工程化学第三章电化学基础
第3章电化学体系的质量传递和电流分布3(新)-PPT文档资料
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在阴极附近,离子因参与电极反应,消耗太快来不及补充, 此时造成之过电压称为浓度过电压。
若要使离子顺利通过某种能量障碍而达到电极参加反应 所须要之过电压称为活化过电压,
总过电压是浓度过电压与活化过电压之总和,是用来测量 电极极化程度之指标.
过电位与电流密度的关系
活化控制条件下: 电荷传递活化引起的电极极化 η = E-Ee = a+blg j
扩散控制条件下:反应物供给迟缓引起的电极极化
混合控制条件下
文献中已经给出不同电极体系的二次电流分布计算结果(参阅文献 [35]及其引文)
Wagner数
二次电流分布
✓ 分散能力由实际电流分布和一次电流分布的相对 偏差表示。镀层在零件上的均匀分布的能力越高 ,该电镀溶液的分散能力就越好。
✓ 分散能力所涉及的是宏观轮廓面的镀层分布情 况,影响分散能力的因素主要有几何因素的影 响(零件不同部位离阳极的距离)和电化学因 素(阴极极化度和溶液的电导率)。
✓ 对微观表面镀层分布,可采用整平能力的概念
电化学工程基础
第3章 电化学体系 的质量传递和电流分布
主讲人: 詹世景
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3.5 二维电极上的电流分布与电位分布
3.5.1 概述
电流分布的一般特点
3.5.2 一次电流分布
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 改变一次电流分布的方法
由前述电场基本理论得知,一次电流分布完全取决于镀槽 之几何形状.亦即阴阳极之距离、大小、形状都会影响其 电流分布.
由于电流大小和阴阳极间之距离成反比,在电极极化作用 下,相当于增加了阴阳极之距离.此距离双称为特征长度
因为此种效应,二次电流或多或少将可减少一次电流不均 匀的现象.
《工程化学》课程大纲
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《工程化学》课程教学大纲一、课程名称(中英文)中文名称:工程化学英文名称:Engineering Chemistry二、课程编码及性质课程编码:0701812课程性质:专业选修课程,限定选修课三、学时与学分总学时:32学分:2.0四、先修课程无五、授课对象本课程面向材料成型及控制工程专业学生开设,也可以供电子封装技术专业学生选修。
六、课程教学目的(对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用)本课程教学目的主要包括:1. 掌握基础化学理论知识,拓宽视野,提高科学素质,学会用化学的眼光看世界;2. 了解化学学科的概貌,并能够运用化学的理论、观点和方法正确认识和解决社会和生活中遇到的问题;3. 了解材料制备、加工和使用过程中的基本化学问题,掌握基本化学原理和规律,能够运用化学基础理论解决材料工程技术中的相关化学问题。
表1 课程目标对毕业要求的支撑关系七、教学重点与难点:教学重点:1)从微观粒子的运动出发,讲授原子、分子以及晶体的结构,原子、分子之间相互作用与材料性能之间的关系;2)重点讲授热力学基本定律以及化学反应热,如何判断化学反应的方向和限度,反应速率及其影响因素;3)重点学习溶液的通性以及溶液中的各种离子平衡,如何利用平衡关系实现沉淀的溶解和转化,电化学基础理论和反应方向的判断,如何避免金属的腐蚀。
4)重点学习的章节内容包括:第2章“物质结构基础”(7学时)、第3章“化学热力学初步”(8学时)、第4章“溶液化学与离子平衡”(7学时)、第6章“电化学与金属腐蚀”(6学时)。
教学难点:1)通过本课程学习,要求掌握复杂体系和条件下的化学反应和平衡关系,通过各章节内容的融会贯通,能够分析和解决实际化学反应中可能遇到的具体问题。
八、教学方法与手段:(1)采用现代化教学方法(含PPT演示,影像资料等),讲授物质结构基本理论和化学反应的基本规律,突出化学原理的应用和重要性;(2)随机组织学生围绕某个具体主题进行交流讨论等方式,进行课堂互动,吸引学生的注意力、激发学生的学习热情,提高学生的学习效果。
应用电化学基础部分
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蓄电池种类、特点及应用领域
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种类
蓄电池主要包括铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子 电池等。
特点
各类蓄电池具有不同的特点,如铅酸电池成本低、容量大 ,但能量密度低、寿命短;锂离子电池能量密度高、无记 忆效应,但成本高、安全性有待提高。
应用领域
蓄电池广泛应用于交通、通信、电力、军事等领域。如电 动汽车、手机、笔记本电脑等便携式电子设备中多使用锂 离子电池。
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界面现象与双电层理论
界面现象
界面现象是指发生在两种不同物相之间的界面上的特殊物理化学现象,如吸附、润湿、电势差等。
双电层理论
