华东理工大学《物理化学》课件16.5 电解质溶液的传递性质
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解：
阴极：Au 3 3e Au(s)
阳
极
：3 2
H
2O
3e
3 4
O2 (g)
3H
z
3，Au ,
3 4
O2
Q nB nB (0) zF 1.20 3 96485C 1763C
B
197.0
例：用强度为0.025A的电流通过硝酸金(Au(NO3)3) 溶液，当阴极上有1.20gAu(s)析出时，试计算：(a) 通过了多少电量？(b)需通电多长时间？(c)阳极上将 放出多少体积氧气(STP)？已知Au(s)的摩尔质量为 197.0g.mol-1。
通过了多少电量？(b)需通电多长时间？(c)阳极上将
放出多少体积氧气(STP)？已知Au(s)的摩尔质量为
197.0g.mol-1。
解：
阴极：1 Au3 e 1 Au(s)
3
3
阳
极
：1 2
H
2O
e
1 4
O2 (g)
H
11 3 Au ~ 4 O2
nO2
1
4
1.20
mol
1 3
197.0
4.57 10-3 mol
解：
阴极：Au 3 3e Au(s)
阳
极
：3 H 2
2O
3e
3 4
O2 (g)
3H
z
3，Au
,
3 4
O2
t Q 1763 s 7.05 104 s I 0.025
例：用强度为0.025A的电流通过硝酸金(Au(NO3)3) 溶液，当阴极上有1.20gAu(s)析出时，试计算：(a)
离子
u
108
m2 s1 V 1
离子
u 108 m2 s1 V1
H+
36.25
OH
20.55
Li+
4.01
NH4+
7.61
Na+
5.19
1 2
Cu 2+
e
1 2
Cu
z 1
取Cu为B，B=1/2
1mol Cu →
ຫໍສະໝຸດ Baidu
Q nB nB (0) zF 2 96485C
B
取Cu/2为B，B=1
1mol Cu/2 →
Q nB nB (0) zF 1 96485C
B
2mol Cu/2 →
Q
nB nB (0) zF
B
2 1 96485C
通过了多少电量？(b)需通电多长时间？(c)阳极上将
放出多少体积氧气(STP)？已知Au(s)的摩尔质量为 197.0g.mol-1。 解：
阴极：Au 3 3e Au(s)
阳
极
：3 2
H
2O
3e
3 4
O2 (g)
3H
3 Au ~ 4 O2
nO2
3 1.20 mol 4 197.0
4.57 10-3 mol
Ⅱ.电解质溶液的传递性质
1
16.5 电解质溶液的导电机理
第一类导体 依靠自由电子导电 第二类导体 依靠离子的迁移与电极反应导电
KOH(阳极区)→ KOH (阴极区)
2
补充：Faraday电解定律
• Faraday法拉第归纳了多次实验的结果，于1833年 总结出了一条基本定律，称为Faraday电解定律， 即通电于电解质溶液后，在电极上物质发生化学 变化的物质的量与通入的电荷量成正比（电解第 一定律）；若将几个电解池串联，通入一定的电 荷量后，当选取的基本单元的荷电数都相同时， 在各个电解池的电极上发生化学变化的物质的量 都相等。（电解第二定律）
VO2 4.57 10-3 22.4 dm 3 0.102dm 3
16.6 离子的电迁移率和迁移数
1.离子的电迁移率 电迁移率 单位电场强度的离子迁移速度
uB def B / E
m 2V 1s1
m s1
V m-1
14
电流与电迁移率的关系
设电解质M X按下式解离
-
M X M Z X Z
d
a
v
c v
b
v v
电流与电迁移率的关系
+
15
-
+
d
a
v
c v
电量
b
v v
电流
vAsc z F
I Ascv z u EF
vAsc z F
I Ascv z u EF
I I I Asc (v z u v z u )EF
16
无限稀释时的电迁移率
25℃无限稀释时若干离子的电迁移率
根据法拉第电解定律，通过分析电解过程中 反应物（或生成物）在电极上物质的量的变化， 就可求出通入电荷量的数值。通常是在电路中串 联一个电解池，根据电解池中在阴极上析出金属 的物质的量来计算通入的电荷量，这种装置就称 为电荷量计或库仑计。
