2 6 56 C C s 17 .0 6 1 0 4s
1 (3)m (O 2)0.0183m ol4M (O 2)
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
-
- 电源 +
e-
+
e-
Cu
Cu
C u (s ,电 极 ) C u 2 a q 2 e
阴极上发生还原作用
C u2aq2e C u(s)
电极有时也可发生反应
CuSO4
电解池
总反应△rGT,p>0
结论
由以上可归纳出两点结论：
1900年，吉尔伯特（S. W. Gilbert ）发 现摩擦静电，人们开始认识电现象。
1799年，伏打（A. Volta）设计伏要电池， 给用直流电进行研究提供了可能。
1807年，戴维（H. Davy）用电解法制备 出金属钠和钾，标志电化学产生。
1833年，法拉第（M. Faraday）提出法拉 第定律，为电化学定量研究和电解工业奠定 了理论基础。
（2）原电池：能够实现化学能转化为电 能的电化学装置。
注意：电解池和原电池可能是一套装置， 如充电电池。
电化学装置的电极命名
电化学装置不论是电解池还是原电池， 电极的命名通常有如下形式：
（1）正极、负极。
（2）阴极、阳极。
注意：习惯上，电解池用阴极、阳极命 名；原电池用正极、负极命名。
正极、负极
电解质溶液中的离子传输与电极反应动力学
电解质溶液中的离子传输与电极反应动力学在电化学中，电解质溶液是一个重要的研究对象，它涉及到离子传输和电极反应动力学。
电解质溶液中的离子传输是指离子在溶液中的扩散过程，而电极反应动力学则研究离子在电极上的化学反应速率。
本文将详细探讨电解质溶液中离子传输的机理以及电极反应动力学的相关理论和应用。
一、电解质溶液中的离子传输离子在电解质溶液中的传输过程主要涉及到扩散和迁移。
扩散是指离子在浓度梯度的驱动下由高浓度区域向低浓度区域进行自由运动。
离子的扩散速率可以通过弗里德尔克效应（Fick's law）进行定量描述：$$J = -D\frac{dC}{dx}$$其中，J是离子的扩散通量，D是扩散系数，C是离子的浓度，x是离子传输的距离。
根据弗里德尔克效应，离子的扩散速率与浓度梯度成正比，与扩散系数成反比。
与扩散不同，离子的迁移是在电场的作用下进行的。
当在电解质溶液中施加电场时，离子会受到电场力的影响而向电极迁移。
离子迁移速率可以由纳瓦张定律（Nernst-Planck equation）表示：$$J = -\frac{D}{zF}\frac{dC}{dx}E$$其中，J是离子的迁移通量，D是扩散系数，z是离子的电荷数，F是法拉第常数，C是离子的浓度，x是离子传输的距离，E是电场强度。
纳瓦张定律说明离子迁移速率与电场强度成正比，与离子的电荷数和浓度梯度成反比。
在电解质溶液中，离子传输受到溶液的粘性、离子电荷和半径以及温度等因素的影响。
粘性影响离子的扩散速率，电荷和半径的大小影响离子的迁移速率，而温度的变化将改变溶液的粘性和离子迁移的速率。
二、电极反应动力学电极反应动力学研究的是电解质溶液中离子在电极上的化学反应速率。
在电解质溶液中，电极表面存在着活性中心，离子通过扩散或迁移到达活性中心，进而参与电极反应。
电极反应的速率可以用波特曼方程（Butler-Volmer equation）来描述：$$j = j_0\left(\exp\left(\frac{{\alpha_FC}}{RT}\right) - \exp\left(-\frac{{(1 - \alpha_F)C}}{RT}\right)\right)$$其中，j是电极反应的电流密度，j0是反应的标准电流密度，αF是电荷传输系数，C是电解质溶液中的离子浓度，R是理想气体常数，T 是绝对温度。
化学工业出版社物理化学答案第9章 电化学