双电层理论是描述电极/电解质溶液界面结构和性质的重要理论。该理论认为,在电极/电解质溶液界 面上存在一个由紧密层和分散层组成的双电层结构,其中紧密层与电极表面紧密结合,分散层则相对 松散。这种双电层结构对电极过程的进行和电极性能有着重要影响。
导电机制
电解质溶液的导电机制主要是通过离子在电场作用 下的定向移动来实现的。溶液中的正负离子在电场 作用下分别向相反方向移动,形成电流。
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电极过程动力学基础
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电极过程
电极过程是指发生在电极/电解质溶液 界面上的电荷转移、物质转化和能量 转换等过程。
动力学基础
电极过程的动力学基础主要包括电极 反应的速率控制步骤、反应机理、反 应速率常数等。这些参数决定了电极 过程的快慢和效率。
烯烃电氧化反应
通过电化学氧化将烯烃转化为环氧化 合物,具有原子经济性高、环境友好 等特点。
羧酸衍生物电脱羧反应
通过电化学脱羧方法将羧酸衍生物转 化为相应的烃类或醇类化合物,具有 步骤简单、产率高等特点。
工程化学课程教学大纲
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工程化学课程教学大纲英文名称:Engineering Chemistry 课程编码:10110010学时:32/6 学分:2课程性质:公共必修课课程类别:理论课先修课程:开课学期:第一学期适用专业:机械工程学院、电气工程学院、信息工程学院、理学院、建工学院等一、课程的性质与任务工程化学是机械学院、电气学院、信息学院、理学院、车辆学院、建工学院等学院学生必修基础课程,工程化学从物质的化学组成、化学结构和化学反应出发,密切联系现代工程技术中遇到的如材料的选择和寿命、环境的污染与保护、能源的开发与利用、信息传递、生命科学发展等有关化学问题,深入浅出地介绍有现实应用价值和有潜在应用价值的基础理论和基本知识,使学生在今后的实际工作中能有意识地运用化学观点去思考、认识和解决问题。
二、教学目标与要求工程化学课程内容共分六章,第一章物质的聚集状态;第二章化学反应原理;第三章水溶液中的离子平衡;第四章电化学基础;第五章物质结构基础;第六章化学与人类的进步。
通过本课程的学习,使机械学院、电气学院、信息学院、理学院、车辆学院、建工学院等学院学生掌握化学基础知识,为进一步提高专业素质训练奠定基础。
三、课程的基本内容与教学要求第一章物质的聚集状态[教学目的与要求]:理解系统、环境概念;掌握“物质的量”的符号、单位及有关计算;理解反应进度的概念,掌握化学计量数正、负值的确定。
理解各类晶体名称、晶格结点上粒子及其作用力、熔点、硬度、延展性、导电性,掌握溶液的蒸汽压下降、凝固点下降、沸点上升和产生渗透压的原因;了解等离子态的形成和组成,了解大气湿度概念和相对湿度的计算,掌握酸雨的pH值范围,理解温室气体和温室效应,理解臭氧层出现空洞原因、危害和预防措施。
[本章主要内容]:1.1化学基本概念1.2气体、等离子体1.3液体和水污染1.4固体、固体废弃物污染及治理[本章重点]:1.分子、原子、元素、系统、环境、相、气体、等离子体等基本概念2.稀溶液的通性3. 晶体类型[本章难点]:1.稀溶液的通性2.过渡型晶体第二章化学反应原理[教学目的与要求]:明确焓变和内能的变化是不同过程中系统变化时总能量的改变,理解Qp,Qv,ΔrH,Δf H m(H2O),ΔrHθm等各符号的名称、意义,了解ΔG在化学反应中的意义,理解其作为反应自发性判据,理解ΔrHθm(T)≈ΔrHθm(298.15),ΔrSθm(T)≈ΔrSθm(298.15),掌握ΔrGθm(T), ΔrG(298.15), ΔrGm的计算方法。
大一工程化学基础知识点总结图
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大一工程化学基础知识点总结图工程化学作为一门综合性的学科,对于大一工科学生来说是一门非常重要的基础课程。
它涵盖了很多的知识点,包括物理化学、有机化学、无机化学等等。
为了帮助大家更好地掌握和理解这门学科,我总结了一份大一工程化学基础知识点总结图,希望对大家学习和复习有所帮助。
一、物理化学1. 热力学- 热力学定律- 热力学过程- 熵、焓、自由能等基本概念- 热力学循环- 理想气体状态方程等2. 化学平衡- 化学反应速率- 化学平衡条件- 平衡常数- 平衡常数计算- 酸碱平衡等3. 电化学- 电解质- 电极反应- 电解电池- Faraday定律- 电解水等二、有机化学1. 有机化合物- 结构与性质- 烃类、醇类、醛酮类、羧酸类等的命名与性质- 多官能团化合物的命名与性质 - 有机反应的基本类型与机理2. 有机合成- 重要有机反应- 化学反应机理- 手性化合物- 有机合成策略等三、无机化学1. 元素周期表- 周期规律- 元素分类- 化学键与价态- 元素的重要性质与应用2. 无机化合物- 离子化合物- 配位化合物- 配位键理论- 硅酸盐与无机酸碱等四、实验室技能1. 实验室安全- 实验室常见安全知识- 实验室常见事故与处理方法2. 实验操作- 基本实验仪器与操作- 实验记录与数据处理- 常见实验技巧与注意事项以上只是大一工程化学基础知识点总结图的一部分内容,每个知识点都涉及了很多细节和专业名词。
