电化学
电化学基础知识讲解及总结
电化学基础知识讲解及总结电化学是研究电与化学之间相互作用的学科，主要研究电能转化为化学能或者化学能转化为电能的过程。
以下是电化学的基础知识讲解及总结：1. 电化学基本概念：电化学研究的主要对象是电解质溶液中的化学反应，其中电解质溶液中的离子起到重要的作用。
电池是电化学的主要应用之一，它是将化学能转化为电能的装置。
2. 电化学反应：电化学反应可以分为两类，即氧化还原反应和非氧化还原反应。
氧化还原反应是指物质失去电子的过程称为氧化，物质获得电子的过程称为还原。
非氧化还原反应是指不涉及电子转移的反应，如酸碱中的中和反应。
3. 电解和电解质：电解是指在电场作用下，电解质溶液中的离子被电解的过程。
电解质是指能在溶液中形成离子的化合物，如盐、酸、碱等。
4. 电解质溶液的导电性：电解质溶液的导电性与其中的离子浓度有关，离子浓度越高，导电性越强。
电解质溶液的导电性也受温度和溶质的物质性质影响。
5. 电极和电位：在电化学反应中，电极是电子转移的场所。
电极可以分为阳极和阴极，阳极是氧化反应发生的地方，阴极是还原反应发生的地方。
电位是指电极上的电势差，它与电化学反应的进行有关。
6. 电池和电动势：电池是将化学能转化为电能的装置，它由两个或多个电解质溶液和电极组成。
电动势是指电池中电势差的大小，它与电化学反应的进行有关。
7. 法拉第定律：法拉第定律是描述电化学反应速率的定律，它表明电流的大小与反应物的浓度和电化学当量之间存在关系。
8. 电解质溶液的pH值：pH值是衡量溶液酸碱性的指标，它与溶液中的氢离子浓度有关。
pH值越低，溶液越酸性；pH值越高，溶液越碱性。
总结：电化学是研究电与化学之间相互作用的学科，主要研究电能转化为化学能或者化学能转化为电能的过程。
其中包括电化学反应、电解和电解质、电极和电位、电池和电动势等基本概念。
掌握电化学的基础知识对于理解电化学反应和电池的工作原理具有重要意义。
电化学基础-PPT课件
3. 氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，
它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍
电池的总反应式是：
1/2H2+NiO(OH)
Ni(OH)2
CD
据此反应判断，下列叙述中正确的是（ ）
A. 电池放电时，负极周围溶液的pH不
断增大
B. 电池放电时，镍元素被氧化
C. 电池充电时，氢元素被还原
D. 电池放电时，H2是负极
Ag
电解质溶液Y是__A_g_N__O_3_溶__液_；
(2)银电极为电池的___正_____极，CuSO4溶液 Y
发生的电极反应为__A_g_＋__＋__e_－__=_A__g___
X电极上发生的电极反应为
__C_u___-2__e_－___=__C__u_2_＋__________；
(3)外电路中的电子是从__负__(_C_u_电) 极流向
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６. 双液原电池的工作原理（有关概念）
（１）盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的 胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出
（２）盐桥的作用是什么？
可提供定向移动的阴阳离子，
使由它连接的两溶液保持电
中性，盐桥保障了电子通过
外电路从锌到铜的不断转移
，使锌的溶解和铜的析出过 程得以继续进行。
盐桥的作用： （1）形成闭合回路。
？思考
1、银器皿日久表面逐渐变黑色，这是由于生成硫
化银，有人设计用原电池原理加以除去，其处理方 法为：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中， 再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，黑 色会褪去而银不会损失。 试回答：在此原电池反应中，负极发生的反应
为 Al -3e- = Al3＋ ； 正极发生的反应为 Ag2S+2e- = 2Ag；+S2-
电化学测试原理
电化学测试原理
电化学测试原理是基于电化学原理的一种实验方法，用来研究电化学过程中的电流、电压、电荷等物理量的变化规律。
电化学测试原理包括电池测试原理、电解池测试原理等。
电池测试原理是通过将被测试物质置于电池中，利用电流和电压的测量来研究其电化学性质。
在电池中，纳入两个不同的电极（阳极和阴极），它们与电解液接触，形成两个半电池。
阴极半电池发生还原反应，接受电子；而阳极半电池发生氧化反应，释放电子。
这些电子通过外部电路流动，并在电池中产生电流。
电池测试中，通过测量电流和电压的变化，可以分析电池的性能和反应动力学。
电解池测试原理是通过电解池实验来研究物质的电化学性质。
电解池由两个电极（阳极和阴极）和电解液组成。
当外加电压施加到电解池中时，阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应。
这些反应在电解液中引起电荷的转移，形成电流。
通过测量电流和电压的变化，可以分析电解物质的电导率、溶解度、电极反应速率等。
电化学测试原理的应用十分广泛。
它可以用来研究金属腐蚀、电解过程、电池性能等领域。
通过测试原理的分析，可以帮助我们深入了解电化学过程中的物理现象，并为相关领域的研究提供理论依据。
电化学原理讲解
电分析成为独立的方法学
• 三大定量关系的建立 1833年法拉第定律Q=nFM 1889年能斯特W.Nernst提出能斯特方程
1934年尤考维奇D.Ilkovic提出扩散电流方程 Id = kC
近代电分析方法
(1) 电极的发展：化学修饰电极、超微电极 (2) 多学科参与：生物电化学传感器 (3)与其他方法联用：光谱-电化学、HPLC-EC、
更灵敏的检测方法
循环伏安法
检测限10-5 mol/L
改变加载 电位的波形
示差脉冲伏安法(DPV) 方波伏安法(SWV)
检测限10-8 mol/L 扫描速率快
示差脉冲伏安法DPV Differential-Pulse Voltammetry
示差脉冲伏安法的激发信号（施加的电压）
示差脉冲伏安图
Differential-pulse voltammograms for a 1.3 × 10−5 M chloramphenicol solution.
方波伏安法SWV Square-wave Voltammograms
方波伏安法的激发信号（施加的电压）
方波伏安图
Square-wave voltammograms for TNT solutions of increasing concentration from 1 to 10 ppm (curves b–k), along with the background voltammogram (curve a) and resulting calibration plot (inset).
