物理化学 第七章电化学总结
物理化学_电化学总结
t
电极极化的电位－时间曲线
-
6
（ 1） 氧 化 态 、 还 原 态 物 质 获 得 、 失 电 子 能 力 的 量 度
电极电势：E电极：（ 2） 无 绝 对 值 ， 以 标 准 氢 电 极 为 基 准
（ 3） 还 原 电 极 电 势 ： 标 准 氢 电 极 为 阳 极
(iv)电池
构成（ （ 12） ）电 电解 极质溶液
阴 极 电 极 反 应 阳 极 的 电 极 反 应
电 池 反 应 能 斯 特 方 程 ： EEӨ R nF TlnBB vB
（ 1 ） 通 过 电 池 的 电 流 趋 于 零 时 电 池 两 极 的 电 势 差
电 池 电 动 势 ： E： （ 2 ） E E 阴 极 E 阳 极
-
3
课程总结
( i i i ) 电 极 电 势 及 电 池 电 动 势 的 应 用
（2）无电子得失的反应 考虑难溶盐电极，例如AgCl = Ag+ + Cl-
（3）对所设电池的验证
（4）按电池符号规定写出电池表达式
-
5
课程总结
v、电极的极化及电池的极化
超 电 势 符 号 ：
阳极超电势
a Ea Ea,e
阴极超电势
c Ec,e Ec
-E Ea,平
阳极பைடு நூலகம்化
Ec,平
Ec －Ea
阴极极化
（ 1 ） 计 算 电 化 学 反 应 的 热 力 学 函 数 变
r rU SrmG mm nT Q F,P W W TE m 'ax Pn F E n F E nFT T E r H PmQRnF E nFTnF T TEPT EP
（ 2 ） 判 断 电 池 反 应 的 方 向E（ 0E阴 极E阳 极 ） 0 0， ,自 处 发 于 进 平 行 衡
物理化学电化学知识点总结
物理化学电化学知识点总结一、原电池的原理1．构成原电池的四个条件（以铜锌原电池为例）①活拨性不同的两个电极②电解质溶液③自发的氧化还原反应④形成闭合回路2．原电池正负极的确定①活拨性较强的金属作负极，活拨性弱的金属或非金属作正极。
②负极发生失电子的氧化反应，正极发生得电子的还原反应③外电路由金属等导电。
在外电路中电子由负极流入正极④内电路由电解液导电。
在内电路中阳离子移向正极，阴离子会移向负极区。
Cu－Zn原电池：负极: Zn-2e=Zn2+ 正极：2H+ +2e=H2↑总反应：Zn +2H+=Zn2+ +H2↑氢氧燃料电池，分别以OH和H2SO4作电解质的电极反应如下：碱作电解质：负极：H2—2e-+2OH-=2 H2O 正极：O2+4e-+2 H2O=4OH-酸作电解质：负极：H2—2e-=2H+ 正极：O2+4e-+4H+=2 H2O总反应都是：2H2+ O2=2 H2O二、电解池的原理1．构成电解池的四个条件（以NaCl的电解为例）①构成闭合回路②电解质溶液③两个电极④直流电源2．电解池阴阳极的确定①与电源负极相连的一极为阴极，与电源正极相连的一极为阳极②电子由电源负极→导线→电解池的阴极→电解液中的（被还原），电解池中阴离子（被氧化）→电解池的阳极→导线→电源正极③阳离子向负极移动；阴离子向阳极移动④阴极上发生阳离子得电子的还原反应，阳极上发生阴离子失电子的氧化反应。
注意：在惰性电极上，各种离子的放电顺序三．原电池与电解池的比较原电池电解池（1）定义化学能转变成电能的装置电能转变成化学能的装置（2）形成条件合适的电极、合适的电解质溶液、形成回路电极、电解质溶液（或熔融的电解质）、外接电源、形成回路（3）电极名称负极正极阳极阴极（4）反应类型氧化还原氧化还原（5）外电路电子流向负极流出、正极流入阳极流出、阴极流入四、在惰性电极上，各种离子的放电顺序：1、放电顺序：如果阳极是惰性电极（Pt、Au、石墨），则应是电解质溶液中的离子放电，应根据离子的放电顺序进行书写书写电极反应式。
物理化学答案——第七章-电化学
第七章 电化学（一）基本公式和内容提要1 Faraday （法拉第）定律定义：当电流通过电解质溶液时，通过每个电极的电量与发生在该电极上电极反应的物质的量成正比。