通过学习和熟悉这些知识点,我们可以建立起工程化学的基础框架,为今后进一步深入学习和研究打下坚实的基础。
除了学习课堂上的理论知识,我们还可以通过做一些相关的实验来加深理解和应用。
实验室技能的掌握对于我们未来的工作和研究也是非常重要的。
总之,大一工程化学基础知识点总结图是帮助我们系统、全面地掌握工程化学知识的重要工具。
通过不断地学习和复习,我们可以提高对工程化学的理解和应用能力,为今后的发展打下坚实的基础。
希望大家都能够善用这一工具,努力学习,取得优异的成绩。
高中电化学基础教案
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高中电化学基础教案
教学目标:
1. 了解电化学的基本概念和原理;
2. 掌握电化学电池的构成和工作原理;
3. 能够解释电解质溶液中的电解现象;
4. 掌握通过电化学方法制备金属的原理和操作方法。
教学重点:
1. 电化学基本概念;
2. 电化学电池的构成和工作原理;
3. 电解质溶液中的电解现象;
4. 通过电化学方法制备金属的原理和操作方法。
教学准备:
1. 教师准备相关的教学资料和教学实验器材;
2. 学生预习相关知识,做好课前准备;
教学过程:
1. 导入:简要介绍电化学的基本概念和重要性,引出本节课的学习内容;
2. 讲解电化学基本概念:电化学的定义、电化学反应、电化学电池的构成等;
3. 讲解电化学电池的工作原理:单质电池、电解质电池的原理和实际应用;
4. 实验操作:实验中演示电解质溶液中的电解现象,让学生亲自操作,观察实验现象;
5. 引导讨论:通过实验现象引导学生讨论电解质溶液中的电解过程;
6. 讲解金属制备原理:介绍通过电化学方法制备金属的原理和操作方法;
7. 总结:对本节课的学习内容进行总结,并布置相关作业。
教学扩展:
1. 可以组织学生进行小组讨论,进一步深化对电化学基础知识的理解;
2. 可以让学生自主设计电化学实验,培养其实验设计和分析能力;
3. 可以邀请专业人士或学者进行讲座,拓展学生对电化学领域的认识。
教学反思:
1. 强化实验教学,让学生通过实践感受电化学知识的魅力;
2. 多种教学手段结合,提高教学效果;
3. 关注学生的学习过程,及时调整教学方法,使学生能够轻松理解和掌握知识。
《工程化学》课程标准---60
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《工程化学》课程标准---60南京信息职业技术学院《工程化学》课程标准课程代码:*********适用专业:电子电路设计与工艺编制单位:微电子学院理解各种溶液性质,建立工作也正确选择和维护概念;理解原电池及电解池的工作原理,建立电镀工程应用的概念;掌握根据化学反应方程式进行浓度、质量等相关计算,建立工程应用中相关量计算概念;掌握各种溶液pH值的计算,建立工艺条件设置和控制概念。
2、技能目标能熟练判断化学反应的方向,能熟练使用化学反应方向判据指明工程应用中化学反应能否进行依据。
能熟练分析化学反应平衡和速率,能根据影响化学反应速率和化学平衡的因素来改变生产中化学反应的速率。
能熟练计算溶液的质量、浓度、体积及pH值,能熟练使用玻璃容器进行溶液配制,能熟练调配各种溶液pH值,并能根据具体工程应用要求,综合运用所学专业知识改良和设计新的工作液,对工作液进行基本维护。
3、素质养成目标通过工程应用中化学知识的学习,提高学生对化学反应方向、速率及工艺操作的认知,培养学生对事物科学规律的认知能力,养成实事求是、科学求真的工作态度。
通过分组自主完成实验项目,培养学生方案设计及实践实施能力,凝聚学生团队协作精神和沟通交流能力。
4、证书目标加强专业知识课程学习,完成岗位能力课后,以获得印制电路等级工证书。
五、参考学时60 学分 4六、设计思路《工程化学》课程内容选择上是依据印制电路行业企业的调研,参照印制电路等级工职业技能鉴定规范、兼顾企业岗位就业群需要,并通过解析化学镀、蚀刻、电镀等印制电路湿法制造岗位群的典型工作任务获得。
《工程化学》课程内容选取的原则是“知识以够用为度”。
化学有很多学科分支,在印制电路湿法制造工艺及材料分析与检测、表面处理与镀覆、印制电路技术课程中会用到的化学知识点进行讲解,重讲结果和应用,少讲或不讲公式推导和知识体系。
在印制电路工程工艺应用及相关后续课程中,需要知道如下内容:1)反应朝哪个方向进行?为此选取了化学热力学:讲清化学反应方向的应用判断;2)反应的快慢及影响因素?选取了化学动力学:讲清化学反应速率的影响和判断;3)工作液的如何工作?选取了溶液:讲清溶液的配制,化学、电化学反应原理及应用;4)工作中面临的许多物质是有机物:选取了有机物与高聚物:介绍岗位常用的有机物及高聚物的性质5)我们的工作岗位会对环境产生什么影响?选取了环境化学:了解环境现状,了解工作液会对环境造成什么影响。
大一工程化学必过知识点
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大一工程化学必过知识点工程化学是工程学科中的一个重要分支,涉及到诸多基本理论和实际应用知识点。
作为大一学生,掌握工程化学的必过知识点,对于未来学习和实践都具有重要的意义。
本文将为你详细介绍大一工程化学必过的知识点。
一、物质的性质与结构1. 原子结构:原子的组成和构造,元素周期表的基本结构,质子、中子、电子的性质和作用等。
2. 分子结构:分子的组成和构造,键的类型和性质,化学键的形成和断裂等。
