物理化学：第08章_电解质溶液

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2020/11/12
例题
例题：
通电于 Au(NO3 )3 溶液，电流强度 I 0.025 A ，
析出 Au(s)=1.20 g 。已知 M (Au)=197.0 g mol-1。 求：
⑴ 通入电量 Q ；
⑵ 通电时间 t ；
⑶ 阳极上放出氧气的物质的质量。
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1.电解质溶液的导电机理
在原电池中
阳离子移向阴极
负
负载电阻
正
极
e-
Zn
极
Cu e-
e-
阳 Zn2+ Cu2+ 阴
极 SO24-
SO24- 极
ZnSO4溶液 CuSO4溶液
在阴极上发生还原的是
Cu2 aq 2e Cu(s)
阴离子迁向阳极 在阳极上发生氧化的是
Danill电池
阴极上发生还原作用
2H aq 2e H2(g)
电极上的反应次序由 离子的活泼性决定
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1.电解质溶液的导电机理
在电解池中
阳极上发生氧化作用
都用铜作电极
-
- 电源 +
e-
+
e-
Cu
Cu
Cu(s,电极) Cu2 aq 2e
阴极上发生还原作用
Cu2 aq 2e Cu(s)
பைடு நூலகம்
Zn s Zn2(aq) 2e
在电极上发生反应的先后由其性质决定
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1.电解质溶液的导电机理
在电解池中 用惰性电极
-
- 电源 +
e-
+
e-
Pt
Pt
Na 2SO4
电解池
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阳极上发生氧化作用
2H2Ol O2(g) 4H 4e
例题
解: 1 Au3+ e = 1 Au
3
3
OH
1 4
O2
1 2
H2O e
(1) Q zF 196500197.01.g20mgol-1 /3 Cmol1
= 1763 C
(2)
t
Q I
1763 C 0.025 A
7.05104
s
(3)
m(O2)
1 4
M
(O2)
=197.01g.20mgol1
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2. 法拉第定律
人们把在数值上等于1 mol元电荷的电荷量称 为Faraday常数，用F表示。
已知元电荷的电荷量 e 为1.60221019 C
F=L·e =6.022×1023 mol-1×1.6022×10-19 C
=96484.6 C·mol-1 ≈96500 C·mol-1
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§8.1 电化学中的基本概念和电解定律
原电池和电解池 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
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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。
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2. 法拉第定律
Mz ze M Az- ze A
取电子的得失数为 z，通入的电量为 Q，当反应 进度为 时，则电极上发生反应的物质的量n=为：
Q zF
或 Q zF
电极上发生反应的物质的质量 m 为：
m
nM
Q zF
M
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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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1.电解质溶液的导电机理
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
/
3
1 4
32.0
0.146
g
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2. 法拉第定律
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。
物理化学电子教案—第八章
电解
电能
电池
化学能
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第八章 电解质溶液
§8.1 电化学中的基本概念和电解定律 §8.2 离子的电迁移率和迁移数 §8.3 电解质溶液的电导 §8.4 电解质的平均活度和平均活度因子 §8.5 强电解质溶液理论简介
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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-
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1.电解质溶液的导电机理
在电解池中
-
- 电源 +
e-
+
e-
阴
阳
极
极
电解质溶液
电解池
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阳离子迁向阴极，在 阴极上发生还原作用
cation cathode
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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电解质溶液的导电机理及法拉第定律
• 电解质溶液的导电机理 • 法拉第电解定律
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1.电解质溶液的导电机理
*固体电解质，如 AgBr、PbI2 等，也属于离子导体，但 它导电的机理比较复杂，导电能力不高，本章以讨论电
解质水溶液为主。
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1.电解质溶液的导电机理
电解池
①
②
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)
CuSO4
电解池
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电极有时也可发生反应
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2. 法拉第电解定律
Faraday’s Law
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。 Q m 或 Q n
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。
阴离子迁向阳极，在 阳极上发生氧化作用
anion anode
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1.电解质溶液的导电机理
在电解池中
阳极上发生氧化作用
-
- 电源 +
e-
+
e-
2Cl aq Cl2(g) 2e
阴
阳
阴极上发生还原作用
极
极
CuCl2
Cu2 aq 2e Cu(s)
电解池
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