Q = nzF2 离子迁移数定义：每种离子所传输的电量在通过溶液的总电量中所占的分数，以t 表示 Q r t Q r r ++++-==+, Q r t Qr r ---+-==+3 电导G ，电导率κ，摩尔电导率m Λ1I G RU -==1κρ=， A G lκ=m m V cκκΛ== 1c e l ll K R R Aκρ===其中，cell l K A=为电导池常数，c 为电解质的浓度，单位是mol/m 34 离子独立运动定律m ∞Λ = ｖ+()m A λ∞+ + ｖ-()m B λ∞-对于强电解质，在浓度较低的范围内，有下列经验关系（科尔劳乌施经验关系）：(1m m β∞Λ=Λ-对于弱电解质： m m α∞Λ=Λ （其中，α为解离度）5 离子平均活度a ±和离子平均活度系数γ±电解质的活度：(/)v v v va a a a m m θγ+-+-±±±===其中，1/()v v v γγγ+-±+-= ， 1/()v v vm m m +-±+-=6 德拜-休克尔极限公式ln Az z γ±+-=-式中I 为溶液离子强度212i iI m z =∑；在298 K 的水溶液中，11221.172kg molA -=，上式适用于10.01m ol kg I -≤ 的稀溶液。
7 可逆电池热力学r m G n E Fθθ∆=- (只做电功) r mG nEF ∆=-(只做电功)ln R T E K nFθθ=()()r mr m p pG ES nF T T∂∆∂∆=-=∂∂式中，()p E T∂∂是电池电动势随温度的变化率，称为电池电动势的温度系数。
物理化学-第七章-电化学
通入的总电量：Q I t 0.23060 360库仑
电极上起化学反应物质的量：
n Q 360 0 00373mol zF 196500
析出Ag的质量： m=n×MAg=0.00373×107.88=0.403g
二、电导、电导率和摩尔电导率
体积与浓度的关系如何呢？
c n V
（mol·m-3）
若n为1mol
Vm
1 c
m
Vm
c
S·m2·mol-1
注意:c的单位:mol﹒m-3
3.电导、电导率和摩尔电导率之间的关系
G 1 R
K l A
G K
m
Vm
c
例： 298K时，将0.02mol·dm-3的KCl溶液放入 电导池，测其电阻为82.4Ω，若用同一电导池充 0.0025mol.dm-3的K2SO4溶液，测其电阻为 326Ω，已知298K时，0.02mol·dm-3的KCl溶液 的电导率为0.2768S．m-1 （1）求电导池常数； （2）0.0025mol．dm-3的K2SO4溶液的电率； （3）0.0025mol．dm-3的K2SO4溶液的摩尔电 导率。
★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
§7-1 电解质溶液的导电性质 一、电解质溶液的导电机理
1．导体： 能够导电的物体叫导体。
第一类： 靠导体内部自由电子的定向运动而导电的物体
如 金属导体
石墨
性质:
A.自由电子作定向移动而导电
F:法拉第常数，即反应1mol电荷物质所需电量 1F=96500库仑/摩尔
物理化学：电 化 学知识点总结
1 i1
电化学平衡
K ~i( )dni( ) d W '电 zFEd
1 i1
B~B( ) W '电 zFE
1 B
电池反应的电势
E def rGm zF
B
B
B
zF
❖ E 称电池反应的电势，只决定于参与反应的各物质的化学势。
❖ E 近似等于相应电池的电动势，除非精密测定，通常可略去二 者区别。
-）Ag │AgNO3[(a+)1] AgNO3[(a+)2] │Ag (+
电池反应 Ag[(a )2 ] Ag[(a )1]
(a+)1< (a+)2
电解产物的析出问题
电解产物的析出问题是超电势的利用问题。析出产物 先后的判断原则为： ➢ E { 阴极，析出 } 愈高者，愈易还原。
（E { 阴极，析出 } 即为E { 阴极，j } ） ➢ E { 阳极，析出 } 愈低者，愈易氧化。
液接电势 由扩散作用引起
避免使用有液接界面的原电池 使用盐桥，只能减小液接电势。
电化学系统的热力学基本方程
电化学势 ~i i zi F 电中性物质： 0, ~i i
dU TdS pdV dAs
K ~i( )dni( )
1 i1
dG SdT Vdp dAs
K ~i( )dni( )
）。
3、如引入电化学势，则电化学系统dG的=(
）。
4、已知电池反应
1 Cu 2
1 2 Cl 2
1 Cu2 2
Cl -
, Cu
Cl 2
Cu 2
2Cl -
的标准电势分别为 E1o , E2o 。则E1o
E2o。