3. 物质的物理性质:密度、熔点、沸点、溶解性等与物质结构和分子间相互作用有关的性质。
4. 物质的化学性质:氧化还原反应、酸碱中和反应、配位反应等与物质结构和分子间相互作用有关的性质。
二、溶液与溶剂1. 溶液的定义与分类:饱和溶液、过饱和溶液、不饱和溶液等。
2. 溶剂的选择与性质:极性溶剂与非极性溶剂的区别,常用溶剂的性质与应用场景。
3. 溶解与溶解度:溶质在溶剂中的溶解过程,溶解度的影响因素等。
4. 溶液浓度计算:质量浓度、摩尔浓度、体积浓度等不同浓度计量方式的应用与计算。
三、化学反应与热力学1. 化学反应速率:化学反应速率的定义与计量,反应速率与反应物浓度和反应温度的关系。
2. 化学平衡与平衡常数:反应的正向反应和逆向反应,平衡常数与反应物浓度的关系,平衡常数的计算方法等。
3. 热力学基本概念:焓、熵、自由能的定义与意义,热力学第一定律和第二定律的表述和应用,热力学循环等。
四、电化学1. 电解与电解质:电解与非电解质的区别,电解质的种类和离子导电性原理。
2. 电极电势:标准电极电势的概念与测定方法,电极电势与反应方向的关系。
3. 电化学反应:电解、电池工作原理,电化学反应的方程式和计算。
五、化学平衡与动力学1. 平衡常数与反应速率:平衡常数与反应速率的关系,平衡常数对反应方向和速率的影响。
2. 酸碱中和反应:酸碱中和反应的定义和特征,酸碱中和反应的计算和应用。
3. 配位反应:配位化合物的形成与解离反应,配位化合物的常见性质和应用。
电化学工程基础-绪论
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• 1.5电化学过程的物料管理与能量管理 1.5.1物料衡算 物料衡算步骤: ①选择衡算体系; ②规定衡算基准; ③建立衡算方程; ④数学运算、求得答案; ⑤必要时编制衡算清单。
1.4电化学反应器的基本组成
• • • • • 反应器由电极、电解质、隔膜和壳体组成。 1.4.1电极 电极是电化学反应器的核心部件。 1)活性电极材料:参与反应并消耗; 2)“惰性”电极材料:参与反应并损耗, 惰性是相对的! • 金属与合金、碳素材料、金属氧化物、陶 瓷材料。
• 工业电解和合成对电极材料的要求: • 物理性能:密度、熔点、导电率、电阻率、 线膨胀系数等; • 稳定性:化学稳定性、机械稳定性等; • 表面性能:吸附、催化、表面化学等; • 经济性:来源、加工、造价。
• 1.2.2化学品生产
• 1)无机化学品 • 氢氧化钠、氯气及氯酸盐、氟气、氢气 (氢能时代,电解水)、重铬酸钾、高锰 酸钾、过二硫酸钠、二氧化锰、氧化亚铜 等; • 2)有机化学品 • 己二腈、四烷基铅、邻苯二甲酸、蒽醌、 葡萄糖酸等;
• 1.2.3化学电源 • 化学能直接转化为电能的装置。
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1.4.2隔离器 1)隔离器作用 ①隔离电极,防止短路(如枝晶引起的); ②阻止电解液混合(阴极室与阳极室采用不同电解 质); ③保存电极上的活性物质不脱落。 2)隔离器种类 ①隔板、②多孔隔离器和隔膜、③离子交换膜 3)隔离器的选择 ①隔离性、选择性、电阻值及对传质的影响; ②耐污染性能、使用寿命; ③化学稳定性、机械稳定性能。
3)燃料电池发电 化学反应(自由能)→电能,涉及: 燃料重整、纯化、循环; 水循环(反应生成水,加湿水等); 热交换(换热或余热利用); 直流变交流过程(逆变、直流电机)。 热电联供:利用自由能的同时,利用热效 应。
电化学的基础理论和应用

电化学的基础理论和应用电化学是研究电和化学现象之间相互作用的学科,它涉及到电子、离子、分子和原子之间的相互转化和传递。
电化学的基础理论和应用有着广泛的应用和重要的价值,可以用于分析、合成、电镀、电解、电池、光电、观测和监测等方面。
电化学的基础理论主要包括电荷、电位、电流、电极、反应速度、电极动力学等方面。
电化学中的电荷是指电子和离子的荷电状态,通常用电量单位库仑表示。
电位是指一个系统中电荷的相互作用所产生的能量,通常用伏特表示。
电流则是指电子或离子流动的速度,它通常用安培表示。
电极是用于实现反应和传输电荷的介质,可以将电化学反应分为阳极和阴极两个部分。
反应速度则是指化学反应发生的速度,它通常用反应速率表示。
电极动力学是指研究电极表面的化学反应、反应速度、物质转移和电荷转移等方面的理论。
电化学的应用方面可以用于分析、合成、电镀、电解、电池、光电、观测和监测等方面。
在分析方面,电化学可以用于分析物质的成分、浓度、电性和化学反应等方面。
电化学分析技术一般包括电解质、电极、电位计、电流计等仪器和方法。
在合成方面,电化学可以用于自由基聚合、电镀、电刻蚀、电还原等方面。
电化学合成技术一般包括电解、电沉积、电化学合成等方法。
在电镀方面,电化学可以用于表面涂层和金属制品的修饰和保护。
电化学电镀技术一般包括表面预处理、电镀液、电极、电流、时间等关键技术和参数。
在电解方面,电化学可以用于制备金属、纯化金属、提取物质、生产氢气、消化污泥等方面。
电解技术一般包括电解质、电极、电位、电流、温度、压力等参数。
在电池方面,电化学可以用于制备电池、研究电池原理、测量电池性能等方面。
电池技术一般包括电极、电解液、隔膜、温度、湿度等因素。
在光电方面,电化学可以用于制备和性能改进光电材料、太阳能电池、液晶显示器等方面。