无/有液体接界电池
化学电池的阴极和阳极
发生氧化反应的电极称为阳极，发生还 原反应的电极叫做阴极。
一般把作为阳极的电极和有关的溶液体系写在左边，把
电化学基础知识
电化学基础知识整理1.原电池原电池是将化学能转化为电能的装置原电池原理①、原电池：将化学能转变成电能的装置②、形成条件：①活动性不同的两电极连接；②电解质溶液插入其中并与电极自发反应；③电极形成闭合电路④能自发的发生氧化还原反应③、电极名称：负极：较活泼的金属电子流出的一极正极：较不活泼的金属或能导电的非金属电子流入的一极④、电极反应：负极：氧化反应,金属失电子正极：还原反应,溶液中的阴离子得电子或氧气得电子吸氧腐蚀⑤、电子流向：由负极沿导线流向正极锌-铜电池,负极-Zn,正极-Cu;负极：Zn-2e=Zn2+,电解质溶液——稀硫酸;正极：2H++2e=H2↑总反应：2H++Zn=H2↑+Zn2+注意：如果在铜锌的导线中加一个电流计,电流计指针会发生偏转;随时间的延续,电流计指针的偏转角度逐渐减小;盐桥的作用：盐桥起到了使整个装置构成通路的作用例如:铜锌原电池中用到了盐桥现象:⑴、检流计指针偏转,说明有电流通过;从检流计指针偏转的方向可以知道电流的方向是Cu极→Zn极;根据电流是从正极流向负极,因此,Zn极为负极,Cu极为正极;而电子流动的方向却相反,从Zn极→Cu极;电子流出的一极为负极,发生氧化反应；电子流入的一极为正极,发生还原反应;一般说来,由两种金属所构成的原电池中,较活泼的金属是负极,较不活泼的金属是正极;其原理正是置换反应,负极金属逐渐溶解为离子进入溶液;反应一段时间后,称重表明,Zn棒减轻,Cu棒增重;⑵、取出盐桥,检流计指针归零,重新放入盐桥,指针又发生偏转,说明盐桥起到了使整个装置构成通路的作用;盐桥是装有饱和KCl琼脂溶胶的U形管,溶液不致流出来,但离子则可以在其中自由移动;盐桥是怎样构成原电池中的电池通路呢Zn棒失去电子成为Zn2+进入溶液中,使ZnSO4溶液中Zn2+过多,带正电荷;Cu2+获得电子沉积为Cu,溶液中Cu2+过少,SO42-过多,溶液带负电荷;当溶液不能保持电中性,将阻止放电作用的继续进行;盐桥的存在,其中Cl-向ZnSO4 溶液迁移,K+向CuSO4溶液迁移,分别中和过剩的电荷,使溶在两个烧杯中分别放入锌片和锌盐溶液、铜片和铜盐溶液,将两个烧杯中的溶液用一个装满电解质溶液的盐桥如充满KCl饱和溶液和琼脂制成的胶冻连接起来,再用导线将锌片和铜片联接,并在导线中串联一个电流表,就可以观察到下面的现象：1电流表指针发生偏转,根据指针偏转方向,可以判断出锌片为负极、铜片为正极.2铜片上有铜析出,锌片则被溶解.3取出盐桥,指针回到零点,说明盐桥起了沟通电路的作用.2.化学电源化学电源又称电池,是一种能将化学能直接转变成电能的装置,它通过化学反应,消耗某种化学物质,输出电能;它包括一次电池、二次电池和燃料电池等几大类;判断一种电池的优劣或是否符合某种需要,主要看这种电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少比能量,单位是W·h/kg, W·h/L,或者输出功率的大小比功率,W/kg,W/L以及电池的可储存时间的长短;除特殊情况外,质量轻、体积小而输出点能多、功率大、可储存时间长的电池,更适合使用者的需要;一一次电池一次电池的活性物质发生氧化还原反应的物质消耗到一定程度,就不能使用了;一次电池中电解质溶液制成胶状,不流动,也叫干电池;常用的有普通的锌锰干电池、碱性锌锰电池、锌汞电池、镁锰干电池等;例如；碱性锌锰干电池负极：Zn ＋2OH——2e—＝ZnOH2正极：2MnO2＋2H2O ＋2e—＝2MnOOH ＋2OH—总反应：Zn ＋2MnO2＋2H2O＝2MnOOH ＋ZnOH2补充：银一锌电池电子手表、液晶显示的计算器或一个小型的助听器等所需电流是微安或毫安级的,它们所用的电池体积很小,有“纽扣”电池之称;它们的电极材料是Ag2O和Zn,所以叫银一锌电池;电极反应和电池反应是：负极：Zn＋2OH－—2e—＝ZnOH2正极：Ag2O＋H2O＋2e—＝2Ag＋2OH－总反应：Zn＋Ag2O＋H2O＝ZnOH2＋2Ag利用上述化学反应也可以制作大电流的电池,它具有质量轻、体积小等优点;这类电池已用于宇航、火箭、潜艇等方面;锂－二氧化锰非水电解质电池以锂为负极的非水电解质电池有几十种,其中性能最好、最有发展前途的是锂一二氧化锰非水电解质电池,这种电池以片状金属及为负极,电解活性MnO2作正极,高氯酸及溶于碳酸丙烯酯和二甲氧基乙烷的混合有机溶剂作为电解质溶液,以聚丙烯为隔膜,电极反应为：负极反应：Li＝Li＋＋e正极反应：MnO2＋Li＋＋e＝LiMnO2总反应：Li＋MnO2＝LiMnO2该种电池的电动势为,重量轻、体积小、电压高、比能量大,充电1000次后仍能维持其能力的90％,贮存性能好,已广泛用于电子计算机、手机、无线电设备等;二二次电池二次电池又称充电电池或蓄电池,放电后可以再充电使活性物质获得再生;这类电池可以多次重复使用;铅蓄电池是最常见的二次电池,它由两组栅状极板交替排列而成,正极板上覆盖有PbO2,负极板上覆盖有Pb,电介质是H2SO4.铅蓄电池放电的电极反应如下：负极：Pbs＋SO42－aq－2e－＝PbSO4s氧化反应正极：PbO2s＋SO42－aq十4H＋aq＋2e－＝PbSO4s＋2H2O l还原反应总反应：Pbs＋PbO2s＋2H2SO4aq＝2PbSO4s十2H2O l铅蓄电池充电的反应是上述反应的逆过程：阴极：PbSO4s＋2e－＝Pbs＋SO42－aq还原反应阳极：PbSO4s＋2H2O l －2e－＝PbO2s＋SO42－aq十4H＋aq氧化反应总反应：2PbSO4s十2H2O l ＝Pbs＋PbO2s＋2H2SO4aq可以把上述反应写成一个可逆反应方程式：Pbs＋PbO2s＋2H2SO4aq 2PbSO4s十2H2O l三燃料电池燃料电池是一种连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池;燃料电池的电极本身不包含活性物质,只是一个催化转化元件;它工作时,燃料和氧化剂连续的由外部供给,在电极上不断的进行反应,生成物不断地被排除,于是电池就连续不断的提供电能;⑴氢氧燃料电池以氢气为燃料,氧气为氧化剂,铂做电极,使用酸性电解质;它的的工作原理：负极：2H2 －4e－＝4H＋正极：O2十4H＋aq＋4e－＝2H2O总反应：2H2十O2＝2H2O⑵以碱性氢氧燃料电池为例,它的燃料极常用多孔性金属镍,用它来吸附氢气;空气极常用多孔性金属银,用它吸附空气;电解质则由浸有KOH溶液的多孔性塑料制成,其电极反应为：负极反应：2H2＋4OH－＝4H2O＋4e －正极反应：O2＋2H2O＋4e －＝4OH－总反应：2H2＋O2＝2H2O除氢气以外,烃、肼、甲醇、氨等液体或气体,均可作燃料电池的燃料；除纯氧外,空气中的氧气也可以做氧化剂;3甲烷燃料电池KOH做电解质用金属铂片插入KOH溶液作电极,又在两极上分别通甲烷燃料和氧气氧化剂;电极反应式为：负极：CH4＋10OH－－8e＝CO32-＋7H2O；正极：4H2O＋2O2＋8e＝8OH;电池总反应式为：CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O知识拓展：海洋电池1991年,我国首创以铝－空气－海水为能源的新型电池,称之为海洋电池;它是一种无污染、长效、稳定可靠的电源;海洋电池彻底改变了以往海上航标灯两种供电方式：一是一次性电池,如锌锰电池、锌银电池、锌空气电池等;这些电池体积大,电能低,价格高;二是先充电后给电的二次性电源,如铅蓄电池,镍镉电池等;这种电池要定期充电,工作量大,费用高;海洋电池,是以铝合金为电池负极,金属Pt、Fe网为正极,用取之不尽的海水为电解质溶液,它靠海水中的溶解氧与铝反应产生电能的;我们知道,海水中只含有%的溶解氧,为获得这部分氧,科学家把正极制成仿鱼鳃的网状结构,以增大表面积,吸收海水中的微量溶解氧;这些氧在海水电解液作用下与铝反应,源源不断地产生电能;两极反应为：负极：Al：4Al－12e－＝4Al3＋正极：Pt或Fe等：3O2＋6H2O十12e－＝12OH－总反应式：4Al＋3O2十6H2O＝4AlOH3↓海洋电池本身不含电解质溶液和正极活性物质,不放入海洋时,铝电极就不会在空气中被氧化,可以长期储存;用时,把电池放入海水中,便可供电,其能量比干电池高20～50倍;电池设计使用周期可长达一年以上,避免经常交换电池的麻烦;即使更换,也只是换一块铝板,铝板的大小,可根据实际需要而定;海洋电池没有怕压部件,在海洋下任何深度都可以正常了作;海洋电池,以海水为电解质溶液,不存在污染,是海洋用电设施的能源新秀;3. 