物理化学简明教程(印永嘉) 电化学
《物理化学简明教程》(第四版)印永嘉 第八章 表面现象与分散系统
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2016/2/26
第八章 表面现象与分散系统
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第八章 表面现象与分散系统
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第八章 表面现象与分散系统
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2016/2/26
(一) 表面现象
• 吸附热为负值。吸附过程是一个放热过程。
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8.3 气体在固体表面上的吸附
• ③ 吸附等温线
• 图8.8 几种类型的吸附等温线
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2016/2/26
2 朗格缪尔单分子层吸附等温式
• 1916年，朗格缪尔（Langmuir）提出个气固吸 附理论。其基本假定是： • l．吸附是单分子层的。 • 2．吸附分子之间无相互作用力。
8.1 表面吉布斯函数与表面张力 界面是指两相接触的约几个分子厚度的过渡区， 若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。 严格讲表面应是液体和固体与其饱和蒸气之间
的界面，但习惯上把液体或固体与空气的界面称为
液体或固体的表面。
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2016/2/26
8.1 表面吉布斯函数与表面张力
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2016/2/26
3 BET多分子层吸附等温式
• 在朗格缪尔吸附理论的基础上，1938年勃劳纳 尔（Brunauer）、爱密特（Emmett）和泰勒 （Te11er）三人提出了多分子层的气固吸附理 论，导出了BET公式：
第七章 电化学(物理化学-印永嘉)
在阴极有：2H ~ 2OH ~ 2NaOH
nH
n OH
nNaOH
n H
n
nNaOH
n
Q F
即 WNaOH n Q
M NaOH
F
WNaOH
QM NaOH F
1000 40 0.415g 96485
在阳极有：2OH ~ 2H ~ H2SO4
Q nOH n F
nOH
n H
(1)放电:Zn Cu2 Zn2 Cu (2)放电:Zn 2H Zn2 H2
充电:Zn2 Cu Zn Cu2
充电:2H Cu H2 Cu2
2. 可逆电极的种类 第一类电极：包括金属电极和气体电极等。
金属电极：将金属电极浸入含有该种金属离子的溶液中构成，以 M ∣MZ+表示，电极反应为：
(H / H2) 0
图7.20 氢电极结构
(2) 任意电极电势数值和符号的确定 将标准氢电极作为发生氧化作用的负极，而将待定电极作
为发生还原作用的正极，组成下列电池： （Pt）H2(Pθ) ∣H+(a=1) ‖待定电极
该电池电动势的数值和符号就是待定电极电势的数值和符号。
Pt H2( p ) | H a 1 || Zn2 a 0.1 | Zn
ε-
ε扩散
ε+
E 扩散
若采用了盐桥,即扩散 =0，则： E
其中： （Cu） 12， 11 （Zn）
E
（（Cu） 12）（11
） （Zn）
扩散 0
即12 11
E （Cu） （Zn）
2. 电极电势 (1) 标准氢电极
规定任意温度下标准氢电 极的电极电势等于零。
Qr
T
《物理化学》教学大纲
《物理化学》教学大纲一、课程基本信息课程名称：物理化学课程类别：专业基础课课程学分：X学分课程总学时：X学时二、课程的性质、目的和任务（一）课程性质物理化学是化学学科的一个重要分支，是化学专业及相关专业学生必修的一门基础课程。
它运用物理学的原理和方法，研究化学变化的基本规律，是连接无机化学、有机化学、分析化学等基础学科与化工原理、化学工艺学等应用学科的桥梁。