又称“电量计”。和电解槽一样，由阴、阳两电 极和电解液组成。当数值稳定的直流电通过时，在阴 极上就有正离子物质析出。银库仑计就是用铂电极放 在硝酸银溶液中所组成。电流通过后，在阴极上的电 极反应为银离子得到电子生成单质银，1F电量通过库 仑计可在阴极上析出1摩尔银(107.868克)，1C电量相 当于0.001118克银。
由电流通过的时间和所析出物质的质量，可准确 算出电流强度和在此时间内通过的电量。
根据电学上的有关计量关系，电流强度 I dQ
dt
若电流强度是稳定的， Q It
由电解质溶液的导电机理可知： 通过电解质溶液任一截面的电量 = 任一电极电极反 应的电量 = 通过银库仑计的电量 所以 银库仑计上 Ag 的物质的量 = 任一电极上任何与一 价离子相当的物质单元的物质的量
8
4OH 2H 2O + O2 + 4e
OH
1 2
H2O
+
1 4
O2
+ e
1mol H2O →
z4
z 1
取B=H2O，B=2
取B=H2O，B=1/2
Q 1mol 4F / 2
Q 1mol 1F /(1 / 2)
例：用强度为0.025A的电流通过硝酸金(Au(NO3)3) 溶液，当阴极上有1.20gAu(s)析出时，试计算：(a)
6
法拉第定律
当电流通过电解质溶液时，电极反应的反
应进度 与通过的电量 Q 成正比，与反应电
荷数 z 成反比。
nB nB (0) Q
B
zF
z—反应电荷数≠离子电荷数 zi 1mol元电荷的电荷量称为Faraday常数，用F表示
F Le 6.022 10 23mol 1 1.6022 10 19 C 96485 C mol 1 7
VO2 4.57 10-3 22.4 dm 3 0.102dm 3
例：用强度为0.025A的电流通过硝酸金(Au(NO3)3) 溶液，当阴极上有1.20gAu(s)析出时，试计算：(a) 通过了多少电量？(b)需通电多长时间？(c)阳极上将 放出多少体积氧气(STP)？已知Au(s)的摩尔质量为 197.0g.mol-1。
阴极：Au 3 3e Au(s)
阳
极
：3 2
H
2O
3e
3 4
O2 (g)
3H
z
3，Au ,
3 4
O2
Q nB nB (0) zF 1.20 3 96485C 1763C
B
197.0
例：用强度为0.025A的电流通过硝酸金(Au(NO3)3) 溶液，当阴极上有1.20gAu(s)析出时，试计算：(a) 通过了多少电量？(b)需通电多长时间？(c)阳极上将 放出多少体积氧气(STP)？已知Au(s)的摩尔质量为 197.0g.mol-1。
通过了多少电量？(b)需通电多长时间？(c)阳极上将
放出多少体积氧气(STP)？已知Au(s)的摩尔质量为
197.0g.mol-1。
解：
阴极：1 Au3 e 1 Au(s)
3
3
阳
极
：1 2
H
2O
e
1 4
O2 (g)
H
11 3 Au ~ 4 O2
nO2
1
4
1.20
mol
1 3
197.0
4.57 10-3 mol
解：
阴极：Au 3 3e Au(s)
阳
极
：3 H 2
2O
3e
3 4
O2 (g)
3H
z
3，Au
,
3 4
O2
t Q 1763 s 7.05 104 s I 0.025
例：用强度为0.025A的电流通过硝酸金(Au(NO3)3) 溶液，当阴极上有1.20gAu(s)析出时，试计算：(a)
离子
u
108
m2 s1 V 1
离子
u 108 m2 s1 V1
H+
36.25
OH
20.55
Li+
4.01
NH4+
7.61
Na+
5.19
1 2
Cu 2+
e
1 2
Cu
z 1
取Cu为B，B=1/2
1mol Cu →
ຫໍສະໝຸດ Baidu
Q nB nB (0) zF 2 96485C
B
取Cu/2为B，B=1
1mol Cu/2 →
Q nB nB (0) zF 1 96485C
B
2mol Cu/2 →
Q
nB nB (0) zF
B
2 1 96485C