物理化学第7章 电化学
放置含有1 mol电解质的溶液，这时溶液所具有的
电导称为摩尔电导率 Λ m
Λ m
def
kVm
=
k c
Vm是含有1 mol电解质的溶液
的体积，单位为 m3 mol1，c 是电解
质溶液的浓度，单位为 mol m3 。
摩尔电导率的单位 S m2 mol1
注意：
Λ 在 后面要注明所取的基本单元。 m
b、强电解质： 弱电解质：
强电解质的Λ m
与
c
的关系
随着浓度下降，Λ 升高，通 m
常当浓度降至 0.001mol dm3 以下
时，Λ 与 m
c 之间呈线性关系。德
国科学家Kohlrausch总结的经验
式为：
Λ m
=Λm (1
c)
是与电解质性质有关的常数
将直线外推至 c 0
得到无限稀释摩尔电导率Λm
-
- 电源 +
e-
+
e-
阴
阳
极
极
CuCl2
电解池
阳极上发生氧化作用
2Cl aq Cl2(g) 2e
阴极上发生还原作用
Cu2 aq 2e Cu(s)
三、法拉第定律
Faraday 归纳了多次实验结果，于1833年总结出该定律
1、内容：当电流通过电解质溶液时，通过电极 的电荷量与发生电极反应的物质的量成正比；
作电解池 阴极： Zn2 2e Zn(s)
阳极 2Ag(s) 2Cl 2AgCl(s) 2e
净反应： 2Ag(s) ZnCl2 Zn(s) 2AgCl(s)
2.能量变化可逆。要求通过的电流无限小。
二、可逆电极的种类
1、第一类电极
第一课物理化学 第七章电化学总结
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(νr+) 负离子的迁移速率(νr-)
如果正、负离子荷电量不等，如果电极本身也发生反 应，情况就要复杂一些。
28
（2）迁移数 transfer number 某种离子运载的电流与通过溶液的总电流之比
称为该离子的迁移数, 以t 表示。
33
• 若电极是惰性的, 则阳极区和阴极区电解质的量都 是减少的, 阳(阴)极区内电解质减少的量分别是正 (负)离子迁出的量.
• 若阳极溶解, 阳极区电解质的量是增加的, 则
正离子迁出阳极的量=电解前阳极区电解质的量+电 量计电极反应的物质的量－电解后阳极区电解质的 量.
例题
34
*(２)界面移动法
为电量计或库仑计.
将电量计串联于电路中, 根据电量计中电极上生 成物的量来计算所通过的电量.
若电量计中通过了96500C的电量,阴极上沉积:
银电量计:107.868g Ag
或铜电量计:63.546/2g Cu,
或气体电量计:析出2.01584/2g H2.
24
7.1.3离子的迁移数 P281
1. 离子迁移数的定义
c/moldm－3 273.15K 291.15K 298.15K
1
6.643
9.820
11.173
0.1
0.7154 1.1192 1.2886
0.01
0.07751 0.1227 0.14114
40
摩尔电导率（molar conductivity）
在相距为单位距离的两个平行电导电极 之间，放置含有1 mol电解质的溶液，这时
3.摩尔电导率与浓度的关系
电化学总结
电化学总结电化学是研究电化学反应中电荷转移和能量转化的学科。
它在物理学和化学领域有广泛的应用，涉及到许多重要的领域，如电池技术、电解质、腐蚀、电镀等。
本文将对电化学进行总结，包括其基本概念、电化学反应、电的传导、电极反应和电化学分析等内容。
电化学的基本概念主要包括电极、电解质和电势。
电极是导电体，通常是金属或半导体，用来从电源中接收或释放电荷。
电解质是在溶液中能够导电的物质，通常是水溶液中的电解质盐。
电势是电化学反应的推动力，是电荷移动的动力源。
电化学反应是指在外加电势的作用下，发生电子和离子之间的转移。
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。
氧化还原反应是指电子的转移过程，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）。
非氧化还原反应是指在电解质溶液中，离子之间的转移。
电的传导是电化学反应必不可少的过程。
电的传导方式有两种，即电子传导和离子传导。
电子传导是在导电体中电子的流动，通常发生在金属中。
离子传导则是在电解质溶液中离子的流动，离子能够在溶液中迁移。