第九章 电化学1．以0.1A 电流电解CuSO 4溶液，10min 后，在阴极上能析出多少质量的铜?在铂阳极上又可以获得多少体积的氧气（298K ，100kPa ）？ 解：电极反应为：阴极：Cu 2+ + 2e - →Cu 阳极： 2H 2O-2e - → O 2（g ）+ 4H + 则：z= 2 根据：Q = nzF =It()40.11060Cu 3.10910mol 296485It n zF −××===×× m (Cu)=n (Cu)× M (Cu)= 3.109×10-4×63.55=0.01976 g 又 n (Cu)= n (O 2)pV (O 2)= n (O 2)RT则()()-42-5323O 3.109108.314300O 7.75410dm 10010n RT V p ×××===××2．用银电极电解AgNO 3溶液。
通电一定时间后，在阴极上有0.078 g 的Ag （s ）析出。
经分析知阳极区含有水23.14 g ，AgNO 3 0.236 g 。
已知原来所用溶液浓度为每克水中溶有AgNO 3 0.00793 g 。
试分别计算Ag +和3NO −的迁移数。
解法1：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。
显然阳极区溶液中Ag +的总量的改变如。
n 电解后(Ag +)= n 电解前(Ag +)+ n 电解(Ag +)- n 迁移(Ag +)则：n 迁移(Ag +)= n 电解前(Ag +)+ n 电解(Ag +)- n 电解后(Ag +) n 电解(Ag +)=()()4Ag 0.0787.23110mol Ag 107.87m M −==×323.140.00739(Ag ) 1.00610mol 169.88n +−×==×电解前+30.236n (Ag ) ==1.38910mol 169.88−×电解后n 迁移(Ag +) = 1.006×10-3+7.231×10-4-1.389×10-3=3.401×10-4mol()44Ag 3.40110Ag 0.477.23110n t n +−+−×==×迁移电解（）=则：t （3NO −）= 1 - t （Ag +）= 1 – 0.471 = 0.53解法2：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。
电化学的原理与应用
电化学的原理与应用电化学是研究电荷在物质界面上转移的科学，它在能源转换、环境保护、材料合成等领域具有广泛的应用。
本文将介绍电化学的基本原理、电化学（电池、电解）过程以及电化学在能源领域的应用。
一、电化学的基本原理电化学研究的基本原理可概括为电解质溶液中电荷转移的过程。
在电解质溶液中，正离子和负离子在外加电势的作用下迁移，形成电流。
这种电流的形成一方面受电解质溶液中的离子浓度、电荷数以及移动迁移率的影响，另一方面受电极电位的影响。
二、电化学过程1. 电池过程电池是将化学能转换为电能的装置。
典型的电池包括原电池（一次性电池）和蓄电池（可充电电池）。
原电池由两种不同金属通过电解质连接而成，在这个体系中化学反应产生电子转移到外部电路，从而产生电能。
蓄电池利用可逆电化学反应，可通过外部电能源进行反应逆向过程，从而将电能存储为化学能。
2. 电解过程电解是利用电能使电解质溶液中的化学物质发生还原和氧化反应。
在电解池中，电解质溶液通过两个电极与外部电源相连，外部电源提供电子或吸收电子，使溶解在电解质溶液中的离子发生还原和氧化反应，从而使溶液中的物质发生化学变化。
三、电化学在能源领域的应用1. 燃料电池燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的装置，其基本原理是利用氢气和氧气在电解质中的电化学反应来产生电能。
燃料电池具有高效、无污染、静音等特点，被广泛应用于交通运输、航空航天以及家用电力等领域。
2. 电化学储能技术电化学储能技术主要包括超级电容器和锂离子电池等。
超级电容器以电吸附和电离子迁移为基础，在电化学双层和赝电容发生储能反应。
超级电容器具有高能量密度、长循环寿命和快速充放电等特点，在储能领域有广泛应用。
锂离子电池则以锂离子在电极材料中的嵌入和脱嵌为基础，具有高能量密度和长循环寿命等特点，在手机、电动车等领域得到广泛应用。
3. 电解水制氢电解水制氢是指利用电解水技术将水分解为氢气和氧气的过程。
在这个过程中，外部电源提供电能，使水发生电解反应。
第九章+电解与极化作用练习题
第九章电解与极化作用练习题一. 是非题(2×10=20分)1. 电解，电镀，化学电源和电化腐蚀等都是热力学不可逆过程。