在观测和监测方面,电化学可以用于信号传感器、电化学传感器、毒物检测等方面。
总之,电化学是一个复杂而有用的学科,它涉及到电和化学的交叉领域,可以为人类的科学、工程和实践带来巨大的贡献。
《工程化学》教案
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《工程化学》教案总纲一、课程性质及教学目的:《工程化学》是全校非化学化工专业理工科本科生校级必修课,是素质教育的重要课程之一。
工程化学是从物质的化学组成、化学结构和化学反应出发,密切联系现代工程技术中遇到的如材料的选择和寿命、环境的污染与保护、能源的开发与利用、信息传递、生命科学发展等有关化学问题,深入浅出地介绍有现实应用价值和有潜在应用价值的基础理论和基本知识,使学生在今后的实际工作中能有意识的运用化学观点去思考、认识和解决问题。
该课程的任务是激发学生学习化学的兴趣,将化学的思维方法和能力传授给学生,通过介绍化学理论在工程实际中的应用,把化学对人类进步的影响逐渐渗透到学生的脑海中,从而提高学生的化学素质。
二、课程内容:工程化学课程内容包含绪论、物质的化学组成和聚集状态、化学反应原理、水溶液中的化学反应和水体保护、电化学基础、物质结构基础等六部分。
纵观工程化学所含内容可知,该课程内容较为庞杂。
具有三多的特点;即所谓内容头绪多、原理规律多(涉及原理、规律几十个)、概念定义多,由于该课程具有上述特点,加之微观结构看不见、摸不到。
因此,教师感到难教,学生感到难学。
三、教学对象:非化学化工类理工科本科新生。
四、教学时间:第一学期或第二学期五、教学指导思想:1.从工程实际和生活实际的角度出发讲授《工程化学》,体现21世纪教学理念、教学改革精神和世界工程教育思想。
2.严格按《工程化学》教学大纲及《工程化学实验大纲》进行教学,注意课程内容的准确定位和整体优化,注重课程的趣味性和实用性。
3.开设的实验及课堂讨论应有利于激发学生的学习兴趣、有利于培养学生分析问题、解决问题及知识创新的能力。
六、教学重点:1.系统与环境、反应进度、化学计量数;2.气体分压定律,大气相对湿度,等离子体;3. 稀溶液的依数性;3.晶体及其性质;4.热力学第一定律;5.焓与焓变,熵与熵变,吉布斯函数变;6.盖斯定律;7.化学反应等温式;8.浓度(压力)、温度等因素对化学平衡的影响;9.浓度、温度、催化剂等因素对化学反应速率的影响;10.酸碱质子理论;11.酸碱解离平衡常数;12.缓冲溶液及有关pH计算;13.溶度积及溶度积规则的应用;14.难溶电解质稳定平衡常数;15.四个量子数的意义、符号及电子组态表示的意义;16.杂化轨道理论;17.周期系元素原子的核外电子分布的一般规律;18.分子间作用力;19.氧化还原反应和原电池的关系;20.电极电势的计算及其应用;21.金属腐蚀原理与防护措施。
工程化学
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PPT文档演模板
工程化学
状态函数的特点
系统的状态变化时,状态函数(Z)的变化 量( Z)只决定于系统的始态和终态,而与变 化的途径无关。即
PPT文档演模板
工程化学
系统的状态函数之间有一定的关系。
例如,理想气体系统,其状态函数:体积压 力、温度、物质的量之间的关系可用理想气体方 程式表述:
pV= nRT 若已知其体积、压力和温度,即可知其物质 的量。
因此,在不同的研究工作中系统与环境的范 围是可以变化的。如上图中,若选取硫酸铜晶 体作研究对象(系统),则水、三角瓶及瓶外物 质均为环境;若选取盛有硫酸铜溶液的整个三 角瓶内的物质为研究对象(系统),则只有三角 瓶及瓶外物质才是环境。
PPT文档演模板
工程化学
(2)状态与状态函数
在热力学中要描述一个宏观系统,必须给 出它的一系列的性质,如温度、压力、体 积、物质的量、组成等,这些物理性质和 化学性质的总和就称为该系统的状态 当这些性质都具有确定的值时,系统就处 于一定的状态;当系统的某个性质发生变 化时,系统的状态也就随之发生改变。这 些用以确定系统状态的性质的物理量称为 状态函数
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工程化学
(3)过程与途径
过程——系统的状态发生变化,从始态变到终态,则称系
统经历了一个热力学过程,简称过程。 常见过程有下列几种: (1)恒压过程——系统的变化过程中始态、终态和外界压强 保持恒定不变。 (2)恒温过程——将发生反应的系统保持在恒温状态之下的 这种过程叫做恒温过程。 (3)恒容过程——系统的始态和终态保持体积不变。
工程化学
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2020/11/12
工程化学
实验预习与报告
标题 实验目的 实验原理 实验仪器及试剂 实验内容
应用电化学电化学理论基础PPT课件
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利用电化学方法将废气中的氮氧化物转化为氮气和水等无害物质。
重金属离子回收技术展示
01
电镀废液处理
通过电解作用将废液中的重金属 离子还原为金属单质,实现重金 属的回收和废液的净化。
02
电池回收技术
03
电化学冶金技术
利用电化学方法将废旧电池中的 重金属离子提取出来,实现资源 的再利用。
通过电解作用从矿石或冶金废渣 中提取金属或其化合物,实现资 源的综合利用。