电极反应是电化学反应中的关键步骤。
在电解质溶液中，电极表面的电化学反应会导致离子的转移和电子的流动。
电极反应通常分为两个半反应，即阳极反应和阴极反应。
阳极上的反应通常涉及氧化过程，而阴极上的反应通常涉及还原过程。
电化学分析是利用电化学方法来测定化学物质的含量或其它相关性质的科学。
常见的电化学分析方法包括电位滴定、电位法、极谱法和交流阻抗法等。
这些方法利用电化学反应的特性来测定样品的浓度、纯度和动力学参数。
总的来说，电化学是研究电化学反应和电荷转移的学科，涉及到许多重要的领域和应用。
通过对电化学反应、电的传导和电极反应的研究，我们可以深入理解电化学的原理和机制，并应用于电池技术、电解质、腐蚀、电镀等领域。
电化学分析方法则提供了一种准确、敏感和可靠的手段来测定化学物质的浓度和性质。
电化学的研究和应用将进一步推动我们对电化学现象的理解和探索。
天津大学物理化学下册知识点归纳
第七章电化学一、法拉第定律Q=Zfξ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。
其中F=Le，为法拉第常数，一般取F=96485C·mol 近似数为965000C·mol。
二、离子迁移数及电迁移率电解质溶液导电是依靠电解质溶液中正、负离子的定向运动而导电，即正、负离子分别承担导电的任务。
但是，溶液中正、负离子导电的能力是不同的。
为此，采用正（负）离子所迁移的电量占通过电解质溶液总电量的分数来表示正（负）离子导电能力，并称之为迁移数，用t+ ( t-) 表示，即正离子迁移数t +=Q+/(Q++Q-)=v+/(v++v-)=u+/(u++u-)负离子迁移数t_=Q-/(Q++Q-)=v-/(v++v-)=u-/(u++u-)上述两式适用于温度及外电场一定而且只含有一种正离子和一种负离子的电解质溶液。
式子表明，正（负）离子迁移电量与在同一电场下正、负离子运动速率v+与v-有关。
式中的u+与u-称为电迁移率，它表示在一定溶液中，当电势梯度为1V·m-1时正、负离子的运动速率。
其电解质溶液中含有两种以上正（负）离子时，则其中某一种离子B的迁移数计算式为tBz+=BBBQQ三、电导、电导率、摩尔电导率1.电导电阻的倒数称为电导，单位为S（西门子）。
G=1/R 2.电导率电极面积为1 ，电极间距为1 时溶液的电导，称为电导率，单位为G=1/R=S A κ/l 3.摩尔电导率在相距为单位长度的两平行电极之间，放置有1 电解质溶液时的电导，称为摩尔电导率，单位是S ·m 2·mol -1。
m Λ=c /κ4摩尔电导率与电解质溶液浓度的关系式（1）柯尔劳施（Kohlrausch ）公式m Λ=∞Λm —A c式中∞Λm是在无限稀释条件下溶质的摩尔电导率；c 是电解质的体积摩尔浓度。
在一定温度下对于指定的溶液，式中A 和∞Λm 皆为常数。
此式中适用与强电解质的稀溶液。
物理化学各章概念总结、公式总结电子版1___电化学
7．1 重要概念、方法及注意事项
1．关于物质的量的基本单元 物质B的物质的量nB正比于B的特定单元的数目NB，即nB＝(1／L)NB，其中L为阿伏加德 罗(Avogadro)常数。这种特定单元叫做基本单元，它可以是分子、原子、离子、原子团、电 子、光子及其他粒子或这些粒子的任意特定组合。在讨论电解质溶液导电性质时，为了讨论
问题方便，使公式表示形式简单，人们常以一个元电荷为基础指定物质的基本单元，这样，
相同物质的量的不同物质便具有相同的电关系。例如，1 mo1 的Na+，Cl-，
1 2
Ca
2+
,
1 3
PO43−
等，它们都带有 96500C 的电量。若某强电解质依下式电离
Mν + Aν − → ν + M z+ +ν − Az−
和Λm来计算离子的λB。应用这些公式时，均应以一个元电荷为基础来指定电解质和离子的 基本单元。
13.
α = Λm Λ∞m
式中。是弱电解质的电离度，Λm和Λm∞分别为弱电解质溶液的实际摩尔电导率和极限摩尔电
导率。此式是用电导法测定弱电解质电离常数的依据。它表明，可通过测定弱电解质溶液的
t+ = u+
t− u−
在多电解质溶液中，任意两种离子 i 和 j 的迁移数，不仅取决于它们的电迁移率，而且与它
们的浓度有关，
ti = uici
t j ujcj
其中ci和cj分别代表i和j的浓度，它们的基本单元应以一个元电荷为基础来指定。
4.
