07 电化学分解

1. 第一类导体
又称电子导体，如金属、石墨等。
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
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两类导体
2. 第二类导体 又称离子导体，如电解质溶液、熔融电解质等。
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
Cu电极：
Cu2++2e-→ Cu(S) 发生还原作用，是阴极。电 流由Cu极流向Zn极，Cu极电 势高，是正极。
电极的极性由两电极本身的化学性质决定。
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电解池(electrolytic cell)
电极①：
与外电源负极相接，是负极
发生还原反应，是阴极
①
② Cu2++2e-→Cu(s)
对值称法拉第常数，用F表示。
F = L·e = 6.022×1023mol×1.6022×10-19C = 96485C·mol-1 ≈ 96500C·mol-1
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法拉第定律的数学表达式
Mz ze M Az- ze A
取电子的得失数为 z，通入的电量为 Q，则电极
电化学的用途
⒈电解 精炼和冶炼有色金属和稀有金属； 电解法制备化工原料； 电镀法保护和美化金属； 还有氧化着色等。
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电分析 ⒋生物电化学
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7.1 电化学的基本概念和法拉第定律 一、两类导体：
物理 化学
第七章 电化学
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第七章 电化学
（一）电解质溶液 （二）原电池 （三）电解与极化
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(一） 电解质溶液
7.0 引言 7.1 电化学的基本概念和法拉第定律 7.2离子的电迁移和迁移数 7.3电导、电导率和摩尔电导率 7.4 电解质的平均活度因子和德拜-休克尔公式 7.5辅导答疑
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法拉第定律
❖ 例如：欲从含有MZ+离子的溶液中沉积1mol金属 M，MZ+ +Z +e M ，需要通过(1×Z+) mol电 子 ，所以通过的电量为Q 时，所沉淀出金属的物 质的量为
Q nM z F
或写作 Q nz F
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7.1 电化学的基本概念和法拉第定律
二、基本概念： 1、电极反应：在电池的两极上发生的反应 2、电池反应：电池发生的总反应 3、负极：电势较低的极，电子从负极流向正极
正极：电势较高的极，电流从正极流向负极 4、阳极：发生氧化反应的电极
阴极：发生还原反应的电极
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法拉第定律
(c)Q阴 Q阳
n阴 n阳
n(O2
)
1 4
n(1 3
Au)=
1 4
1
1.20 197.0
4.57 103 mol
3
V (O2 ) 4.57 103 22.4 0.102dm3
电极②：
与外电源正极相接，是正极 发生氧化反应，是阳极 Cu(s)→ Cu2++2e-
电极的极性由所接的外电源的性质决定
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法拉第定律
四、法拉第定律： 通电于电解质溶液后，在电极上发生化学反应
的物质的物质的量与通入的电量成正比。
法拉第定律常数 1摩尔质子的电荷，即1摩尔电子所带电量的绝
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7.1 电化学的基本概念和法拉第定律
原电池： 阳极：氧化反应，电势低，负极（失电子） 阴极：还原反应，电势高，正极（得电子）
电解池： 阳极：氧化反应，电势高，正极（失电子） 阴极：还原反应，电势低，负极（得电子）
电流方向总是由正极流向负极，而电子的流向相反
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离子迁移方向
三、离子迁移方向：
阴离子迁向阳极
Anion Anode
阳离子迁向阴极
Cation Cathode
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原电池(galvanic cell)
ZBiblioteka Baidu电极：
Zn(S)→Zn2++2e发生氧化作用，是阳极。电子 由Zn极流向Cu极，Zn极电势低， 是负极。
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7.1 引 言
❖ 电化学是研究电能和化学能相互转化规律的一门 学科，是物理化学的一个重要分支
❖ 电池是实现化学能与电能转化的电化学装置 ❖ 将化学能转化为电能的装置叫原电池 ❖ 将电能转化为化学能的装置叫电解池
电解
电能
电池
化学能
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法拉第定律
❖ 例题：用强度为0.025A（A=C·S-1）的电流通过 Au(NO3)3溶液，当阴极上有1.20gAu(s)析出时， 试计算：(a)通过了多少电量。(b)需通电多长时间。 (c)阳极上将放出多少O2？（换算为STP状态，用 V表示）（已知MAu=197.0g·mol-1)
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法拉第定律
解：（１）将电极反应写作：
阴极： 1 Au3 e 1 Au(s)
3
3
阳极：
1 2
H2O
e-
1 4
O2
(g)
H
(a)
Q=
nZF
=
1
1.20 197.0
1 96500
1763C
3
(b)t Q 1763 7.05104 (s) I 0.025
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上发生反应的物质的量 n 为：
n
Q zF
或 Q nzF
电极上发生反应的物质的质量 m 为：
m
nM
Q zF
M
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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 通入的电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。
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(二） 原电池
7.6 原电池与可逆电池 7.7 可逆电池的热力学 7.8 电极电势和电池的电动势 7.9 电动势测定的应用 7.10 辅导答疑
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(三） 电解与极化
7.11 分解电压 7.12 极化作用 7.13 电解时电极上的反应 7.14 辅导答疑