摩尔电导率
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2009年4月2日
即是有1mol Ag+ 被还原，有1mol Ag 沉积了下来 。 (2) 电极反应 Cu = Cu2+ + 2e - ( 用Cu 作阳极，电解CuSO4 时的反应)， 若电量为 Q = 96500 C。
Q 96500C z 2 0.5mol -1 zF 2 96500C mol
2 2
若电量为 Q = 96500 C，因为 z = 1 ，所以：
Q 96500C 1 mol -1 zF 1 96500C mol
n(C u) n(C u) ν (C u) 0.5 1mol 0.5mol ν (C u)
需要说明的是，法拉第定律虽然是由研究电解时得出的， 但它对原电池放电过程的电极反应也适用。 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。 2009年4月2日
3. 离子的电迁移现象
1）离子迁移数的定义
离子在电场作用下的运动称为电迁移。以下结合 图例，介绍电迁移过程，并引出离子迁移数概念。
2009年4月2日
通电前(a): 各区均含有 6 mol 阴离子(-)和阳离子(+)
通电4mol F : 电极反应(b)：阴, 阳极分别发生 4 mol 电 子还原及氧化反应
所以阴、阳离子运动速度的不同，决定了它们迁移的电 量不同，也决定了离子迁出相应电极区的物质的量的不同。
定义：某离子运载的电流与通过溶液的总电流之比为该离 子的迁移数。记号为 t 。 若溶液中只有一种阳离子及一种阴离子，I+ 、 I- 及 I 分 别表示阳离子、阴离子运载的电流及总电流，则有：
2009年4月2日
2009年4月2日
溶液中(c)：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
在溶液任一截面上都有 3 mol 阳离子与 1 mol 阴 离子相对通过,所以任一截面上通过的电量都是 4F 。
2009年4月2日
观看 动画
2009年4月2日
2009ห้องสมุดไป่ตู้4月2日
§5.2 电导及电导测定的应用
1. 定义
(1)电导(G): 电阻 R 的倒数
G 1 /R
1
单位为S(西门子)， ( 1S=1Ω-1) (2)电导率(κ): 电阻率 的倒数
是相距为1m, 面积为1m2的两个平行板电极之间充满 电介质溶液时的电导。它的单位为 S . m-1 。
阴、阳离子迁移的电量占通过溶液总电量的分数→迁移数
2009年4月2日
注
正极:电势高 负极:电势低
电解池
阳极 阴极
正极 负极
原电池
阳极 阴极
负极 正极
2009年4月2日
2. 法拉第 (M.Faraday) 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
无论对阴极上的反应：氧化态 + z e - = 还原态 还是对阳极上的反应：还原态 = 氧化态 + z e -
第五章 电化学
2009年4月2日
电化学科学的定义（The definition of electrochemistry）
电化学是研究电现象和化学现象之
间的关系及电能和化学能相互转化
规律的一门科学。
2009年4月2日
§ 5.1 电解质溶液的导电机理及法拉第定律
1. 电解质溶液的导电机理
电子导体(金属等)导电机理: 自由电子的定向运动，导体本身不发生任何化学变化。 离子导体(电解质溶液等)导电机理: 离子的定向运动，导电同时发生电极反应。
所谓“电极反应”，即是:
电极上进行的 得失电子的反应 阳极: 失去电子，发生氧化反应的电极 阴极: 得到电子，发生还原反应的电极 2009年4月2日
电池反应: 两个电极反应的总和。
而正负极由电位高低来确定： 电位高的电极为正极；电位低的电极为负极。 而且在回路中任一截面，无论是金属导线、电解质溶液， 还是电极与溶液间的界面，在相同时间内，必然通过相同的电 量。 由 电解质溶液导电 = 电极反应 + 离子定向迁移，引出： 电极反应的物质的量与通过的电量的关系 → 法拉第定律；
均有下式 ： Q
nB z B F
其中：Q --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；
F -- 法拉第常数; F = Le = 96485.309 C/mol 2009年4月2日
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。
2009年4月2日
电阻与电阻率的关系是： R
l As
电导与电导率的关系是： G κ
As l
3.7.2
其中，As 为导体截面积，l 为导体长度。 显然，溶液的电导率 与电解质的浓度 c 有关。 对于强电解质，溶液较稀时， 电导率近似与浓度成正比；浓度很 大时，因离子间相互作用，电导率 增加缓慢，并经过一个极大值后下 降。
n(C u) n(C u) ν (C u) 1 0.5mol 0.5mol ν (C u)
请注意： 的值与反应方程写法有关，但是反应的物质的 量与反应方程写法无关。 2009年4月2日
在本例中，若把电极反应写作： 1 Cu 1 Cu 2 e
I Q υ u t I I Q Q υ υ u u
I Q υ u t I I Q Q υ υ u u
显然有: t t 1
u – 电迁移率(亦称为离子淌度): 电场强度E=1V/m时的 离子运动速度。
实例：
(1) 电极反应：Ag+ + e- = Ag (电解AgNO3溶液时的阴极反应）
因为 z = 1，所以若通过电量 Q = 96500 C ，
Q 96500C 1mol -1 zF 1 96500C mol