（）2. 测分解电压时，要使用伏特计，目的在于测电解池两极的端电压—槽电压。
（）3. 用Pt电极电解NaOH稀水溶液时，产物构成的电池是Pt ︳H2(P1)︳NaOH(m)︳O2(P2)︳Pt4. 浓差极化是由于电池或电解池中阴极与阳极电解质溶液浓度不同所引起的。
（）5. 超电势的大小是电极极化程度的量度。
（）6. 凡能通过氧化—还原反应生产的产物都可用电化学方法生产。
（）7. 金属氧化与介质还原在不同地点进行，金属都不会被腐蚀。
（）8. 无论金属多么活泼，只要有去极剂存在，金属都不会被腐蚀。
（）9. 金属的电势越负，越易被腐蚀。
（）10. 外加电流阳极保护或外加电流阴极保护，目的（作用）都是降低腐蚀电流。
（）.二填空题（2×10=20）1. 对电池，正极极化时φIR（不可逆）_______φR(可逆)2. 以Pt电极电解不挥发性酸的水溶液时，实际分解电压一般都为_______ V（取两位有效数字）3. 以Ag电极电解AgNO3溶液时，阴极浓差超电势η阴= RT/F ln(c/c1), c为本体溶液Ag+浓度，c1为电极附近Ag+浓度，则两个浓度的关系是c ______c14.阴极极化时φIR（不可逆）______φR（可逆）5.一极化曲线的图如下此曲线应是极极化曲线（填阴或阳）。
6. 电解池正极上发生反应（填还原或氧化）。
7. 电解槽阴极的析出电势与其可逆电势的关系是φ析，阴φR，阴。
8. 电解处于平衡态时，氧化电流密度与还原电流密度之差i______0.9. 一般情况下，金属离子在金属固体上析出的超电势η 0。
10.一电解池中，Ag的可逆电势为0.681V，Cu的可逆电势为0.327V，首先在阴极上析出的是（填Ag或Cu）。
三．单选题（2×10=20分）1．测定分解电压的装置中要使用伏特计，其作用是（A）测量电路中某一段的电压降（B）测量工作电池的端电压（C）测量槽电压（D）测量理论分解电压2．惰性金属为电极电解H2SO4，下述反应中正确的是(A)正极(B)负极(C)正极(D)负极3．对电化学极化的下列说法中不正确的是(A)电化学极化起因于电荷在相界面上转移的迟缓性(B)电化学极化是因电极反应需要活化能所致(C)在极化电流很大时，活化过电势增长加快(D)电化学极化在电极过程中的任一电极上都存在4．有关浓差极化的下列说法中不正确的是(A)浓差极化是产生浓差极化的根本原因(B)浓差超电势决定于本体溶液中离子浓度与电极附近同种离子浓度之比值(C)浓差超电势可通过搅拌完全消除(D)阴极和阳极浓差超电势不会相等5．在相同条件下，氢析出时超电势最小的是(A)镀铂黑的铂电极(B)光亮铂电极(C)金电极(D)银电极6．在金属的裂缝处常易腐蚀，其原因是(A) 裂缝处易积存水，水电离出H+(B)裂缝处易积集CO2和水(C)裂缝处氧浓度小，易成为腐蚀电池的阴极(D)裂缝处氮浓度小，易成为腐蚀电极的阴极7．两种金属离子共同析出的条件是(A)两种金属离子浓度相同(B)两种金属离子的平衡电势与析出的超电势之差相等(C)两种金属离子的价型相同(D)两种金属离子析出时的超电势与衡电平势均相等8．铁Fe在潮湿空气中（含大量CO2）被电化腐蚀的电池未反应是(A) Fe ＋1/2O2(g)＋2H+ Fe2+ + H2O(B) Fe2++2OH- Fe(OH)2(C) 2Fe(OH)2+H2O+1/2 O2 2Fe(OH)3(D) Fe+3/4 O2(g)+3H++3e- Fe3++3/2 H2O9．对氧浓差微电池——差异充气电池的下列说法不正确的是(A)充O2的电极为阴极(B)充N2的电极为负极(C)O2为去极剂(D)充O2电极的反应Fe＋1/2O2＋H2O ＝Fe(OH)210.为保护铁不受腐蚀，有时在其表面镀一层锌或镀一层锡，常称镀锌铁和镀锡铁。
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H e 1
1 H2 2
HCl水溶液
9
在（+）极液面接界处则 发生反应
Cl Cl2 e1
不断放出电子，可以看作 电子不断由溶液流出，进 入金属导体，电流从此流 过。 整个效果：电子仍然从负 极有电子流入溶液而又在 正极流出，这就构成了整 个回路中连续的电流 ，电 极反应使得电流在导体/ 液体接界面得以流通。
