物理化学电解质溶液ppt课件

正极
负极
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原电池：化学能转化为电能的装置； 电解池：电能转化为化学能的装置。
正极(positive electrode)——电势高的电极 负极(negative electrode)——电势低的电极
阳极 (anode)——发生氧化作用的电极 阴极（cathode)——发生还原作用的电极
原电池 电解池
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5.2.3强电解质溶液电导率、摩尔电导率与浓度
电导率、摩尔电导率都是衡量电解质溶液导电能 力的物理量。溶液的浓度和电导率、摩尔电导率有着 什么样的关联呢？
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1.电导率与浓度的关系
强电解质溶液:κ随C的增加而升 高。当C增加到一定程度后，离 子相互作用加强，离子运动速率 降低，κ也降低，如H2SO4和 KOH溶液。
R
l ,G A
1
A l
电导率的定义
溶液电导G与电极截面积成正比，与两电极间距 离成反比。
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摩尔电导率Λm
两相距1m平行电极间，1mol 电解质溶液所具有的电导。
1mol电解质溶液的体积 V=1/c Λm =κ/c
图5-3源自文库摩尔电导率的定义
Λm的单位为S·m2·mol-1; c为溶液中电解质的浓度， 单位为mol·m-3。
中性盐:由于受饱和溶解度的限制， 浓度不能太高，如KCl。
κ/(Sm-1)
80
H2SO4
60
KOH
40
KCl
20
MgSO4
HAc
0
5
10
15
c/(moldm-3)
图5-5 电导率与浓度的关系
弱电解质溶液: κ随C变化不显著，因C增加使其电离度下降， 粒子数目变化不大，如醋酸。
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电导池常数（cell constant）
K cell
l A
单位是m-1
通常用已知电导率的KCl溶液注入电导池，测定
电阻后得到Kcell。
G
l A
KcellG
Kcell R
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例 5- 1
用一电解池在298K测得0.02mol.dm-3KCl溶液电 阻为82.4Ω，浓度为0.0050mol.dm-3的1/2K2SO4溶液 电阻为326Ω。试求（1)电导池常数Kcell；（2） 0.0050mol.dm-3的1/2K2SO4溶液电导率κ和摩尔电导 率Λm。
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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电能
电解池 原电池
化学能
电解质溶液是离子导电体，依靠溶液中离子迁 移而导电，导电的同时在电极上发生化学反应。
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5.1.1 电解质溶液的导电机理
阳 极 ： H2O 1 2O2+2H++2e-1
总 反 应 ： H2O12O2H2
1.电解池
阴 极 ： 2H +2e-1 H 2 阳 极 ：H2O 1 2O2+2H++2e-1
总 反 应 ： H2O1 2O2H2
2. 原电池
阳 极 ： H 2 2H +2e-1
阴 极 ：1 2O2+2H++2e-1 H2O
总 反 应 ：12O2H2H2O
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负极 正极
离子迁移率越大，该离子的迁移数就越大；
简言之：在电场中，哪种离子定向移动得越快， 该离子对电流的传输所做的贡献就越大。
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§5.2 电导及其应用
5.2.1 电导、电导率与摩尔电导率
电导(conductance) ：电阻的倒数，单位用S表示。 G=1/R
电导率：电阻率的倒数，单位是S•m-1。 κ= 1/ρ
电能
电解池 原电池
化学能
本章教学目标
理解原电池与电解池的异同点； 掌握离子迁移数、电导、电导率、摩尔电导率、 活度、离子平均活度和离子平均活度系数的概 念及计算；
了解离子独立运动定律； 掌握电导的应用。
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电化学是研究化学能和电能 之间相互转化规律的科学。
电能
电解池 原电池
化学能
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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。
qnZF 1.20g 396500C.mol11763.45C
197.0g/mol
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5.1.3 离子的电迁移
阴离子(anion)→阳极(anode) 阳离子(cation)→阴极(cathode)
阳 极
阴 极
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1.离子淌度
v U dE dl
:离子迁移速率
d E : 电势梯度
dl
式中U称为离子淌度，其物理意义是电势梯度为单 位数值时的离子迁移速率，其单位是m2·V-1·s-1。
离子淌度与离子的本性（离子半径、所带电荷）以 及溶液的黏度及温度有关。
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通入4mol 电 量 2.离子迁移数
迁移过程：q+ ＋│q－│ ＝ q
q V 1 q V
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通入4mol电量
迁移过程：q+ ＋ │q－│＝q
q V 3 q V
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定义：电解质溶液中各种离子的导电份额或导电百分数， 用tB 表示，tB无量纲。
MzzeM Az- zeA
qn z F
q—— 通过的电量（C） △n——发生反应的物质的量（mol） z——离子电荷数 F——法拉第常数（96485C.mol-1）
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例一：
通电于Au(NO3)3溶液，析出Au(s)=1.20g。已知M(Au)=197.0g/mol。 求通入电量。
解:
Au33eAu(s)
def
tB
qB / q
qB—B种离子传输的电量 q—通过溶液的总电量
对于只含有一种正离子和一种负离子的电解质溶 液而言，正、负离子的迁移数分别为
tqq q
tqq q
t+ + t- = 1
迁移数与淌度间的关系为
tUU U
tUU U
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离子迁移率反映出离子在一定电场条件下 的定向移动的快慢程度；
迁移数反映出离子承担运载电量的比例；
阳极 +
阴极 + -
原电池：负阳氧 电解池：正阳氧
结论： 失升氧，得降还;
正高负低，阳氧阴还; 电解池正阳负阴，原电池负阳正阴。
电解质溶液的导电机理： 在外电源电场的作用下，电解质溶液的正负离子
分别向两个电极移动，迁移到电极附近的离子分别在 两个电极上进行氧化或还原作用
5.1.2 法拉第定律
通过电极的电量正比于电极反应的物质的 量与电极反应电荷数的乘积
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5.2.2 电导的测定
R1为可变电阻，M为放有待测溶液 的电导池， RX 电阻待测
I 是频率在1000Hz左右的高频交流电源， G为高灵敏检流计。
接通电源后，移动C点，使DGC线路中无电流通过，即G
显示为零时，D和C两点电位降相等，电桥达平衡。根据几个
电阻之间关系就可求得待测溶液的电导。
R1 R3 Rx R4