电解池一电解原理⑴．电解质溶液的导电我们知道,金属导电时,是金属内部的自由电子发生的定向移动,而电解质溶液的导电与金属导电不同;通电前电解质溶液中阴、阳离子在溶液中自由地移动；通电后在电场的作用下,这些自由移动的离子改作定向移动,带负电荷的阴离子由于静电作用向阳极移动,带正电荷的阳离子则向阴极移动;电极名称：电解池中与直流电源负极相连的电极叫阴极,与直流电源正极相连的电极叫阳极;物质能否导电是由其内部能否形成定向移动的自由电荷所决定的,对金属就是自由电子,而对电解质溶液就是自由移动的阴阳离子;⑵．电解①概念：使电流流过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫电解;②电子流动的方向：电子从外接直流电源的负极流出,经导线到达电解池的阴极,电解池溶液中的阳离子移向阴极,并在阴极获得电子而被还原,发生还原反应；与此同时,电解池溶液中的阴离子移向阳极,并在阳极上失去电子也可能是阳极很活泼而本身失去电子而被氧化,发生氧化反应;这样,电子又从电解池的阳极流出,沿导线而流回外接直流电源的正极;③电极反应的类型：阳极反应为氧化反应,阴极反应为还原反应,故而阴极处于被保护的状态,而阳极则有可能被腐蚀;⑶．电解池与原电池的联系与区别能量转变化学能转变为电解电能转变为化学能反应自发能自发进行的氧化还原反应反应一般不能够自发进行,需电解条件性举例Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4CuClCu+Cl2↑2装置特点无外接直流电源有外接直流电源相似之处均能发生氧化还原反应,且同一装置中两个电极在反应过程中转移电子总数相等;重点出击：原电池与电解池的判断⑴判断下图是原电池、电解池还是电镀池,为什么2延伸有人设计以Pt和Zn为电极材料,埋入人体内作为某种心脏病人的心脏起搏的能源;它依靠人体内含有一定浓度的溶解氧进行工作,下列各种叙述中错误的是A: Pt是正极B: 负极反应：C: 正极反应：D 正极反应：小结与反思：原电池、电解池、电镀池判定规律：若无外接电源,可能是原电池,然后依据原电池的形成条件分析判定；若有外接电源,两极插入电解质溶液中,则可能是电解池或电镀池;当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同则为电镀池,其余情况为电解池;4．实验分析：电解CuCl2溶液1电极材料阴极可用惰性电极,甚至较活泼的金属,但阳极需使用惰性电极,否则会发生氧化反应而溶解;2惰性电极一般指金、铂、石墨电极,银、铜等均是活性电极;3实验现象：通电后,电流表指针发生偏转,阴极石墨棒上析出一层红色固体,阳极表面有气泡放出,可闻到刺激性气味;4淀粉碘化钾试纸的作用：检验阳极产物是否为Cl2;使用时应先润湿并缠于玻棒端或用镊子夹持,作用时间不宜太久,否则变蓝后会被Cl2漂白;二、电解的应用I．电解饱和食盐水反应原理1．实验分析：电解饱和食盐水在U型管里装入饱和食盐水,滴入几滴酚酞试液,用碳棒作阳极、铁棒作阴极,将湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近,接通电源,观察管内发生的现象及试纸颜色的变化;注意：铁棒不可作阳极,否则发生Fe－2e－=Fe2+；碘化钾淀粉试纸需事先用水润湿;现象：阴、阳两极均有气体放出,阳极气体有刺激性气味,能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝；阴极区域溶液变红;说明阴极区域生成物为碱性物质与H2,阳极产物是Cl2;2．电解饱和食盐水反应原理饱和食盐水成分：溶液存在Na+、Cl－、H+、OH－四种离子;电极反应式：阴极：2H+＋2e－=H2↑还原反应；阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑氧化反应;实验现象解释：1阴极区域变红原因：由于H+被消耗,使得阴极区域OH－离子浓度增大实际上是破坏了附近水的电离平衡,由于K W为定值,cH+因电极反应而降低,导致cOH－增大,使酚酞试液变红;2湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝原因：氯气可以置换出碘化钾中的碘,Cl2+2KI=2KCl+I2,I2使淀粉变蓝;注意：如果试纸被熏蒸的太久,蓝色会因为湿氯气的漂白作用而褪去;电解饱和食盐水的总反应式：该电解反应属于放氢生碱型,电解质与水均参与电解反应,类似的还有K2S、MgBr2等;II、铜的电解精炼1．原理：电解时,用粗铜板作阳极,与直流电源的正极相连；用纯铜板作阴极,与电源的负极相连,用CuSO4溶液加入一定量的硫酸作电解液;CuSO4溶液中主要有Cu2+、、H+、OH－,通电后H+和Cu2+移向阴极,并在阴极发生Cu2++2e－=Cu,OH－和移向阳极,但阳极因为是活性电极故而阴离子并不放电,主要为阳极活泼及较活泼金属发生氧化反应而溶解,阳极反应：Cu－2e－=Cu2+;电解过程中,比铜活泼的Zn、Fe、Ni等金属杂质,在铜溶解的同时也会失电子形成金属阳离子而溶解,此时阴极仍发生Cu2++2e－=Cu,这会导致电解液浓度不发生变化；Ag、Au不如Cu易失电子,Cu溶解时它们以阳极泥沉积下来可供提炼Au、Ag等贵金属;该过程实现了提纯铜的目的;离子在电极上得失电子的能力与离子的性质、溶液的浓度、电流的大小、电极的材料等都有关系;中学阶段我们一般只讨论电极材料的性质、离子的氧化性强弱和还原性强弱对它们得失电子能力的影响2．电极反应中得失电子的规律1阳极上失电子的规律应首先看电极材料是惰性电极,还是活性电极,如是惰性电极,则由溶液中的阴离子失去电子,阴离子的还原性越强越易失电子,阴离子的放电顺序为：S2->I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子；如是活性电极,则这些金属首先失去电子进入溶液,此时溶液中其他离子不再失电子;2阴极上得电子的规律阴极上只能由溶液中阳离子获得电子,阳离子氧化性越强越易得电子,阳离子放电顺序一般为：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+酸>Fe2+>Zn2+>H+盐溶液3变价的金属Fe在作阳极发生氧化反应时电极反应为：Fe－2e－=Fe2+III、电解冶炼铝工业上,用纯净的氧化铝为原料,采用电解的方法制取铝;纯净的氧化铝熔点很高2045℃,很难熔化,现在都用熔化的冰晶石Na3AlF6作熔剂,使氧化铝在1000℃左右溶解在液态的冰晶石里,成为冰晶石和氧化铝的熔融体,然后进行电解;电极反应式：阴极：4Al3+＋12e-＝4Al阳极：6O2－＋12e-＝3O2↑总反应式：2Al2O34Al＋3O2↑只能电解Al2O3,不能是AlCl3在冶炼铝时,阳极产生氧气,石墨阳极在如此高温条件下,将不断被氧气氧化而消耗,因而需不断补充石墨阳极;三、电镀铜1．