温度、溶液浓度、外加电场的电场强度
31
三、 离子的电迁移率u
离子的运动速率与外电场强度E的一般关系：
dE dE u u dl dl
u称为离子的电迁移率(有时称为离子淌度) 离子的电迁移率u：某离子在指定溶液中在 电场强度E=1V/m时的运动速率。m2 s1 V1
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。
26
（2）正负离子运动速率不相同(+= 3-)
设正离子迁移速率是负离子的三倍， υ+=3υ-，则正 离子导3F电量，负离子导1F电量。在假想的AA、 BB平面上有3mol正离子和1mol负离子逆向通过。
度加快，在水溶液中离子水化作用减弱等
原因，电阻下降
导电总量分别由正、负离子分担
5
2. 电池 由第一类导体联结两个电极并使电流在两极间 通过，构成外电路的装置叫做电池。
3. 原电池 电池能自发地在两极上发生化学 反应，并产生电流，将化学能转 变为电能的装置称为原电池。
4. 电解池 将电能转变为化学能的装置。
18
*电流效率
实际电解过程中，电极上常发生副反应或次级反应，析出一定 数量的某一物质时所消耗的电量要比按照法拉第定律计算所需 的理论电量多一些。此两者之比称为电流效率，通常用百分数 来表示。
电流效率 =
按法拉第定律计算所需理论电量
实际所需消耗电量
电极上实际产物质量
100% 100%
19
=
按法拉第定律计算应获得的产物质量
3
1.1 第一类导体(电子导体) ： 自由电子作定向移动而导电 导电过程中导体本身不发生化学变化 温度升高，导体物质内部质点的热运动增 加，电阻升高
导电总量全部由电子承担
4
1.2 第二类导体 (离子导体)： 正、负离子作反向迁移而运输电量 导电过程中电极上有化学反应发生 温度升高，溶液的粘度降低，离子运动速
37
说明：
1. 通过电解池的总电量应等于电极反应量(根 据法拉第定律)。 2. t+ + t- = 1，所以往往先求一个较容易测得的 某离子的迁移数，由上式求得另一个离子的 迁移数。 3. 对阴、阳极区物质反应的量的物料衡算严格 上是以电解前后一定量的溶剂量为基准，溶 剂量发生变化需折算。 4. 希托夫法原理简单，但由于系统中存在对流、 扩散等因素的影响，所得测量结果不准确。
第九章 电化学
电解质溶液
Electrochemistry
1
引
言
电化学研究对象：
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
§9.1 电解质溶液导论
一、基本概念 1. 导体 能导电的物质称为导(电)体。
第一类导体 (电子导体) 分类
（如金属、石墨等）
第二类导体 (离子导体) （电解质溶液、熔融电解质等）
• 两个电极反应之和是总的化学反应
15
三、法拉第定律 3.1 法拉第定律的文字表述： 1. 在电极界面上发生化学变化的物质的物质的 量与 通入的电量成正比。
2. 若将几个电解池串联,通入一定的电量后,在
各个电解池的电极上发生反应的物质其物质
的量相等，析出物质的质量与其摩尔质量成
正比。
16
3.2 法拉第定律的数学表达式
32
t－v－u之间的关系
dE u dl dE u dl
u t u u
u t u u
t u t u
33
*四、离子迁移数的测定方法
Hittorf 法
1 1 HCl H Cl 2 2
电解 2 2
11
三、原电池工作原理 在盛有HCl水溶液的容器中插入两个Pt片使 Cl2气和H2气分别冲打到Pt片上。 在H2电极：H2失去电极上的电子发生氧化作用
H 2 2e 2H
H+进入了溶液，电子e-留在H2电极上使该电 极具有低的电势。 原电池：阳极发生氧化作用具有低的电势是 负极。
F：法拉第常数，在数值上等于1 mol元电荷的 电量。
1mol电子包含6.02×1023个电子（L）
1个电子的电荷是1.6022×10-19库伦（C） F=L· e =6.022×1023 mol-1×1.6022×10-19 C =96484.6 C· mol-1≈96500 C· mol-1 阿伏加德罗常数（L）：6.022×1023 mol-1