（二）课程目的通过本课程的学习，使学生系统地掌握物理化学的基本概念、基本原理和基本方法，培养学生运用物理化学的理论和方法分析和解决化学问题的能力，为后续课程的学习和今后从事化学及相关领域的研究、开发和生产工作打下坚实的基础。
（三）课程任务1、使学生掌握热力学第一定律、热力学第二定律、热力学第三定律的基本内容，能够熟练运用热力学方法计算化学反应的热效应、熵变、焓变和自由能变化，判断化学反应的方向和限度。
2、使学生掌握多组分系统热力学的基本概念和基本定律，能够熟练运用相律分析相平衡问题，掌握单组分和双组分系统的相图及其应用。
3、使学生掌握化学平衡的基本原理，能够熟练运用化学平衡常数计算平衡组成，了解温度、压力、浓度等因素对化学平衡的影响。
4、使学生掌握电化学的基本概念和基本定律，能够熟练运用能斯特方程计算电极电势和电池电动势，了解电解、电镀、原电池等电化学过程的基本原理和应用。
5、使学生掌握化学动力学的基本概念和基本定律，能够熟练运用反应速率方程和反应级数计算反应速率，了解温度、浓度、催化剂等因素对反应速率的影响，掌握简单级数反应的动力学特征和反应机理的推测方法。
6、使学生掌握表面化学和胶体化学的基本概念和基本原理，了解表面活性剂、吸附、乳化、胶体的稳定性等表面化学和胶体化学现象的本质和应用。
三、课程教学的基本要求（一）知识要求1、掌握物理化学的基本概念、基本原理和基本公式，如热力学函数、相律、化学平衡常数、电极电势、反应速率常数等。
2、理解物理化学基本原理的推导过程和物理意义，能够运用物理化学原理分析和解决实际问题。
(完整版)物理化学课程教学大纲
物理化学课程教学大纲一、课程说明（一）课程名称、所属专业、课程性质、学分；课程名称: 物理化学（PhysicalChemistry）所属专业：材料化学课程类别：专业课课程性质：专业课（必选）学分： 3学分（54学时）（二）课程简介、目标与任务、先修课与后续相关课程；课程简介：物理化学又称理论化学，是从研究化学现象和物理现象之间的相互联系入手，从而找出化学运动中最具普遍性的基本规律的一门学科。
共包括4部分内容：第1部分，热力学。
内容包括：热力学第一定律、热力学第二定律、化学势、化学平衡、相平衡。
第2部分，电化学。
内容包括：电解质溶液、可逆电池电动势、不可逆电池过程。
第3部分，表面现象与分散系统。
内容包括：表面现象、分散系统。
第4部分，化学动力学。
内容包括：化学动力学基本原理、复合反应动力学。
目标与任务：使学生掌握物理化学基本概念及计算方法，同时还应得到一般科学方法的训练和逻辑思维能力的培养。
这种训练和培养应贯穿在课堂教学的整个过程中，使学生体会和掌握怎样由实验结果出发进行归纳和演绎，或由假设和模型上升为理论，并结合具体条件用理论解决实际问题的方法。
先修课与后续相关课程：先修课：高等数学（微分、积分）、大学普通物理、无机化学、有机化学、分析化学后续相关课程：无。
（三）教材与主要参考书。
教材：物理化学简明教程，第四版，印永嘉等编，高等教育出版社出版.2007参考书目：[1] 付献彩主编，《物理化学》上、下册. 第五版.高等教育出版社出版.2006[2] 胡英主编,《物理化学》上、中、下册. 第一版，北京：高等教育出版社出版.2001[3] 宋世谟主编，《物理化学》上、下册，第四版.北京：高等教育出版社出版.2001[4] 物理化学简明教程例题与习题，第二版，印永嘉等编，高等教育出版社出版二、课程内容与安排绪论讲授，1学时。
第一章热力学第一定律1.1 热力学的研究对象1.2 几个基本概念1.3 能量守恒1.4 体积功1.5 定容及定压下的热1.6 理想气体的热力学能和焓1.7 热容1.8 理想气体的绝热过程1.9 实际气体的节流膨胀1.10 化学反应的热效应1.11生成焓及燃烧焓1.12反应焓与温度的关系（一）教学方法与学时分配讲授，8学时。
物理化学简明教程(印永嘉) 电化学习题课
2
/ Fe ) / Cd )
O
( Fe ( Cd
2
/ Fe ) / Cd )
RT 2F RT 2F
ln[ Fe ln[ Cd
2
] 0 . 470 V ] 0 . 491 V
( Cd
2
O
2
2
电极电势越低, 越易被氧化!
17. 电解水溶液时，在铜阳极上会发生( D ) (A)析出O2 (B)析出Cl2 (C)析出铜 (D)Cu极溶解.