n(电解质↓)=n(离子迁出)
或
n(电解质↑)=n(离子迁入)
指定电解质和离子的基本单元。
物理化学第七章电化学
§7-2 离子的迁移数
通电前后各区域物质的量的变化情况：
上述结果表明： 电解后：三个区域的溶液都是电中性的 电解后，两电极附近的阴极区和阳极区中，浓度变化不相同。
Q u 1 ＝ n阴 Q_ u 3 式中 n阴 、 n阳 分别表示阴极区和阳极区内电解质克当量数（物质 的量）的减少。 2、离子的迁移数 某种离子的迁移数ti是指该离子迁移的电量Q+与通过溶液的总电 n阳
§7-1 电化学的基本概念和法拉第定律
如图所示：
§7-1 电化学的基本概念和法拉第定律
直流电源与两电极相连接，电流方向是电源外电路中由正极流 向负极，而电子流动的方向正好与之相反，是由电源外电路中由 负极流向正极。 电极反应 ：电子流到电极上，那么在电极上就会进行有电子得失 的化学反应 规定 ：发生氧化反应（也就是失去电子的反应）的电极就称为阳 极 发生还原反应（也就是得到电子的反应）的电极称为阴极。
m
§7—3 溶液的电导率和摩尔电导率
2、电导的测定，电导率和摩尔电导率的计算： 电导是电阻的倒数，因而可 电阻箱电阻 通过测定电解质溶液在某一 电导池中的电阻来确定其电 电可 导变 导，测定电阻可通过惠茨通 池电 电容 （wheatstone）电桥： 容（ 如图示： ）抵
消
A
D
阻待 测 电
B C
检零器
，这种离子的浓度反而降低了。
电解质实例： 1、两个惰性电极组成的电解池，假想可分为三个部分： 阴极区、中间区、阳极区 2、电解池中的溶液含有16克当量/mol的1—1型电解质。 3、通过电解池的总电量为4F（4mol F） 4、负离子的迁移速度U－是正离子迁移速度U+的3倍。
§7-2 离子的迁移数 如图所示：
物理化学_电化学
无论是原电池还是电解池，其共同的特点是， 无论是原电池还是电解池，其共同的特点是，当外 电路接通时： 电路接通时： 在电极与溶液的界面上有电子得失的反应发生； 在电极与溶液的界面上有电子得失的反应发生； 电子得失的反应发生 溶液内部有离子作定向迁移运动 离子作定向迁移运动。 溶液内部有离子作定向迁移运动。 极板与溶液界面上进行的化学反应电极反应 极板与溶液界面上进行的化学反应电极反应 两个电极反应之和为总的化学反应： 两个电极反应之和为总的化学反应： 原电池电池反应； 电解池 电解反应 原电池电池反应； 电解池电解反应 电池反应
AB Ex = EN AB′
9
§7.6 原电池热力学 1. 由E计算∆rGm 计算∆ 计算
例：Zn + CuSO4 === Cu + ZnSO4 恒温、恒压、可逆条件下： 恒温、恒压、可逆条件下： ∆ rGT , p = Wr′ 每摩尔电池反应所做的可逆电功为： 每摩尔电池反应所做的可逆电功为：
∆rGm
电池恒温可逆放电，吸热； 电池恒温可逆放电，吸热；
电池恒温可逆放电，放热。 电池恒温可逆放电，放热。
11
∆r H m = − ZFE + Qr
1) 可逆原电池
反应物
2) 电池外恒压反应
产物
过程(1): 过程
∆H=－ZFE＋Qr ＋
过程(2)： 过程 ： ∆H=Qp
过程(1)、 是状态函数) 过程 、(2) ∆H 相等 (因H是状态函数 因 是状态函数 与过程有关) 但 Qr ≠ Qp (因Q与过程有关 因 与过程有关 测E 和(∂E/∂T)p 可得到 Qp ∂ ∂
$
RT E=E − ln 2 F aZn2+ ⋅ pH2 / p$ aZn RT ln =E − 2F aZn2+
物理化学 第七章电化学总结
如果正、负离子荷电量不等，如果电极本身也发生反 应，情况就要复杂一些。
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（2）迁移数 transfer number 某种离子运载的电流与通过溶液的总电流之比 称为该离子的迁移数, 以t 表示。
即每有1mol Ag+被还原或1molAg沉积下来，通过的 电量一定为96500C
21
2+ + 2e对于电极反应：Cu = Cu
z=2, Q=96500C 时：
Q 96500 C 0.5mol zF 2 96500 mol 1 C
n(Cu ) (Cu )
n(Cu) (Cu) 0.5mol
49
3.摩尔电导率与浓度的关系
例1例2例3例4例5
0.04 HCl 0.03 0.02 NaOH
0.01
0 0
AgNO3 CH3COOH 0.5 1.0 1.5
•随着电解质浓度c降低, 离子间引力减小, 离子 运动速度增加,故摩尔 电导率m增大。
m/(S m2 mol-1)
c , F , v , m 。
F=L· e
=6.0221367×1023 mol-1×1.6022×10-19 C =96485.309 C· -1 mol
≈96500 C· -1 mol
19
对各种电解质溶液, 每通过96485.309C的电量,
在任一电极上发生得失1mol电子的反应, 同时相
对应的电极反应的物质的量亦为1mol（所选取的 基本粒子荷一价电）.