燃料电池类型
详细介绍质子交换膜燃料电池 (PEMFC)、固体氧化物燃料电池 (SOFC)、碱性燃料电池(AFC)等 主流燃料电池的特点及应用领域。
锂离子电池工作原理及性能评估
锂离子电池工作原理
深入解析锂离子电池的充放电过程,包括锂离子在正负极之间的 嵌入和脱出机制。
电池性能评估指标
介绍锂离子电池性能评估的主要指标,如能量密度、功率密度、 循环寿命、安全性等。
迁移过程
离子在电场作用下的定向移动,形成 电流。
界面现象及双电层结构
界面现象
不同相之间的界面上发生的特殊现象,如吸附、润湿、电毛细现象 等。
双电层结构
电极与电解质溶液界面上的电荷分布结构,包括紧密层和分散层。 紧密层内电荷密度高,分散层内电荷密度逐渐降低。
02
应用电化学领域概述
能源转换与储存技术
06
总结回顾与拓展思考
关键知识点总结回顾
电化学基本概念
包括电解质、电极、电位等核心概念的定义与性 质。
电化学体系分析
介绍不同类型电化学体系的组成、工作原理及应 用,如原电池、电解池和腐蚀电池等。
电化学反应原理
阐述电化学反应的基本过程,包括电荷转移、物 质传递和界面反应等。
电化学基础知识点总结
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电化学基础知识点总结电化学是化学和物理科学中最重要的领域之一,是探究电子断缝在化学反应中的作用的学科。
它涉及到物理和化学的多个领域,包括电子传递过程、离子运动、电荷转移、电位化学和电动势耦合等。
本文旨在总结电化学基础知识,为认知电化学的过程提供一些帮助。
首先,让我们来了解一下电位化学的基本概念。
电位化学是一种用来研究电势影响反应物的化学反应的学科。
它通常涉及一个电极(或几个),可以用来控制电场的产生和结果。
电极包括正极和负极。
电极上的电子可以被电场牵引,移动到另一个电极,从而引起电荷转移,从而引起化学反应。
在电位化学实验中,电极上的反应物被称为电解液,而反应时电势的表示单位为伏特。
其次,离子运动的基本概念也需要了解。
离子运动是在电化学体系中最重要的物理现象。
电势可以被用来控制离子运动,并作为反应物参与电化学反应。
离子的运动是由电子的运动引起的,其运动方向与电场的方向相反。
离子运动是由一个电子在一个电位过程中由一个极移动到另一个极的这种过程引起的。
最后,电荷转移也是电化学研究中最重要的一个方面。
电荷转移是指一个反应物输出电子,另一个反应物输入电子,从而产生一种新的物质的一种过程。
电荷转移可以通过电场、离子运动或电荷转移来控制。
在电荷转移反应中,离子或电子从一个反应物转移到另一个反应物,从而引起化学反应。
电化学是一门重要的学科,其基础知识点包括电位化学、离子运动和电荷转移等。
这些基础知识点可以用来研究电子在化学反应中的作用,并了解电子如何被电势牵引。
研究电化学的基本知识可以帮助我们对电子在反应物之间转移的作用有更深的理解,从而提高工程的效率。
熟悉电化学的基础知识点,可以帮助我们更好地应用它,并实现更优质的工作效果。
电化学工程基础
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电化学工程基础
电化学工程是一门研究电化学过程的学科,涉及电化学反应、电池、电解、电镀、腐蚀等领域。
它主要涉及以下几个方面:
1. 电化学反应:研究电化学反应的原理和机制,包括电极反应、电解质溶液中的离子反应等。
2. 电池:研究各种类型的电池,如干电池、镍氢电池、锂离子电池、太阳能电池等,以及它们的原理、性能和应用。
3. 电解:研究电解的原理和应用,包括水的电解、金属的电解、有机物的电解等。
4. 电镀:研究电镀的原理和应用,包括金属的电镀、塑料的电镀、陶瓷的电镀等。
5. 腐蚀:研究金属和非金属材料的腐蚀原理和防护措施,包括大气腐蚀、海水腐蚀、土壤腐蚀等。
电化学工程基础包括电化学热力学、电化学动力学、电极过程、电解质溶液、电池原理、电镀和腐蚀等内容。
它涉及到电化学、物理化学、材料科学、电子工程等多个学科领域,是一门综合性很强的学科。
电化学工程在许多领域都有广泛的应用,如能源、环境、材料、电子等领域。
例如,电池技术的发展为人们提供了更加清洁、高效的能源,电解技术的应用使得人们能够生产出许多重要的化学品,电镀技术的应用使得人们能够在金属和非金属材料表面制备出各种功能性涂层,腐蚀技术的研究为人们提供了保护金属和非金属材料的有效措施。
总之,电化学工程基础是一门非常重要的学科,它为人们提供了研究电化学过程的理论和方法,同时也为许多领域的发展提供了重要的技术支持。
《工程化学》第4章 电化学基础
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负极写在左边,正极写在右边,以双虚垂
线( )表示盐桥,以单垂线( | )表示两个相之间
的界面。用“,”来分隔两种不同种类或不同价
态溶液。
工程化学 Engineering Chemistry
4.2.1 原电池中的化学反应
3. 电池反应
任一自发的氧化还原反应都可以组成一个原电池。
Zn + 2H + = Zn2+ + H2
➢ 了解金属电化学腐蚀的原理及基本的防护方法。
工程化学 Engineering Chemistry
目录
4.1 氧化还原反应
4.2 原电池
4.3 电极电势
4.4 电动势与电极电势在化学上的应用
4.5 化学电源