原理：电镀时,一般都是用含镀层金属离子的电解质溶液为电镀液；把待镀金属制成品浸入电镀液中与直流电源的负极相连,作为阴极,而用镀层金属为阳极,阳极金属溶解在溶液中成为阳离子,移向阴极,并在阴极上被还原成金属析出;电镀铜规律可概括为“阳极溶解,阴极沉积,电解液不变”;工业上电镀常使用有毒电镀液,因此电镀废水应回收有用物质、降低有害物质含量后,达标排放,以防污染环境;2．实验分析：电镀铜实验1待镀件需酸洗去除表面的锈;2电镀液CuSO4中加氨水制成铜氨溶液以降低Cu2+浓度使镀层光亮;四、电解质溶液电解时均为惰性电极,pH变化情况,电解液复原所需加入物质及电解类型;1、1分解水型：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐如NaOH、H2SO4、K2SO4等的电解;阴极：4H++4e－=2H2↑阳极：4OH－－4e－=O2↑+2H2O总反应：2H2O 2H2↑+O2↑阴极产物：H2；阳极产物：O2;电解质溶液复原加入物质：H2O;pH变化情况：原来酸性的溶液pH变小,原来碱性的溶液pH变大,强酸含氧酸强碱的正盐溶液pH 不变;2分解电解型：无氧酸除HF外、不活泼金属的无氧酸盐氟化物除外的电解,如HCl、CuCl2等;阴极：Cu2++2e－=Cu阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑总反应：CuCl2 Cu+Cl2↑阴极产物：酸为H2,盐为金属；阳极产物：卤素等非金属单质;电解液复原加入物质为原溶质,如电解CuCl2溶液,需加CuCl2;pH变化情况：如电解无氧酸溶液pH变大但不会超过7；如为盐溶液的电解则视无氧酸根的情况而定;3放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐氟化物除外溶液的电解,如NaCl、MgBr2等;阴极：2H++2e－=H2↑阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑总反应：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑阴极产物：碱和H2；阳极产物：卤素等非金属单质;电解饱和食盐水的产物分别为NaOH和H2以及Cl2;电解液复原加入物质为卤化氢;电解饱和食盐水,要使电解质溶液复原需加入HCl;pH变化情况：电解液pH显着变大4放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐溶液的电解,如CuSO4、AgNO3等;阴极：2Cu2++4e－=Cu阳极：4OH－－4e－=O2↑+2H2O总反应：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4阴极产物：析出不活泼金属单质；阳极产物是该盐对应的含氧酸和氧气,本例中分别是Cu以及H2SO4、O2.电解液复原加入物质为不活泼金属的氧化物金属价态与原盐中相同;如电解CuSO4溶液,复原需加入CuO;pH变化情况：溶液pH显着变小;规律变化液复原法解反应类型电解质类型解水氧酸质电解水-- > H2 + O2解稀H2SO4低H2O碱溶液质电解水-- > H2 + O2解NaOH溶液高H2O泼金属含氧酸盐质电解水-- > H2 + O2解Na2SO4溶液变H2O练习：电解液中含有K+、Cl —、SO42—、OH —少量、Cu2+、H+少量,用两个石墨棒作电极,电解时,阳极上析出_______,电极反应式是______________；阴极析出_______,电极反应式是______________;改用两个铜棒作电极,则阳极变化是______________________,电极反应式是______________；阴极上析出_______,电极反应式是______________;小结与反思：关键是放电顺序：阳极：活性电极>S2- >I- >Br- >Cl->OH - >含氧酸根>F-阴极：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+> Fe2+> Zn2+ > Al3+> Mg2+> Na+> Ca2+> K+4、金属的电化学腐蚀与防护一、金属腐蚀的类型：1、化学腐蚀：金属与接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀;例如铁丝在氧气中燃烧、铜在氯气中燃烧等;2、电化学腐蚀：不纯金属与电解质溶液接触时比较活泼的金属失电子而被氧化的腐蚀;二、金属的电化学腐蚀：金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程;不纯的金属跟电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化,这种腐蚀叫做电化学腐蚀;钢铁在潮湿的空气中所发生的腐蚀是电化学腐蚀最突出的例子;金属腐蚀的本质：2金属腐蚀的本质：M—ne—=Mn+三、钢铁的电化学腐蚀1析氢腐蚀钢铁表面吸附水膜酸性较强时阳极Fe：Fe-2e-=Fe2+Fe2+＋2H2O=FeOH2＋2H+阴极杂质：2H+＋2e-=H2电池反应：Fe＋2H2O=FeOH2＋H2↑由于有氢气放出,所以称之为析氢腐蚀;2吸氧腐蚀钢铁表面吸附水膜酸性较弱时阳极Fe：Fe—2e-=Fe2+阴极：O2＋2H2O＋4e-=4OH-总反应：2Fe＋O2＋2H2O=2FeOH2由于吸收氧气,所以也叫吸氧腐蚀;析氢腐蚀与吸氧腐蚀生成的FeOH2被氧所氧化,生成FeOH3脱水生成Fe2O3 铁锈;钢铁制品在大气中的腐蚀主要是吸氧腐蚀;Fe＋2H2O=FeOH2＋H2↑ O2＋2H2O＋4e-→4OH-2Fe＋O2＋2H2O=2FeOH2 2H+＋2e-→H2析氢腐蚀主要发生在强酸性环境中,而吸氧腐蚀发生在弱酸性或中性环境中;化学腐蚀和电化学腐蚀的区别和联系：相互联系化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生四、金属的防护1、牺牲阳极的阴极保护法正极：要保护的金属负极：比要保护金属活泼的金属2、外加电流的阴极保护法比组成原电池防护更好阴极：被保护的金属阳极：惰性电极两者均存在于电解质溶液中接上外接直流电源;3、覆盖保护膜及其他保护方法覆盖保护膜涂油漆,电镀,钝化等改变金属的内部结构钢→不锈钢,在钢中加入镍和铬习题指导1 解题步骤方法①判断两池原电池还是电解池—②标注电极名称—③写出电极反应式—根据电极产物、溶液成分变化—④描述或解释现象或进行有关计算;练1-01 把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液混合溶液的玻璃皿中如图所示平面图,经过一段时间后,首先观察到溶液变红的区域是 BA、Ⅰ和Ⅲ附近B、Ⅰ和Ⅳ附近C、Ⅱ和Ⅲ附近D、Ⅱ和Ⅳ附近解析①判两池：通常有外接电源的装置是电解池,故左图为电解池,根据右图为两个活性不同金属浸在电解质溶液中可判断为原电池；②标电极名：左图由外接电源极性可知I为阴极,II为阳极；右图因Zn比Fe活泼,故III为负极,IV为正极;③写电极反应：左图中,阳极II：金属Fe优先氧化Fe-2e-=Fe2+；阴极I：水中氢放电：2H++2e-=H2；④现象及解释：因I区OH-增生,碱性,使酚酞变红;又右图,正极IV上电极反应：O2+4e-+2H2O = 4OH- 吸氧腐蚀,该区域呈碱性使酚酞变红,B入选;1-02 如图甲乙两池分别以碳棒、铂条、铝条、镁条为电极,并用导线相连接,以NaCl、NaOH溶液为电解溶液,有关该装置的描述正确的是 DA.乙池中,Mg极的电极反应是 Mg-2e-=Mg2+B.甲池中,Pt极的电极反应是 2Cl—2e-=Cl2↑C.随着反应的进行.乙池中 nNaOH保持不变D.