物理化学第七章 电化学
CdCl2 a Cd
Q Id t
t 电流表：指示测定时，电路中 的电流变化。
界面移动法可以较精确地测定离子迁移数，关键是如 何寻找一种指示溶液，能与被测溶液之间形成一清晰界面。 形成清晰界面的条件：
n电解后=该离子电解前的物质的量n电解前±该离子参与 电极反应的物质的量n反应±该离子迁移的物质的量n迁
移
由实验数据计算离子的迁移数时，如果所用电极也参加电极 反应时，应加以考虑。
例：用两个银电极电解AgNO3水溶液，在电解前，溶液中每1kg 水含43.50mnol AgNO3。实验后，银库仑计中有0.723mmol 的Ag 沉积。由分析知，电解后阳极区有23.14g水和1.390mmolAgNO3。 试计算t(Ag+)和t(NO3-)。 解：用银电极电解AgNO3溶液时，电极反应：
导电机理 电子导体：电子定向运动 离子导体：离子在溶液中定向迁移 电流流经导体 不发生化学变化 发生电解反应 温度升高 导电性下降 导电性上升
原电池和电解池的共同特点： 当外电路接通时在电极与溶液的界面上有电子得失的 反应发生，溶液内部有离子做定向迁移运动。
电极反应:把电极上进行的有电子得失的化学反应. 两个电极反应的总和对原电池叫电池反应，对电解池叫电解 反应。 注意：阴离子在阳极失去电子,失去电子通过外线路流向电源 正极.阳离子在阴极得到电子. 发生氧化反应的电极叫阳极,发生还原反应的电极叫阴极. 正负极依电势高低来定.
阳极：Ag→Ag++e阴极：Ag++e→Ag
电解前阳极区在23.14g水中有AgNO3为：
43.50 23.14 1.007mmol 1000
由库仑计中有0.723mmol的Ag沉积，则在电解池的阳极也有相 同数量的Ag被氧化为Ag+ 所以Ag+迁出阳极区的摩尔数为： (n电解前+n反应)-n电解后=1.007+0.723-1.390=0.340mmol
物理化学总结-电化学-思维导图
3.德拜-休克尔极限公式
7.4 电解质溶液的活 度、活度因子及德 拜-休克尔极限公式
化学可逆性 热力学可逆ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 电池的可逆含义
实际可逆性 电池的表示方法 1.可逆电池
电池电动势的定义 丹聂耳电池和韦斯顿标准电池
波根多夫对消法 2.电池电动势的测定
7.5 可逆电池及其电动势的测定
第七章 电化学
7.6 原电池热力学
2.原电池电动势的计算
3.液体接界电势及其消除 液接电势的计算
7.8 电极的种类
金属电极和卤素电极
1.第一类电极 氢电极
氧电极 酸性、碱性下氧电极反应
2.第二类电极
金属-难溶盐电极 金属-难溶氧化物电极
3.第三类电极 氧化还原电极
4.不同类型电极之间标准电极电势的 换算
7.9 原电池的设计
设计电池一般步骤（三步） 1.氧化还原反应 2.中和反应 3.沉淀反应 4.扩散过程——浓差电池 5.化学电源
柯尔劳施离子独立运动定律
4.离子独立运动 定律和离子的摩 尔电导率
计算弱电解质的解离度及解离常数
计算难溶盐的溶解度 5.电导测定的应用
电导滴定
7.3 电导、 电导率和 摩尔电导
平均离子活度 活度因子
1.平均离子活度和平均活度因子
定义：I=1/2∑（bB ZB^2 ） 求解
2.离子强度
内容lgγ±=—Az+｜z-｜ 适用范围：强电解质稀溶液
7.2 离子 的迁移数
电导G：G=1/R，单位S
强电解质 弱电解质
电导率与 溶液浓度 的关系
电导率，G=1/R=κA/l
1.定义
摩尔电导率Λm：在相距为单位长度的两平 行电极之间，放置有1 电解质溶液时的电导
物理化学电化学总结
物理化学电化学总结1. 引言物理化学电化学是研究化学过程中涉及电子转移的科学。
随着电子技术的发展，电化学的研究在科学和工程中扮演着重要的角色。
本文将总结物理化学电化学的基本概念、原理和应用。
2. 电化学基础电化学是研究电子转移和化学反应之间相互关系的学科。
它的基础是电解质溶液中的电离和电极上的电荷转移过程。
2.1 电解质溶液电解质溶液是指在溶解过程中离解成离子的化合物，如盐类、酸类和碱类。
在电解质溶液中，离子之间发生相互作用，并形成离子云。
这些离子可以通过电荷转移参与化学反应。
2.2 电极电极是电解质溶液中电子转移的场所。
根据电极上产生和接收电子的能力，可以将电极分为氧化剂和还原剂。
•氧化剂：具有高电子亲和性的物质，可接受电子，将其本身还原。
•还原剂：具有低电子亲和性的物质，可提供电子，将其本身氧化。
2.3 电池电池是利用化学能产生电能的装置。
它由正极、负极和电解质溶液组成。
电池中的化学反应将化学能转化为电能。
•正极：发生氧化反应的电极。
•负极：发生还原反应的电极。
3. 电化学过程电化学过程涉及到两个重要的过程：氧化和还原。
3.1 氧化反应氧化反应指物质失去电子而增加氧化态的过程。
氧化反应在正极发生，是电池中电荷转移的起点。
例如，铜（Cu）在溶液中氧化为二价铜离子（Cu2+）的反应方程式为：Cu -> Cu2+ + 2e-3.2 还原反应还原反应指物质获得电子而减少氧化态的过程。
还原反应在负极发生。