通过了多少电量？(b)需通电多长时间？(c)阳极上将
放出多少体积氧气(STP)？已知Au(s)的摩尔质量为 197.0g.mol-1。 解：
阴极：Au 3 3e Au(s)
阳
极
：3 2
H
2O
3e
3 4
O2 (g)
3H
3 Au ~ 4 O2
nO2
3 1.20 mol 4 197.0
4.57 10-3 mol
Ⅱ.电解质溶液的传递性质
1
16.5 电解质溶液的导电机理
第一类导体 依靠自由电子导电 第二类导体 依靠离子的迁移与电极反应导电
KOH(阳极区)→ KOH (阴极区)
2
补充：Faraday电解定律
• Faraday法拉第归纳了多次实验的结果，于1833年 总结出了一条基本定律，称为Faraday电解定律， 即通电于电解质溶液后，在电极上物质发生化学 变化的物质的量与通入的电荷量成正比（电解第 一定律）；若将几个电解池串联，通入一定的电 荷量后，当选取的基本单元的荷电数都相同时， 在各个电解池的电极上发生化学变化的物质的量 都相等。（电解第二定律）
VO2 4.57 10-3 22.4 dm 3 0.102dm 3
16.6 离子的电迁移率和迁移数
1.离子的电迁移率 电迁移率 单位电场强度的离子迁移速度
uB def B / E
m 2V 1s1
m s1
V m-1
14
电流与电迁移率的关系
设电解质M X按下式解离
-
M X M Z X Z
d
a
v
c v
b
v v
电流与电迁移率的关系
+
15
-
+
d
a
v
c v
电量
b
v v
电流
vAsc z F
I Ascv z u EF
vAsc z F
I Ascv z u EF
I I I Asc (v z u v z u )EF
16
无限稀释时的电迁移率
25℃无限稀释时若干离子的电迁移率
根据法拉第电解定律，通过分析电解过程中 反应物（或生成物）在电极上物质的量的变化， 就可求出通入电荷量的数值。通常是在电路中串 联一个电解池，根据电解池中在阴极上析出金属 的物质的量来计算通入的电荷量，这种装置就称 为电荷量计或库仑计。
又称“电量计”。和电解槽一样，由阴、阳两电 极和电解液组成。当数值稳定的直流电通过时，在阴 极上就有正离子物质析出。银库仑计就是用铂电极放 在硝酸银溶液中所组成。电流通过后，在阴极上的电 极反应为银离子得到电子生成单质银，1F电量通过库 仑计可在阴极上析出1摩尔银(107.868克)，1C电量相 当于0.001118克银。
由电流通过的时间和所析出物质的质量，可准确 算出电流强度和在此时间内通过的电量。
根据电学上的有关计量关系，电流强度 I dQ
dt
若电流强度是稳定的， Q It
由电解质溶液的导电机理可知： 通过电解质溶液任一截面的电量 = 任一电极电极反 应的电量 = 通过银库仑计的电量 所以 银库仑计上 Ag 的物质的量 = 任一电极上任何与一 价离子相当的物质单元的物质的量
8
4OH 2H 2O + O2 + 4e
OH
1 2
H2O
+
1 4
O2
+ e
1mol H2O →
z4
z 1
取B=H2O，B=2
取B=H2O，B=1/2
Q 1mol 4F / 2
Q 1mol 1F /(1 / 2)
例：用强度为0.025A的电流通过硝酸金(Au(NO3)3) 溶液，当阴极上有1.20gAu(s)析出时，试计算：(a)
6
法拉第定律
当电流通过电解质溶液时，电极反应的反
应进度 与通过的电量 Q 成正比，与反应电
荷数 z 成反比。
nB nB (0) Q
B
zF
z—反应电荷数≠离子电荷数 zi 1mol元电荷的电荷量称为Faraday常数，用F表示
F Le 6.022 10 23mol 1 1.6022 10 19 C 96485 C mol 1 7
VO2 4.57 10-3 22.4 dm 3 0.102dm 3
例：用强度为0.025A的电流通过硝酸金(Au(NO3)3) 溶液，当阴极上有1.20gAu(s)析出时，试计算：(a) 通过了多少电量？(b)需通电多长时间？(c)阳极上将 放出多少体积氧气(STP)？已知Au(s)的摩尔质量为 197.0g.mol-1。