反应过程中,甲池中两极附近溶液 PH C <PHPt解析先判两池,乙为原电池,甲为电解池;乙池中,因为在NaOH溶液中Al比Mg易失电子,故Al为原电池的负极,其电极反应式为：Al-3e-+4OH-= =AlO2-+2H2O ；Mg为正极,其电极反应式为：3H2O+3e-=↑+3OH- ;甲池中,Pt电极为阴极: 2H+ +2e- =H2↑, 碳棒C电极为阳极2Cl- -2e- =Cl2↑,电解后溶液为NaOH 溶液;练1-03如图A、B为两个串联的电解池,已知B池中c为铁,d为石墨,电解质溶液为NaCl溶液;试回答：1若A池为用电解原理精练铜装置,则a电极名称为阴极,电极材料是精铜,电极反应式为Cu2++2e-=Cu ,电解质溶液可以是 CuSO4溶液;2B池中c极Fe电极反应式为 2H++2e-=H2↑ 2H2O+2e-=H2 +2OH- ,若在B池中加入少量酚酞试液,开始电解一段时间,铁极附近呈红色;3若A池a极增重12.8g,则B池d极石墨上放出气体在标况下的体积为 4.48L ;电解后,若B池余下的溶液为 400ml,则溶液的PH值是 14 ;练4-04 金属镍有广泛的的用途;粗镍中含有少量的 Fe、Zn、Cu、Pt等金属杂质,可电解法制备高纯度原镍已知：氧化性：Fe2+<Ni2+<Cu2+, 下列叙述正确的是 DA．阳极发生还原反应,其电极反应式是Ni2+ + 2e- = Nix y a b乙溶液B ．电解过程中,阳极质量的减少与阴极质量的增加相等C ．电解后,溶液中存在的阳离子只有 Fe 2+ 、Zn 2+D ．电解后,电解模底部阳极泥中中存在 Cu 、Pt解析 这是电解的过程,阳极发生的是氧化反应,A 错；阳极：Zn-2e - = Zn 2+ Fe-2e - = Fe 2+ Ni-2e -=Ni 2+ ,Pt 为惰性金属,不会放电,而Cu 要在金属Ni 全部氧化为Ni 2+后才能放电,但此时Cu 已没有了支撑物了,结果和Pt 一起落下,形成阳极泥,故 D 正确; 阴极：因氧化性Ni 2+>Fe 2+>Zn 2+ ,所以只有 Ni 2++2e -=Ni ,可见,阳极质量减少的是“溶解”下的Zn 、Fe 、Ni,而阴极质量增加的只是析出的镍,两者质量是不相等的,故 B 错;;电解后,溶液中除留下 Fe 2+、Zn 2+ 外,还有 Ni 2+ ,C 也错; 练1-05 铅蓄电池是典型的可充型电池,它的正负极格板是惰性 材料,电池总反应式为： Pb+PbO 2+4H ++2SO2-42PbSO 4+2H 2O请回答下列问题不考虑氢、氧的氧化还原: 1 放电时：正极的电极反应式是______________;电解液中H 2SO 4的浓度将变________;当外电路通过1 mol 电子时,理论上负极板的质量增加________g;2 在完全放电耗尽PbO 2和Pb 时,若按题27图连接,电解一段时间后,则在A 电极上生成__________、B 电极上生成________,此时铅蓄电池的正负极的极性将________________________;解析：铅蓄电池的负极是铅Pb,正极是二氧化铅PbO 2;放电时电极反应： 正极 A-PbO 2 PbO 2 + 2e - + 2H ++ SO 42- == PbSO 4+ H 2O 与常见电池不同,铅蓄电池放电时正极材料PbO 2本身参与了电极反应 负极 B-Pb Pb - 2e - + 2H ++ SO 42- == PbSO 4+ H 2O可见,当通过2mole -时,负极1molPb 变为1mol PbSO 4沉积在负极板上,既净增加1molSO 4,所以当外电路通过1 mol 电子时,理论上负极板的质量增加 49g;因放电时要消耗H 2SO 4,故;电解液中H 2SO 4的浓度将变小; 完全放电后两极材料都有变为硫酸铅PbSO 4,外接电源时,发生电解过程,电极反应如下： 阴极A-PbSO 4 PbSO 4 + 2e -+ = Pb + SO 42- ,A 电极上生成 Pb 阳极B-PbSO 4 PbSO 4 - 2e -+ 2H 2O = PbO 2 + + 4H ++ SO 42-,B 电极上生成 PbO 2 此时铅蓄电池的正负极的极性将 对换; 2、电极名称判断法根据两极金属相对活性判定原电池的电极名称,根据X 极所连接在的外接电源极性“+”或“-”判定电解池的电极名称；根据电子或电流流向或测电极电势高低等电学原理判断电极名称；此外根据X 极发生氧化还是还原,移向X 极的离子是阳离子还是阴离子,X 极增重还是减重,X 极区PH 值是升高还是降低等判定X 电极的名称;但要注意X 极指的是在原电池还是电解池;说明：化学上规定,凡发生氧化变化的电极均为阳极,而发生还原的电极均为阴极;据此,从发生的化学变化角度看,原电池中的负极-又叫阳极,正极+又叫阴极;练1-06 x,y 分别为直流电源的两极,通电后,发现a 极质量加,b 极处有无色无味气体放出,符合此情况的是： A备选项a 电极 B 电极 x 电极 溶液 A 锌Zn 石墨C 负 CuSO 4 B石墨C石墨C负NaOH。
电化学的原理
电化学的原理
电化学是研究电荷转移和电化学反应的科学领域。
它通过在电极之间施加电压，利用电解质溶液中的离子在电场作用下的迁移来产生电流。
电化学原理涉及两个重要的概念：电极和电解质。
电极是电化学反应发生的地方。
它由导电性材料制成，分为阳极和阴极。
阳极是电子的来源，它在反应中失去电子，变成阳离子。
阴极则是电子的接受者，它在反应中接受电子，形成阴离子。
这种电子的流动使电化学反应得以进行。
电解质是电化学反应必不可少的组成部分。
它是能在溶液中形成离子的物质，如盐、酸和碱。
在电场的作用下，正离子朝阴极迁移，负离子朝阳极迁移。
这个过程被称为电离。
在电化学反应中，发生两种类型的电荷转移：氧化和还原。
氧化是指物质失去电子的过程，它导致阳离子的生成。
还原则是指物质接受电子的过程，它导致阴离子的生成。
氧化和还原是互相对应的反应，称为氧化还原反应。
电化学反应的速率和方向取决于电势差。
电势差是电解池中两个电极之间的电压差。
它的大小和极性决定了电流的方向和强度。
如果电势差足够大，电化学反应就会发生，电流通过解决方案。
如果电势差不够大，电化学反应将不会发生，电流将停止流动。
电化学在很多领域具有重要应用，如电池、电解制氢和金属防
腐等。
通过深入研究电化学原理，我们可以更好地理解和控制这些电化学过程，从而推动科学技术的发展。
电化学基础知识
电化学基础知识电化学是一门研究电子在化学变化中作用的科学。
它主要研究电化学反应的机理、热力学和动力学等。
电化学可以用来研究电解质溶液的性质、金属腐蚀的原理、电池的工作原理、电镀的原理以及电化学分析等。
一、电化学反应一个化学反应发生，需要有电子的转移。
电化学反应也是如此，它需要电子的转移。
一个完整的电化学反应分两个半反应式，分别称为氧化半反应和还原半反应。
氧化半反应式： A → A+ + e-还原半反应式： B+ + e- → B这两个半反应式通过电子转移而产生化学反应。
氧化半反应式是电子被剥离的一方，称为还原剂，还原半反应式是电子参与化学反应的一方，称为氧化剂。
还原剂和氧化剂组成氧化还原对。
电子是一种基本的负电荷物质，具有负电荷。
二、电化学反应热力学电化学反应的热力学包括了内能、熵、焓、自由能等概念。
自由能是化学反应是否能够自发进行的重要标准，它可以通过以下公式求出：∆G=∆H-T∆S式中：∆G是自由能变化；∆H是焓变化；∆S是熵变化；T是温度。
当∆G＜0时，化学反应可以自发进行；当∆G＝0时，反应处于平衡状态；当∆G＞0时，反应不能自发进行。
三、电化学反应动力学电化学反应动力学主要研究电化学过程中的反应速率和化学动力学规律。
在电化学反应中，主要的影响因素有电极表面的物理化学状态、电化学反应的温度、电化学反应的电位等。
电极表面的物理化学状态是影响电化学反应速率的主要因素。
它可以通过电极的面积、形状、表面不纯物质的存在与否等因素来影响电化学反应速率。
温度对电化学反应速率也有较大的影响。
当温度升高时，电化学反应速率会增加；当温度降低时，反应速率会减慢。
因此，电化学反应的温度是要进行控制的。
电化学反应的电位对电化学反应速率也有较大的影响。