例如，二价铜离子（Cu2+）在负极还原成纯铜（Cu）的反应方程式为：Cu2+ + 2e- -> Cu3.3 电解电解是指通过外加电势将化合物分解成离子。
电解可以是非自发的，需要外加电势才能进行。
例如，将氯化钠溶液通过电解分解成氯离子和钠离子的反应方程式为：2NaCl -> 2Na+ + 2Cl-4. 应用电化学在许多领域都有广泛的应用，包括电池、腐蚀、电镀和电分析等。
4.1 电池电池是电化学最常见的应用之一。
物理化学第七章 电化学(72)
电解质溶液的电导率可以看着是相距1m的两电极间放置 体积为1m3的电解质溶液的电导。
（3）摩尔电导率m 摩尔电导率---单位浓度的电解质溶液的电导率， 单位为S· 2· -1 m mol
m c
例题：在291K时，浓度为10mol· -3 的CuSO 4 溶液的电导率为 m 0.1434 S· -1，试求CuSO4的摩尔电导率 m (CuSO4 ) 和 ( 1 CuSO4 ) m 2 1 的摩尔电导率 m ( CuSO4 ) 2 解： 0.1434S m1 m (CuSO4 ) 14.34 103 S m2 mol 1 c(CuSO4 ) 10mol m3
1 0.1434S m 1 m ( CuSO4 ) 7.17 103 S m 2 mol 1 1 2 2 10mol m 3 c( CuSO4 ) 2 注意：
1.计算时浓度c的单位应采用mol· -3表示。 m 2. 在使用摩尔电导率这个量时，应将浓度为c的物质的基本 单元置于 m 后的括号内，以免出错。
单位：m 2 · -1· -1 V s
u t u u
u t u u
已知OH－离子的迁移速度是K+离子的3倍。
通电后：
电解质溶液中各区仍保持电中性，中部溶液浓度不变，但是 阴、阳两极部的浓度互不相同，且两极部的浓度比原溶液都 有所下降，但降低程度不同。
离子电迁移过程中的规律：
2 t ( SO4 ) 1 t (Cu 2 ) 0.711
§7.3 电导、电导率和摩尔电Fra bibliotek率• 3.1 定义
（1）电导G 电导---电阻的倒数，单位为S
G 1
R
1S 11
1
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26
离子的电迁移现象
阳极 阴极
A
始态
B
r r +
4 mol 4mol
终态 阳极部
A 中部
B
阴极部
27
阳极
A
阴极 B
始态
r 3 + 3r
4mol 4 mol
终态
阳极部
A 中部
B
阴极部
28
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 入溶液的总电量。
A G l
称为电导率,是电阻率的倒数,单位为S·－1． m
1
l K cell A
39
电解质溶液的电导率是两极板面积A =1m2, 距离 l =1m时溶液的电导.
1m
1m 电导率示意图
40
标准 KCl 溶液的电导率 物质的量浓度 电导率 / Sm－1 c/moldm－ 3 273.15K 291.15K 298.15K 1 6.643 9.820 11.173 0.1 0.7154 1.1192 1.2886 0.01 0.07751 0.1227 0.14114
37
1. 定义
电导（electric conductance） 电导是电阻的倒数 1 U I G R , G R I U A l l G R R A l A
电导G与导体的截面积成正比，与导体的长度成 1 1S 1 反比，单位为S(西门子)。
38
电导率（electrolytic conductivity） 均匀导体在均匀电场中的电导 G 与导体截面积 A 成正比, 与其长度 l 成反比, 即
31
2. 测定迁移数的方法 (1)希托夫法
正(负离子迁出阳 阴)极区的物质的量 ) ( t (t ) 电极反应的物质的量
32
希托夫法测定离子迁移数装臵
33
电极反应的物质的量由电 量计的读数得出.
正(负)离子迁出阳(阴)极 区的量由电解前后溶液浓度 变化得出.
• 希托夫法测定离子迁移数
F=L· e
=6.0221367×1023 mol-1×1.6022×10-19 C =96485.309 C· -1 mol
≈96500 C· -1 mol
19
对各种电解质溶液, 每通过96485.309C的电量,
在任一电极上发生得失1mol电子的反应, 同时相
对应的电极反应的物质的量亦为1mol（所选取的 基本粒子荷一价电）.
49
3.摩尔电导率与浓度的关系
例1例2例3例4例5
0.04 HCl 0.03 0.02 NaOH
0.01
0 0
AgNO3 CH3COOH 0.5 1.0 1.5
•随着电解质浓度c降低, 离子间引力减小, 离子 运动速度增加,故摩尔 电导率m增大。
m/(S m2 mol-1)
c , F , v , m 。
I Q t I I Q Q I Q t I I Q Q
I As vc z F
I As vc | z | F
t t 1
凡影响离子运动速度的因素(如离子本性, 溶剂性质, 电解液的浓度, 温度等)都会影响离子迁移数.