∵ KCl溶液中t+ = t∴ m(K+)=m(Cl-) ∴m(KCl)=m(K+)+m(Cl-)= 2 m(K+) =m(NaCl)+ m(KNO3) m(NaNO3) = 1.510-2 Sm2mol-1 m(K+)=m(Cl-)=0.7510-2 Sm2mol-1 m(Na+)=m(NaCl)m(Cl-)=0.5110-2 Sm2mol-1 m(NO3-)=m(KNO3)m(K+)=0.7010-2 Sm2mol-1
11. 解：电池反应：2Hg (l)+ Cl2(py) Hg2Cl2(s) E=Ey 12. 解：电池反应：H2(g ,py)+ 1/2O2(g,py) H2O(l) E=Ey
14. 有电池反应 (1)1/2Cu(s)+1/2Cl2(py)1/2Cu2+(a=1)+Cl-(a=1) E1 (2)Cu(s)+Cl2(py)Cu2+(a=1)+2Cl-(a=1) E2 E1 和E2 的关系为（ B ） (A)E1=E2/2 (B)E1=E2 (C) E1=2E2 (D) E1=4E2 15. 已知25℃，py下 A(s)+2BD(aq)=AD2(aq)+B2(g) 在电池中可逆进行，系统做电功150kJ，放热80kJ。则 该反应ΔrHm=____________ 230kJ (A) 80 (B) 230 (C) 232.5 (D) 277.5kJ 15.解: ΔrHm= ΔrGm+TΔrSm= 15080= 230kJ
物理化学(第四版)课件印永嘉等编第3章化学势
表面吸附与化学势的变化
当物质被吸附到界面上时，其化学势 会发生变化，这种变化会影响物质在 界面上的吸附量和吸附状态。
通过研究物质在界面上的吸附和反应 过程中化学势的变化，可以深入了解 这些过程的机理和动力学特征。
对于理想气体，化学势的变化与温度、 压力和物质的量有关；对于液态和固 态物质，还与物质的聚集状态和表面 结构有关。
理等计算溶质的活度和浓度。
溶液的化学势
溶液的化学势是描述溶质在溶液 中的能量状态的参数，可以通过 热力学基本定律和化学反应平衡 常数等计算溶质的活度和浓度。
ห้องสมุดไป่ตู้3 化学势在化学平衡中的应 用
化学平衡的条件与判据
化学平衡条件
在一定温度和压力下，化学反应 达到平衡状态时，正反应和逆反 应速率相等，且各组分浓度保持 不变。
界面
物质的不同聚集状态（固 态、液态、气态）之间接 触的表面。
界面化学
研究物质在界面上的吸附、 反应和传递等现象的化学 分支。
界面张力
液体表面抵抗形变的能力， 与表面分子或离子的排列 紧密程度有关。
界面张力与化学势的关系
化学势与界面张力在数值上存在一定的关系，通常界面张力越低，化学势越高。
在一定温度和压力条件下，物质在界面上的吸附和反应往往受化学势和界面张力的 共同影响。
物理化学(第四版)课件印永嘉等编 第3章化学势
目 录
• 化学势的定义与意义 • 化学势的计算方法 • 化学势在化学平衡中的应用 • 化学势在相平衡中的应用 • 化学势在界面化学中的应用
01 化学势的定义与意义
化学势的定义
化学势定义为在等温、等压条件 下，物质在某特定相中的吉布斯 自由能与该物质在标准态下的吉
物理化学简明教程(印永嘉)-热力学第一定律169911394
第一章 热力学第一定律
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21
1.热力学能（内能）的概念
(1)热力学能：除整体动能、整体势能以外的系统中一切形式的 能量(如分子的平动能、转动能、振动能、电子运动能及原 子核内的能等等)。
(2)热力学能是系统的状态函数。(证明见下页)
(3)热力学能是容量性质。 (4)热力学能的绝对值现在无法测量，但对热力学来说，重要的
W3 = – ∫nRT dV/V
= nRT ln(V1/V2)
第一章 热力学第一定律
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30
比较三者大小（绝对值）： 膨胀过程：以可逆膨胀做功最大； 压缩过程：以可逆膨胀做功最小；
但是，可逆过程的膨胀功和压缩功相等。
第一章 热力学第一定律
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31
2. 可逆过程
系统恢复原状的同时，环境也恢复原状，没有 留下任何永久性的变化，这样的过程叫做可逆过 程。
Zn
定温定压下在烧 杯中进行
Zn
ZnSO4
Cu
CuSO4
定温定压下在原电 池中进行
第一章 热力学第一定律
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16