4.6 电解
4.7 金属的腐蚀及防护
工程化学 Engineering Chemistry
电化学腐蚀
态/还原态”表示 。
锌电极:电子流出------负极
组成:Zn2+(c1)/Zn
氧化反应:Zn − 2e- = Zn2+
铜电极:电子流入------正极
组成:Cu2+(c2)/Cu
还原反应:Cu2+ + 2e- = Cu
电极上发生的氧化反应或还原反应,都称为电极反应/半反应。
工程化学 Engineering Chemistry
反应正向自发
➢ E =0 即 ΔrGm = 0
反应处于平衡状态
➢ E <0 即 ΔrGm > 0
反应正向非自发
工程化学 Engineering Chemistry
4.2.2 原电池的热力学
2. 电动势E的能斯特方程
工程化学复习要点及习题解答童志平版本课件
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详细描述
化学平衡的特征:化学平衡具有逆、动、定、变四个特 征。
影响因素:化学平衡常数只受温度影响,与浓度和压强 无关。
习题解答
习题1:在298K时,反应H2(g) + Cl(g) = 2HCl(g)的 速率系数k=0.922,如果将2mol H2和2mol Cl混合在 一起,试计算在下列条件下,该反应的速率是多少? (2)反应混合物的总压为30.3kPa。
谢谢
THANKS
氧化还原反应的基本概念
01
氧化与还原
氧化是指失去电子,还原是指得 到电子。
02
03
氧化剂与还原剂
氧化数
氧化剂是使其他物质氧化的物质 ,还原剂是使其他物质还原的物 质。
表示原子或分子中失去或获得的 电子数。
电极电势
电极电势的概念
01
电极电势是衡量电极反应进行程度的重要物理量,它反映了在
一定条件下,氧化还原反应的进行顺序和倾向。
A3
电池电动势等于两个半电池之间的电势差。电动势的正 向移动表示能量的释放,反向移动表示能量的储存。而 反应的吉布斯自由能用来衡量化学反应进行的方向和 限度的物理量,等于反应前后的物质焓和熵的差值。吉 布斯自由能的正向移动表示反应正向进行,反向移动表 示反应逆向进行。因此,电池电动势和反应的吉布斯自 由能密切相关,电动势的测量可以用来推断反应的吉布 斯自由能变化。
化学反应速率
总结词:反应速率的定义、表达式、单位和测定方法
反应速率的定义:反应速率是指化学反应在单位时间内 反应物浓度的减少或生成物浓度的增加,通常用单位时 间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。 反应速率的单位:反应速率的单位通常为摩尔·升^-1· 秒^-1或摩尔·升^-1·分钟^-1等。
工程化学 电化学基础

(MnO4/Mn2 ) (Cl 2/Cl ) 1.358 V 即1.49 0.0592 lg c8 (H ) 1.358
5 解得pH <1.57
由该题可见,介质的酸碱性对氧化还原反应影响 很大。
2019年6月9日12时4分
23
4、判断氧化还原反应进行的程度 平衡常数是衡量反应限度的物理量。
2019年6月9日12时4分
21
例3.5 试判断中性条件下下列反应进行的方向(其它物 质皆处于标准态)。
2MnO4 16H 10Cl 2Mn2 5Cl2 8H2O
解:若用标准电极电势判断(H+浓度为1.0 mol·L-1)则
(MnO4/Mn2 ) 1.49V (Cl 2/Cl ) 1.358 V
17
解:由例3.1可知,当c(Zn2+)=0.001mol•L-1时, (Zn2/Zn) -0.8516V; 当c(Zn2+)=1.0mol•L-1时, (Zn2/Zn) -0.7628V 由于φ+必须大于φ-,所以上述原电池的符号为
(—)Zn∣Zn2+(0.0010 mol•L-1)‖Zn2+(1.0 mol•L-1)∣Zn(+)
(-)Ag,AgBr│Br-(c1)‖Cl-(c2) │Cl2,Pt(+) (-)Pt,H2(p) │H+(c1)‖Fe3+(c2),Fe2+(c3)│Pt(+)
2019年6月9日12时4分
6
3、可逆电极的类型
第一类电极 金属-金属离子电极:Zn|Zn2+:Zn2++2e=Zn; Zn-2e=Zn2+ Cu|Cu2+:Cu2++2e=Cu Cu-2e=Cu2+ 气体-离子电极:Cl-|Cl2,Pt:Cl2+2e=2Cl- 2Cl--2e=Cl2 Pt,O2|OH-:O2+2H2O+4e=4OH- 4OH--4e=O2+2H2O
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ΔGm =-nFE 式中,n为电池反应过程转移电子的物质的量; F称 为法拉第常数,其值为96485C/mol(需牢记)。
可见,若将前述反应在原电池中可逆地做电功,能 量利用率为 212.40 /218.66=97%
• 再将参比电极与待测电极 组成原电池,测得待测电 极的电极电势。
甘汞电极的构造
2021/2/17
工程化学第三章电化学基础
11
甘汞电极的电极电势与温度、KCl浓度有关:
电极名称
电极电势
饱和甘汞电极
0.2412-7.6×10-4(t/℃-25)
1mol·L-1甘汞电极
0.2801-2.4×10-4(t/℃-25)
(-)Ag,AgBr│Br-(c1)‖Cl-(c2) │Cl2,Pt(+) (-)Pt,H2(p) │H+(c1)‖Fe3+(c2),Fe2+(c3)│Pt(+)