电位是电化学反应中实际电位和标准电位之间的差值。
当实际电位高于标准电位时，电化学反应速率会加快；当实际电位低于标准电位时，反应速率则会减慢。
四、电化学分析电化学分析是依靠电化学原理进行的分析和检测。
电化学原理知识点
电化学原理知识点电化学原理第一章绪论两类导体：第一类导体：凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而导电的物体，即载流子为自由电子（或空穴）的导体，叫做电子导体，也称第一类导体。
第二类导体：凡是依靠物体内的离子运动而导电的导体叫做离子导体，也称第二类导体。
三个电化学体系：原电池：由外电源提供电能，使电流通过电极，在电极上发生电极反应的装置。
电解池：将电能转化为化学能的电化学体系叫电解电池或电解池。
腐蚀电池：只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功的短路原电池。
阳极：发生氧化反应的电极原电池（-）电解池（+）阴极：发生还原反应的电极原电池（+）电解池（-）电解质分类：定义：溶于溶剂或熔化时形成离子，从而具有导电能力的物质。
分类：1.弱电解质与强电解质—根据电离程度 2.缔合式与非缔合式—根据离子在溶液中存在的形态3.可能电解质与真实电解质—根据键合类型水化数：水化膜中包含的水分子数。
水化膜：离子与水分子相互作用改变了定向取向的水分子性质，受这种相互作用的水分子层称为水化膜。
可分为原水化膜与二级水化膜。
活度与活度系数：活度：即“有效浓度”。
活度系数：活度与浓度的比值，反映了粒子间相互作用所引起的真实溶液与理想溶液的偏差。
规定：活度等于1的状态为标准态。
对于固态、液态物质和溶剂，这一标准态就是它们的纯物质状态，即规定纯物质的活度等于1。
离子强度I：离子强度定律：在稀溶液范围内，电解质活度与离子强度之间的关系为：注：上式当溶液浓度小于0.01mol·dm-3 时才有效。
电导：量度导体导电能力大小的物理量，其值为电阻的倒数。
符号为G，单位为S ( 1S =1／Ω)。
第二章是电化学热力学界面:不同于基体的两相界面上的过渡层。
相间电位:两相接触时存在于界面层的电位差。
产生电位差的原因是带电粒子(包括偶极子)分布不均匀。
形成相间电位的可能情况:1。
残余电荷层:带电粒子在两相间的转移或外部电源对界面两侧的充电；2.吸附双电层:界面层中阴离子和阳离子的吸附量不同，使界面和相体带等量相反的电荷；3.偶极层:极性分子在界面溶液侧定向排列；4.金属表面电势:各种短程力在金属表面形成的表面电势差。
电化学
负离子传输的电荷量 Q t 总电荷量Q
t t 1
由于正、负离子迁移的速率不同，所带的电荷不 等，因此它们在迁移电量时所分担的分数也不同。
溶液中离子的浓度为c+, c-，离子迁移速率u+, u单位时间内通过溶液某一截面的电量为Q=Q++Q-
③类型：
银电量计、铜电量计、气体电量计等。
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
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 r ，则导电任 1）设正、负离子迁移的速率相等， 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。
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。
= 96485.309 C . mol-1 ≈ 96485 C . mol-1 ≈ 96500 C.mol-1
（2）例：
1 摩尔电子通过 AgNO3 1 mol Ag+ → Ag 107.868 g Ag↓
1 摩尔电子通过 CuSO4
1 / 2 mol Cu2+ → Cu 63.546 / 2 = 31.773 g Cu↓
AgNO3 KNO3
NaAc
0.465 0.508
0.544
0.465 0.509
0.555
电化学
电化学：研究电现象和化学现象之间相互关系以及电能和化学能之间相互转化规律的科学。
prim ary cellelectrolytic cell原电池电解池化学能电能Zn + Cu 2+ Cu + Zn 2+最大非体积功(可逆电功) W r ’ = Δr G Өm,298K = - 212.55 kJ/mol§7.1 电解质溶液和法拉第定律electrolyte solution & Faraday ’s law电子导体、离子导体铜—锌电池，即丹聂尔电池 Daniell cell ：电化学：研究电现象和化学现象之间相互关系以及电能和化学能之间相互转化规律的科学。
prim ary cellelectrolytic cell原电池电解池化学能电能Zn + Cu 2+Cu + Zn 2+最大非体积功(可逆电功) W r ’ = Δr G Өm,298K = - 212.55 kJ/mol§7.1 电解质溶液和法拉第定律electrolyte solution & Faraday ’s law电子导体、离子导体铜—锌电池，即丹聂尔电池 Daniell cell ：失电子，氧化： 得电子，还原：Zn – 2e → Zn 2+ Cu 2+ + 2e → Cu电池反应：Zn + Cu 2+ ═ Zn 2++ Cu 电极 electrode ：正/负极 positive /negative pole ：外电路电流方向或电势高低 (常用于原电池) 阴/阳极 cathode /anode ：电极反应的性质(常用于电解池) 阴/阳离子 anion /catione失电子，氧化： 得电子，还原： 2Cl - - 2e → Cl 2 2H + + 2e → H 2 阳极 阴极电解反应：2HCl (aq) ═ H 2 + Cl 2 Δr G Өm,298K = 262.46 kJ/mole氧化(阳极)： 还原(阴极)： Zn – 2e → Zn 2+ Zn 2+ + 2e → Zn 2Cl - - 2e → Cl 20.763Zn φϕ=-V ，2 1.358Cl φϕ=V电镀 electroplating阳极溶解： 阴极析出： Cu – 2e → Cu 2+ Cu 2++ 2e → Cu阳极泥电解精炼 electrorefining很明显，在电极上发生反应的物质的数量和通过的电量成正比。
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=Fn=FzQξ电F -- 法拉第常数; F = Le =96485.309 C/mol = 96500C/molQ --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。
常用电化学测试方法
常用电化学测试方法
摘要：
一、引言
二、电化学测试方法概述
1.电化学方法的分类
2.电化学测试方法的应用领域
三、常见电化学测试方法介绍
1.电位测量法
2.电流测量法
3.电化学阻抗谱法
4.循环伏安法
5.电化学发光法
四、电化学测试方法的优缺点
1.优点
2.缺点
五、发展趋势与展望
六、结论
正文：
一、引言
随着全球能源危机和环境污染问题日益严重，可再生能源和绿色出行的需求越来越迫切。
锂离子电池作为一种重要的电化学储能装置，以其优异的性能
优势在我国得到了广泛的应用。
本文将简要介绍电化学储能系统，并重点分析锂离子电池的性能优势、应用现状和发展趋势。
电化学检测原理
电化学检测原理
电化学检测原理是基于电化学反应的原理进行的一种分析方法。
电化学反应是指在电化学电池中，电极与溶液中的物质发生氧化还原反应的过程。
在电化学检测中，通常使用的电极有工作电极、参比电极和计数电极。
工作电极是进行电化学反应的电极，其表面通常有一定的活性材料，用于与溶液中的目标物质发生反应。
参比电极是用来提供参比电位的电极，通过与工作电极进行电位差的比较，可以确定溶液中的电势。