Λm Λ A c
1.5
m
0
0.5
1.0
c B /mol dm 3
• 几种电解质的摩尔电导率对浓度 的平方根图 (298.15K)
柯尔劳施结论
51
0.04 HCl 0.03
3
4
5
电化学研究对象
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
电池
化学能
6
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。
( 1 CuSO 4 ) ，显然，在浓度相同时，含有1mol 2
CuSO4
溶
液的摩尔电导率是含有1mol
即：
( 1 CuSO 4 ) 溶液的2倍。 2
Λ (CuSO4 ) 2 m ( 1 CuSO4 ) Λ 2 m
为了防止混淆，必要时在 本单元。
Λm 后面要注明所取的基
45
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。
即每有1mol Ag+被还原或1molAg沉积下来，通过的 电量一定为96500C
21
2+ + 2e对于电极反应：Cu = Cu
z=2, Q=96500C 时：
Q 96500 C 0.5mol zF 2 96500 mol 1 C
n(Cu ) (Cu )
n(Cu) (Cu) 0.5mol
20
对于电极反应：Ag+ + e- = Ag z=1, Q=96500C 时：
Q 96500 C 1mol zF 1 96500 mol 1 C
n( Ag ) n( Ag ) ( Ag ) ( Ag )
n( Ag ) ( Ag ) 1mol n( Ag ) ( Ag ) 1mol
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
10
利用电能以发生化学反应的装臵称为电解池.
+ —
I 阳 (+)
e
外电源 阴(－)
电解池示意图
11
在电极上发生有电子得失的化学反应称为电极反应. 两个电极反应的总结果表示为电池反应.
阳极: 发生氧化反应的电极;
阴极: 发生还原反应的电极. 正极: 电势高的电极; 负极: 电势低的电极.
Michael Faraday (1791-1867)
15
法拉第定律的文字表述 ⒈ 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。 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，其物质的量相同，析 出物质的质量与其摩尔质量成正比。
16
第七章电化学
Electrochemistry
电能化学能
1
第七章电化学 Electrochemistry
7.1 电解质溶液的导电机理及法拉第定律P297 7.2 离子的迁移数 P301 7.3 电导、电导率和摩尔电导率 P306 7.4 电解质离子的平均活度和平均活度系数 P313 7.5 可逆电池及韦斯顿标准电池 P319 7.6 原电池热力学 P324 7.7 电极电势和液体接界电势 P327 7.8 电极的种类 P335 7.9 原电池的设计 P340 7.10分 解 电 压 P347 7.11极 化 作 用 P350 7.12电解时的电极反应 P354 2
阳极部电解质物质的量的减少 正离子所传导的电量(Q ) 2. 阴极部电解质物质的量的减少 负离子所传导的电量(Q ) 正离子的迁移速率(ν+) r = 负离子的迁移速率(ν-) r
如果正、负离子荷电量不等，如果电极本身也发生反 应，情况就要复杂一些。
29
（2）迁移数 transfer number 某种离子运载的电流与通过溶液的总电流之比 称为该离子的迁移数, 以t 表示。
法拉第定律的数学表达式
对于下面的电极反应表达式
氧化态 + z e－ 还原态
还原态 氧化态+ z e－
法拉第定律表示为
Q zF
17
法拉第定律
Q zF
z—电极反应的电荷数
反应进度
F —法拉第常数
18
法拉第常数在数值上等于1 mol元电荷的电
量。已知元电荷电量为1.60217733×10-19 C
41
摩尔电导率（molar conductivity）
在相距为单位距离的两个平行电导电极 之间，放置含有1 mol电解质的溶液，这时 溶液所具有的电导称为摩尔电导率Λm ，单 位为 S m2 mol1。
42
m
Vm
c
1mol c
单位间距 单位立方体
单位面积
电导率
摩尔电导率的定义
⒊电分析 ⒋生物电化学
7
7.1原电池和电解池P277
1.电解质溶液的导电机理 P277
两类导体
电子导体 离子导体
8
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.
9
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
43
将含1mol电解质的浓度为 3mol ·－3的溶液置于右图所 m 示的容器中, 填充高度为 1/3m.
故
1m
m = / 3mol · －3 m
(1/3)m
1m • 摩尔电导率与电导率关系示意图
对任一浓度c, 则有
m=/c
44
def
在表示电解质的摩尔电导率时, 应标明物质的基本 单元. 例如，对 CuSO溶液，基本单元可选为 或 CuSO4 4
阳离子迁向阴极
负 极
负载电阻
Zn
e2+
正 极
- 电源 +
阴 极 电解质溶液
Cu
2+
e
-
e
-
+