13
原电池与电解池比较
电极 发生作用 电解池 电极电 势 原电池 阳极 氧化作用 电势高， （+）极 电势低， （-）极 阴极 还原作用 电势低， （-）极 电势高， （+）极
记忆：原电池的负极是阳极， 失去电子被氧化Fra bibliotekPt电极
HCl水溶液
Pt电极
14
共同点：
• 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； • 电极与溶液界面上进行电极反应；
2、 离子的电迁移现象
设想在两个惰性电极之间有想象的平面AA和BB， 将溶液分为阳极部、中部及阴极部三个部分； 假定离子都是一价的，未通电前，各部均含有正、 负离子各5 mol，分别用+、-号代替。
23
设离子都是一价的，当通入4 mol电子的电量(4F) 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； 离子都是一价的，则离子运输电荷的数量只取
t ++ t -= 1 离子迁移数是一比值，为无量纲的纯数
30
2、影响离子迁移数因素
I t I I
离子迁移数与溶液中正、负离子在电场中运动的速 率有关
影响离子在电场中运动的速率的因素：
离子的本性：离子半径、离子水化程度、电荷 溶剂的性质：如粘度等
27
通电4F : 电极反应：
阴、阳极分别发生4mol电子还原及氧化反应。 溶液中：若υ+=3υ 中间区电解质物质的量维持不变
阴极区电解质物质的量减少1mol
阳极区电解质物质的量减少3mol
28
3、离子电迁移的规律
• 通过溶液的电量等于正负离子迁移电荷量 之和
Q Q Q
正离子迁移的电量Q+ 正离子运动速率+ = 负离子迁移的电量Q负离子运动速率正离子迁出阳极区的物质的量n+ = 负离子迁出阴极区的物质的量n= 正离子迁入阴极区的物质的量n+ 负离子迁入阳极区的物质的量n29
在Hittorf迁移管中装入已知浓度的电 解质溶液，接通稳压直流电源，这时 电极上有反应发生，正、负离子分别 向阴、阳两极迁移。 通电一段时间后，电极附近溶液浓度 发生变化，中部基本不变。 小心放出阴极部（或阳极部）溶液， 称重并进行化学分析，根据输入的电 量和极区浓度的变化，就可计算离子 的迁移数。
从含有Mz+
Mz ze M z A z e A 离子的溶液中沉积 金属 M，需要通过 1 mol
1mol×z+个电子，z+是出现在电极反应式中的电
子计量系数。 若通过的电量为Q时：
Q nzF
z：物质发生氧化还原时的价态变化值 F：法拉第常数 n：电极反应的物质的量
17
6
5. 正、负极 (1) 正极：电势高的电极
(2) 负极：电势低的电极
根据电学中的规定： 电流总是由正极流向负极， 电子的流向与之相反。
7
6. 阴、阳极 (1) 阴极：发生还原反应的电极（正离子趋向 或负离子离开的电极。发生得到电子的还原
反应）
(2) 阳极：发生氧化反应的电极（负离子趋 向或正离子离开的电极。发生失去电子的氧
电解后量＝电解前量+迁入量-电极反应量 n迁移=n终了+n电解-n起始
36
B. 阴极区 t+ = n+,迁入 / n电解 t- = n-,迁出 / n电解
阳离子： 电解后量＝电解前量+迁入量-电极反应量 n迁移=n终了+n电解-n起始 阴离子： 电解后量=电解前量+电极反应量-迁出量 n迁移= n起始+n电解- n终了
Pt电极
Pt电极
HCl水溶液
Cl e 1 Cl 2 e Cl Cl2
10
溶液中的Cl-移向阳极，在 阳极上发生氧化作用：
Cl e Cl 2
溶液中的H+移向阴极，在阴 极上发生还原作用 ，
1 H e H2 2
Pt电极
Pt电极
HCl水溶液
电解HCl溶液总反应
34
通电于电解质溶液后，电极附近溶液浓度的变化是由于 在电极上发生了反应和离子在溶液中的迁移所引起的。
设以Cu为电极来电解CuSO4溶液，对阴极区进行分析，令：
n终了：代表电解终了后所取阴极区内所含Cu2+的物质的量。
n起始：代表电解起始前所取阴极区所含Cu2+的物质的量。 n电解：代表在电极上起反应的Cu2+的物质的量。 n迁移：代表迁移入阴极区的Cu2+的物质的量。