计数电极则用来测量电流的大小。
电化学检测中经常用到的一种电化学方法是循环伏安法。
循环伏安法是通过改变工作电极的电位来观察电流的变化，从而得到反应的特征曲线。
这种方法可以用来研究电化学反应的动力学过程，并确定目标物质的电化学活性。
电化学检测还可以通过测量溶液中的电位来得到目标物质的浓度。
这种方法被称为电位滴定法，其原理是根据滴定过程中的电位变化来确定溶液中的物质浓度。
这种方法可以用来检测各种物质，包括金属离子、有机物等。
除了以上介绍的方法外，电化学检测还有很多其他的方法，如极谱法、阻抗谱法等。
这些方法都是基于电化学反应的原理，通过测量电流、电位等参数来确定目标物质的存在及浓度。
总的来说，电化学检测利用电化学反应的原理，通过测量电流、
电位等参数来确定物质的存在及浓度。
这种方法具有灵敏度高、选择性好及操作简便等优点，在许多领域中得到了广泛的应用。
第五章电化学
电解池
电极①： 与外电源负极相接，是负极。 发生还原反应，是阴极。 Cu2++2e-→Cu(S)
①
②
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-
物 理 化 学 简 明 教 程
(3). 几组基本概念 正极： 电势高的极称为正极，电流从正极流向 负极。在原电池中正极是阴极；在电解 池中正极是阳极。 负极： 电势低的极称为负极，电子从负极流向 正极。在原电池中负极是阳极；在电解 池中负极是阴极。
3.电解后含某离子的物质的量n(终了）。
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。
物 理 化 学 简 明 教 程
【5-1】在Hittorf 迁移管中，用Ag电极电解AgNO3水溶液，电解前，溶 液中每 1kg 水中含 43.50 mmol AgNO3。实验后，串联在电路中的银库 仑计上有0.723mmol Ag析出。据分析知，通电后阳极区含 23.14g 水和 1.390 mmol AgNO3。试求Ag+和NO3-的离子迁移数。
上有4 mol 阴离子氧化，阴极上有4 mol阳离子还原。
两电极间正、负离子要共同承担4 mol电子电量的运输
任务。
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。
物 理 化 学 简 明 教 程
设正、负离子迁移的速率相等， u+ = u- ，则导电任务各分 担2mol，在假想的AA、BB平面上各有2mol正、负离子逆向通 过。
物 理 化 学 简 明 教 程
Hittorf 法中必须采集的数据：
1. 通入的电量，由库仑计中称重阴极质量的增加而得，例如， 银库仑计中阴极上有0.0405 g Ag析出，
电化学工作原理
电化学工作原理
电化学工作原理是指利用电化学反应来实现能量转换、电荷传递和物质转化的原理。
它基于电解质溶液中的离子传递和电子转移过程，利用电化学电位差来推动化学反应进行。
电化学反应涉及两个半反应：氧化半反应和还原半反应。
在电化学电池中，氧化半反应在阳极上进行，还原半反应在阴极上进行。
氧化半反应产生电子，而还原半反应接受电子。
电子在电路中流动，通过外部电源输入或释放电子的方式实现了能量转换。
电化学反应的进行需要满足一定条件，包括溶液中存在可传递电子的物质、电极表面的反应活性、溶液中的离子浓度以及电场强度等。
这些条件相互作用，共同影响着反应速率和电化学效果。
在电化学工作原理中，常见的电化学反应包括氧化还原反应、析氢反应、析氧反应和电解反应等。
这些反应可以应用于电化学电池、电解槽和其他电化学设备中，实现能量储存、金属电镀、废水处理等多种应用。
总之，电化学工作原理是通过利用电化学反应实现能量转换和物质转化的原理。
它基于氧化还原反应，通过电子传递和离子传递来推动化学反应的进行。
通过控制反应条件和电极设计，可以实现多种电化学应用。
无机化学—第四章电化学
选用标准氢电极作为比较标准 规定它的电极电势值为零.
即 j (H+/H2)= 0 V
19
2-1 标准电极电势
标准氢电极
j (H+/H2)= 0 V
H2←
H2(100kpa) →
Pt →
←H+(1mol·L-1)
20
2-1 标准电极电势
准态时反应自发进行的方向。
电对
j /V
Pb2+/Pb Sn2+/Sn
>
-0.126V -0.136V
反应自发向右进行
38
非标准态时：先根据Nernst方程求出j(电对), 再计算电动势E 或比较j (电对)。
例 试判断下列反应:Pb2++ Sn Pb + Sn2+，在c(P
b2+) /c(Sn2+)=0.1/1.0 时反应自发进行的方向。
EE
RT ln cG nF cA
c g cD c a cB
c d c b
平衡时: E
=0
cG c g cD c d cA c a cB c b K
平衡时 E 0.05917 lg K 0
(298K):
n
lg K nE 0.05917
(4.3b) 17
§4-2 电极电势
18
2-1 标准电极电势
j 越大,电对中氧化态物质的氧化能力越强，
还原态物质的还原能力越弱
强氧化剂对应弱还原剂 弱氧化剂对应强还原剂
类似酸碱共轭关系 酸 === 质子 + 碱
氧化还原反应的规律：
较强
较强
电化学 第1章 绪论
第1章 绪论1.1 电化学的发展与研究对象1.1.1 电化学的产生及其在历史上的作用1、电化学的产生电化学的产生与发展始于18世纪末19世纪初。
1791年意大利生物学家伽伐尼（Galvanic ）从事青蛙的生理功能研究时，用手术刀触及解剖后挂在阳台上的青蛙腿，发现青蛙腿产生剧烈的抽动。
分析原因后认为，由于肌肉内有电解液，这时是偶然地构成了电化学电路。
这件事引起了很大的轰动。
当时成立了伽伐尼动物电学会，但未搞明白。
1799年伏打（Volta ），也是意大利人，他根据伽伐尼实验提出假设：认为蛙腿的抽动是因二金属接触时通过电解质溶液产生的电流造成的。
故将锌片和银片交错迭起，中间用浸有电解液的毛呢隔开，构成电堆。
因电堆两端引线刺激蛙腿，发生了同样的现象。
该电堆被后人称为“伏打电堆”，是公认的世界历史上第一个化学电源。
2、电化学在历史上的作用伏打电堆的出现，使人们较容易地获得了直流电。
科学家们利用这种直流电得以进行大量的研究，大大地扩展了人们对于物质的认识，同时促进了电化学的发展，也极大地促进了化学理论的发展。
1）扩展了对于物质的认识。
最初人们认为自然界中有33种元素，实际上其中有一部分是化合物。
如：KOH 、NaOH 、NaCl 、O H 2等。
1800年尼克松（Nichoson ）、卡利苏（Carlisle ）利用伏打电堆电解水溶液，发现有两种气体析出，得知为2H 和2O 。
此后人们做了大量的工作：如电解4CuSO 得到Cu ，电解3AgNO 得到Ag ，电解熔融KOH 得到K 等等。
10年之内，还得到了Na 、Mg 、Ca 、Sr 、Ba 等，这就是最早的电化学冶金。
10年时间，人们所能得到或认识的元素就已多达55种。
没有这个基础，门捷列夫周期表的产生是不可能的。
2）促进了电学的发展1819年，奥斯特用电堆发现了电流对磁针的影响，即所谓电磁现象。
1826年，发现了欧姆定律。
这都是利用了伏打电堆，对于电流通过导体时发生的现象进行了物理学的研究而发现的。
物理化学-电化学
通常情况下，同一电解质溶液中正离子、负离子所迁 移的电量不相等，因为两种离子运动速度不相等。
电解质溶液的导电行为，可以用离子的迁移速率、离 子的电迁移数以及电导、电导率、摩尔电导率和离子 摩尔电导率等物理量来定量的描述。
一、离子迁移数
电迁移：离子在电场作用下而产生的运动，阳离子向阴 极迁移，阴离子向阳极迁移的现象称为电迁移。
在电迁移的同时，阴、阳离子（正、负）离子分别在两 个电极上发生电极反应，从而两个电极附近区域，离子浓 度发生变化。
假定使用惰性电极点解1-1价型的电解质溶液，设想在 两个惰性电极之间有假想的界面，将溶液分为阳极区、中 间区及阴极区三个部分。假定未通电前，每个区均含有正、 负离子各5 mol，用+、-号代替。