1 mol n(Ag) n(Ag ) n(Ag) ν(Ag) n(Ag ) ν(Ag ) 1 mol ν(Ag) ν(Ag )
即是有1mol Ag+ 被还原，有1mol Ag 沉积了下来 。 (2) 电极反应 Cu = Cu2+ + 2e - ( 用Cu 作阳极，电解CuSO4 时的反应)， 若电量为 Q = 96500 C。
Q 96500C z 2 0.5mol -1 zF 2 96500C mol
2 2
若电量为 Q = 96500 C，因为 z = 1 ，所以：
Q 96500C 1 mol -1 zF 1 96500C mol
n(C u) n(C u) ν (C u) 0.5 1mol 0.5mol ν (C u)
需要说明的是，法拉第定律虽然是由研究电解时得出的， 但它对原电池放电过程的电极反应也适用。 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。 2009年4月2日
3. 离子的电迁移现象
1）离子迁移数的定义
离子在电场作用下的运动称为电迁移。以下结合 图例，介绍电迁移过程，并引出离子迁移数概念。
2009年4月2日
通电前(a): 各区均含有 6 mol 阴离子(-)和阳离子(+)
通电4mol F : 电极反应(b)：阴, 阳极分别发生 4 mol 电 子还原及氧化反应
所以阴、阳离子运动速度的不同，决定了它们迁移的电 量不同，也决定了离子迁出相应电极区的物质的量的不同。
定义：某离子运载的电流与通过溶液的总电流之比为该离 子的迁移数。记号为 t 。 若溶液中只有一种阳离子及一种阴离子，I+ 、 I- 及 I 分 别表示阳离子、阴离子运载的电流及总电流，则有：
2009年4月2日
2009年4月2日
溶液中(c)：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
在溶液任一截面上都有 3 mol 阳离子与 1 mol 阴 离子相对通过,所以任一截面上通过的电量都是 4F 。
2009年4月2日
观看 动画
2009年4月2日
2009ห้องสมุดไป่ตู้4月2日
§5.2 电导及电导测定的应用
1. 定义
(1)电导(G): 电阻 R 的倒数
G 1 /R
1
单位为S(西门子)， ( 1S=1Ω-1) (2)电导率(κ): 电阻率 的倒数
是相距为1m, 面积为1m2的两个平行板电极之间充满 电介质溶液时的电导。它的单位为 S . m-1 。
阴、阳离子迁移的电量占通过溶液总电量的分数→迁移数
2009年4月2日
注
正极:电势高 负极:电势低
电解池
阳极 阴极
正极 负极
原电池
阳极 阴极
负极 正极
2009年4月2日
2. 法拉第 (M.Faraday) 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
无论对阴极上的反应：氧化态 + z e - = 还原态 还是对阳极上的反应：还原态 = 氧化态 + z e -
第五章 电化学
2009年4月2日
电化学科学的定义（The definition of electrochemistry）
电化学是研究电现象和化学现象之
间的关系及电能和化学能相互转化
规律的一门科学。
2009年4月2日
§ 5.1 电解质溶液的导电机理及法拉第定律
1. 电解质溶液的导电机理
电子导体(金属等)导电机理: 自由电子的定向运动，导体本身不发生任何化学变化。 离子导体(电解质溶液等)导电机理: 离子的定向运动，导电同时发生电极反应。
所谓“电极反应”，即是:
电极上进行的 得失电子的反应 阳极: 失去电子，发生氧化反应的电极 阴极: 得到电子，发生还原反应的电极 2009年4月2日
电池反应: 两个电极反应的总和。
而正负极由电位高低来确定： 电位高的电极为正极；电位低的电极为负极。 而且在回路中任一截面，无论是金属导线、电解质溶液， 还是电极与溶液间的界面，在相同时间内，必然通过相同的电 量。 由 电解质溶液导电 = 电极反应 + 离子定向迁移，引出： 电极反应的物质的量与通过的电量的关系 → 法拉第定律；
均有下式 ： Q
nB z B F
其中：Q --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；
F -- 法拉第常数; F = Le = 96485.309 C/mol 2009年4月2日
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。
2009年4月2日
电阻与电阻率的关系是： R
l As
电导与电导率的关系是： G κ
As l
3.7.2
其中，As 为导体截面积，l 为导体长度。 显然，溶液的电导率 与电解质的浓度 c 有关。 对于强电解质，溶液较稀时， 电导率近似与浓度成正比；浓度很 大时，因离子间相互作用，电导率 增加缓慢，并经过一个极大值后下 降。
n(C u) n(C u) ν (C u) 1 0.5mol 0.5mol ν (C u)
请注意： 的值与反应方程写法有关，但是反应的物质的 量与反应方程写法无关。 2009年4月2日
在本例中，若把电极反应写作： 1 Cu 1 Cu 2 e
I Q υ u t I I Q Q υ υ u u
I Q υ u t I I Q Q υ υ u u
显然有: t t 1
u – 电迁移率(亦称为离子淌度): 电场强度E=1V/m时的 离子运动速度。
实例：
(1) 电极反应：Ag+ + e- = Ag (电解AgNO3溶液时的阴极反应）
因为 z = 1，所以若通过电量 Q = 96500 C ，
Q 96500C 1mol -1 zF 1 96500C mol
1 mol n(Ag) n(Ag ) n(Ag) ν(Ag) n(Ag ) ν(Ag ) 1 mol ν(Ag) ν(Ag )