2021/2/17
工程化学第三章电化学基础
6
3、可逆电极的类型
第一类电极 金属-金属离子电极:Zn|Zn2+:Zn2++2e=Zn; Zn-2e=Zn2+ Cu|Cu2+:Cu2++2e=Cu Cu-2e=Cu2+ 气体-离子电极:Cl-|Cl2,Pt:Cl2+2e=2Cl- 2Cl--2e=Cl2 Pt,O2|OH-:O2+2H2O+4e=4OH- 4OH--4e=O2+2H2O
第三章 电化学基础
• 本章从氧化还原反应出发,简要介绍原电池的组 成和符号、半反应式和电池反应式以及电极电势 的产生和测量等概念;
• 着重讨论浓度对电极电势的影响以及电极电势的 应用;
• 介绍电解产物的规律及电解的应用; • 介绍电化学腐蚀原理、影响因素及防护原理。
2021/2/17
工程化学第三章电化学基础
2021/2/17
工程化学第三章电化学基础
7
第二类电极 金属-难溶盐电极:Ag,AgCl(s) |Cl-: AgCl(s)+e=Ag(s)+Cl- Hg,Hg2Cl2(s) |Cl-: Hg2Cl2(s)+2e=2Hg(s)+2Cl- 金属-难溶氧化物电极:
H+,H2O |Sb2O3(s) ,Sb: Sb2O3(s)+6H++6e=2Sb+3H2O
同一元素的氧化态物质和还原态物质构成氧化还原 电对,如Zn2+/Zn、Cu2+/Cu。
原电池装置可用符号表示,原电池符号也称为原电 池表示式。例如上述电池可表示为:
(―)Zn∣ZnSO4(c1)‖CuSO4(c2)∣Cu(+)
2021/2/17
工程化学第三章电化学基础
5
原电池表示式书写方法:
(1)负极写在左边,正极写在右边,物质排列顺序 应是真实的接触顺序; (2)用“∣”表示气体或固体与液体的相界面,用 “‖”表示盐桥; (3)气体与固体、固体与固体的相界面以及同种元 素不同价态的离子之间都用“,”分隔。如
ΔSm= (33.15-112.10)-( 41.63-99.60)
= -20.98(J·K-1·mol-1)
ΔGm= -218.66-298.15×(-20.98)×10-3
= -212.40(kJ·mol-1)
0 33.15
计算结果说明了什么?
2021/2/17
工程化学第三章电化学基础
2
等温等压可逆条件下,反应在原电池中进行时
0.1mol·L-1甘汞电极
0.3337-7×10-5(t/℃-25)
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工程化学第三章电化学基础
12
3、浓度对电极电势的影响-能斯特方程
• 影响电极电势的因素主要有电极本性、离子浓度和温 度。
• 对于任意给定的电极,电极反应通式可写为
a氧化态+ne=b还原态
• 利用热力学推导可以得出电极电势与浓度的关系为:
RT ca(氧化态) nFlnc( b 还原态)
298K时,上式可改写为:
0.0n592lgcc( ba(氧还化原态态))
2021/2/17
工程化学第三章电化学基础
13
• 将标准氢电极作负极,待 测电极作正极组成原电池, 则电池电动势即为待测电 极的电极电势。
φ(待测)=E
标准氢电极的构造
2021/2/17
工程化学第三章电化学基础
10
实际测量时使用参比电极
• 标准氢电极性质不稳,而 甘汞电极、银—氯化银电 极性质稳定,常用作参比 电极。
• 将标准氢电极与参比电极 组成原电池,测得参比电 极的电极电势。
氧化还原电极: Fe3+,Fe2+|Pt:Fe3++e=Fe2+
Pt|Sn4+,Sn2+:Sn4++2e=Sn2+
2021/2/17
工程化学第三章电化学基础
8
三、电极电势
1、电极电势的产生
+-- -+ +-- -+ +-- -+ +-- -+
Mn
- + +- + +- + +- + +-
Mn
溶解大于沉积 电极带负电
电池电动势为- 212.40×103/(-2×96485)=1.10(V)
前式将热力学与原电池参数联系起来,极为重要。
2021/2/17
工程化学第三章电化学基础3 Nhomakorabea二、原电池的组成和电极反应
1、原电池的组成
2021/2/17
工程化学第三章电化学基础
4
2、原电池的电极反应式和电池表示式
前述电池两个电极上发生的反应为: 锌电极(负极):Zn→Zn2++2e (氧化;阳极) 铜电极(正极):Cu2++2e→Cu (还原;阴极) 电池反应为:Zn(s)+ Cu2+(aq) = Zn2+(aq) + Cu(s)
1
第一节 原电池和电极电势
一、氧化还原反应的能量变化
Zn(s) + Cu2+(aq) = Zn2+(aq) + Cu(s)
Δf Hm/ kJ·mol-1 0
64.77
Sm / J·K-1·mol-1 41.63 -99.60
-153.89 -112.10
所以 ΔHm= -153.89- 64.77= -218.66(kJ·mol-1)
沉积大于溶解 电极带正电
影响电极电势的主要因素为:
电极本性、离子浓度和温度。
原电池的电动势为: E=φ+-φ-
2021/2/17
工程化学第三章电化学基础
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2、标准电极电势的测量
• 采取相对标准
• 标准氢电极
2H+(1mol/L)+2e=H2(p) • 规定任意温度下标准氢电
极的电极电势为零,即 φ (H+/H2)=0