阴极区 中间区 阳极区
-
+
++++ + ++++ + ++++ +
- ---- ----- -----
a .通电前
设离子都是一价的，当通入3F的电量时，阳极上有3 mol 负离子氧化，阴极上有3 mol正离子还原。
两电极间正、负离子共同承担3F电量的运输任务 若离子都是一价的，则离子运输电荷的数量只取决于离 子迁移的速度。
Cu电极： Cu2+ + 2e →Cu 还原反应，阴极 正极
Fe电极： Fe - 2e → Fe2+ 氧化反应，阳极 负极
电池反应： Cu2+ + Fe → Cu + Fe2+
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例、写出下列原电池的电极反应和电池反应 1、Pt H2( pΘ ) HCl(a) AgCl(s) Ag(s)
2、Pt H2( pΘ ) NaOH(a) O2( pΘ ) Pt 3、Pt H2( pΘ ) HCl(b) Hg2Cl2(s) Hg(l)
电极浓差电池
Ag｜AgCl｜KCl(a)｜K(Hg)｜KCl(a′)｜AgCl｜Ag (无迁移)
阳极反应：Ag(s)+Cl-(a)
AgCl(s)+e
阴极反应：AgCl+e Ag(s)+Cl-(a′)
电池反应： Cl−(a)→Cl − (a′)
9.3 原电池电动势的定义
一、定义
在没有电流通过的条件下，原电池两极的金属引线为
阳极反应：H2(p)
2H+(a)+2e
阴极反应：2H+(a′)+2e H2 (p）
电池反应： 2H+(a′)→2H+(a)
(有迁移)
Pt｜H2(p）｜HCl(a）｜H2(p′）｜Pt( 无 迁 移 )
阳极反应：H2(p)
2H+(a)+2e
阴极反应： 2H+(a)+2e
H2(p’)
电池反应： H2( p)→H2( p′)
负极
e
Zn 阳极
e Ag 正极 阴极
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 电解池
Eex
Zn(s)
Ag(s)+AgCl(s)
ZnCl2(a)
正极反应： 2Ag(s) + 2Cl− (a) → 2AgCl(s) + 2e
负极反应： Zn 2+ (a ) + 2e → Zn(s) 电池反应：Zn2+ (a) + 2Ag(s) + 2Cl− (a) → Zn(s) + 2AgCl
KCl晶体
素瓷
饱和甘汞电极示意图
③ Pt｜Xz｜Xz-电极：非金属单质与其离子成平衡
最重要的是氢电极
H+ (a) H2( pΘ ) Pt(s)
电极反应：
H+(a)+e→
1 2
H2(pΘ）
④ Mz+, Mz+’｜Pt 电极 或 Xz-, Xz-’｜Pt 电极 价数不同的同种离子电极［氧化还原电极］
+
+
金 属 电 极
++
+
+
+
+
+ +
+ +
+
+
+ +
+
+
+
+
图a
++++++++++
金
+
属 电
+
+
+
极
+
+
+
+
+
+
图b
2.金属与金属的相间接触电势
电子在界面两边的分布不均，缺少电子的一面带正电，过剩 电子的一面带负电。当达到动态平衡后，建立在金属接界上的电 势差叫接触电势。
++++++++++
金属1
EMF =
− zFEMF
ΔrGm = −z F EMF
EMF：电池电动势 z: 反应电荷数
电池反应中各物质均处于标准态
Δ r GmΘ
=
−z
F EΘ MF
EMΘF：电池的标准电动势
范特荷夫定温方程式
∏ ΔrGm = ΔrGm\ + RT ln (aB )νB B
ΔrGm = −z F EMF
Δ r GmΘ
Δξ = Q
zF
F：法拉第常量96500 C•mol-1 F=L×e
二、 能斯特方程
dT=0,dp=0
ΔGT,p≤ Wr’
不可逆过程 可逆过程
对于可逆的电化学反应，其摩尔吉布斯函变
ΔrGm
=
ΔGT,p
Δξ
= Wr’
Δξ
可逆电功：Wr’= -Q EMF
∴
ΔrGm
=
Wr’=
Δξ
− Q EMF
Δξ
=
−zF Δξ Δξ
Zn(s)极反应：
Zn(s) → Zn2+ (a) + 2e
Ag(s)+AgCl(s)极反应： 2AgCl(s) + 2e → 2Ag(s) + 2Cl− (a)
总反应： Zn(s) + 2AgCl(s) → Zn 2 + ( a ) + 2Ag(s) + 2Cl − ( a )
在原电池中：
发生氧化反应的电极，电势低，阳极亦是负极； 发生还原反应的电极，电势高，阴极则是正极。
二、可逆电池
1 、化学反应看，电极及电池的化学反应本身是可逆的 Zn(s)┃ZnSO4(a) ┇CuSO4(a)┃Cu(s) Zn(s) HCl (a) AgCl(s) Ag(s)
2 、热力学看，电池的工作条件是可逆的
9.4 能斯特方程
一、 法拉第定律
1833年，法拉第总结出：对于电解质溶液，电极反应 的反应进度的改变量Δξ与通过的电量Q成正比，与 反应电荷数z成反比。
物理化学
第九章 电化学反应的 热力学和动力学
本章重点
电极反应及电池图式的表示方法 根据化学反应设计原电池 电池标准电极电势的计算 利用原电池电动势测定计算电池反应的热力学 函数、标准平衡常数、pH值等
本章内容
9.0 电化学系统研究的内容和方法 9.1 电化学系统及其相间电势差 9.2 电池 9.3 原电池电动势的定义 9.4 能斯特方程 9.5 电化学反应速率、交换电流密度 9.6 极化、超电势 9.7 电催化反应动力学 9.8 电解池、电极反应的竞争
通过氧化还原反应把系统的化学能转化成电能的原 电池,叫化学电池
无迁移化学电池（无液体接界电势）
化学电池分类：
有迁移化学电池（有液体接界电势）
无迁移化学电池（无液体接界电势）
Pt｜H2(p）｜HCl(a)｜AgCl(s)
阳极反应：1/2H2(p) 阴极反应：AgCl(s)+e
H+(a)+e Ag(s)+Cl-(a)
金属2
金属⎯金属接触电势
3.液体接界电势(扩散电势)
$ 产生原因？
$ 怎样消除？
液体接界处
负离子过剩 正离子过剩
+
+
+
+
++
+
++
++
++
++ + +
+
+ +
+
+
+
+
+ ++ +
+ +
b (左) > b (右)
+ ++
++
+
+ +
+
+
+
+
+
+
+ +
+
+ ++ +
+
+
+
+ +
φ (左) < φ (右)
（3）电极反应与电池反应 Zn(s)
Ag(s)+AgCl(s)
ZnCl2(a)
Zn(s) ZnCl2 (a) AgCl(s) Ag(s)
阳极反应：
Zn(s) → Zn2+ (a) + 2e
阴极反应：
2AgCl(s) + 2e → 2Ag(s) + 2Cl− (a)
电池反应： Zn(s) + 2AgCl(s) → Zn2+ (a) + 2Ag(s) + 2Cl− (a)
通过扩散把系统内部能量转化成电能的原电池
Pt｜H2(p）｜HCl(a）｜H2(p′）｜Pt，
阳极反应：H2(p)
2H+(a)+2e
阴极反应：2H+(a)+2e H2 (p′）
电池反应： H2(p）→H2(p′）
电解质浓差电池 浓差电池分类：
电极浓差电池
电解质浓差电池
Pt｜H2(p）｜HCl(a)｜HCl (a′)｜H2(p)｜Pt
应用： 设计原电池
将下列化学反应设计成原电池
1、Pb(s) + HgO(s) = Hg(l) + PbO(s)
2、Ag2O(s)
=
2Ag(s)
+
1 2
O2 (g)
3、Zn(s) + Cu2+ (a) = Cu(s) + Zn2+ (a)
（6）原电池分类
原电池
化学电池
浓差电池
无迁移 无液面接界
(单液)
相间电势差（液体接界电势）
关于盐桥：
Zn(s)
饱和KCl溶液
Cu(s)
ZnSO4 (1mol·kg-1 )
CuSO4 (1mol·kg-1 )
Zn(s)｜ZnSO4(1mol·kg-1)｜CuSO4(1mol·kg-1)｜Cu(s)