4. 热力学平衡系统
系统与环境间 无物质、能量的交换，系统各状态性质均不 随时间而变化时，称系统处于热力学平衡
热力学平衡系统必须同时处于下列四个平衡: 热平衡;机械平衡; 化学平衡;相平衡
则环境也恢复原状，所以为可逆过程。
第一章 热力学第一定律
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33
可逆过程的特点：
1.系统始终无限接近于平衡——准静态过程; 2.可逆过程无限缓慢; 3. p外=p±dp 推动力和阻力只差一个无限小; 4.可逆过程系统所做的功最大，环境对系统所做的功最小。
物理化学简明教程(印永嘉)_化学势582111435
第三章 化学势
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24
以1mol该气体为系统，在一定温度下，
T, p*
T, p
(Gm )T ( p) ( p ) RT ln f / f
( p)
(T ) RT
ln
f p
第三章 化学势
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25
从定义式出发
Vm=RT/p +α
dGm = Vmdp=（RT/p +α）dp
T , p,nCB
V
浓度 V水/cm3 V乙醇/cm3 V总/cm3
20.8% 150 50 195
44.1% 100 100 192
70.3% 50 150 193
单组份系统是 过原点的直线
nB
第三章 化学势
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7
2. 偏摩尔量的集合公式(积分式）
若是二组分系统，则 dX=XAdnA+XBdnB 如：A和B的偏摩尔体积分别为VA ,VB， 则 ( )T,p dV=VAdnA+VBdnB 但VA，VB均为变量，不能直接积分。
第三章 化学势
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29
2. 理想液态混合物的定义
(1)一定温度和压力下，液态混合物中任一组分在 任意浓度范围内都服从拉乌尔定律——称为理想 液态混合物。
(2)微观解释：同纯物质处境
理想液态混合物就是混合物中各种分子之间的相互作用 力完全相同。以物质B和物质C形成理想混合物为例，混合 物中任何一种物质的分子B不论它全部为B分子所包围，或 全部为C分子所包围，或一部分为B分子另一部分为C分子 所包围，其处境与它在纯物质时的情况完全相同。
体单独占有混合气体总体积时的行为相同。所以理想气体
物理化学简明教程印永嘉化学平衡ppt课件
第四章 化学平衡
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18
1. 化学反应的rGm和rGm
任意化学反应的等温方程可表示为
rGm rGm RT ln Qa
(1) rGm =BB ：
T,p一定时，μ 一定，
rGm 是一常数，与实际压力无关
rGm =B B ：
T,p一定时， rGm不是常数，与Qa有关
(2) (rGm)T,p (W’=0时)可指示反应能够进行的方向； rGm 即K 可指示反应的限度，一般情况下不能指示反应
g
pH / p
a
pB / p
h b
pB p
B eq
＝常数＝K
K表示标准平衡常数。 由上式可见，标准平衡常数K是无量纲的，仅是温度的函 数。
第四章 化学平衡
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9
令
gG hH aA bB rGm
即上式可表示为
r Gm
RTlnK RT ln
pB /
p
B eq
rGm：是指产物和反应物均处于标准态时，产物的吉布 斯函数和反应物的吉布斯函数总和之差，故称为反应的
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12
范特霍夫(Van’t Hoff )等温方程
rGm RT ln K RT ln Qa
Van’t Hoff
Qa
a B B
B
在不同的场合，可以赋于aB不同的含义：
理想气体
aB ------- pB /p
实际气体
aB ------- fB /p
理想液态混合物
aB ------- xB
pH2 2O p
p2 H2
pO2
p2 H2O
1.55 107
(1.00 10 4 Pa )3
物理化学第四版印永嘉答案
物理化学第四版印永嘉答案【篇一：2、《物理化学》教学大纲(化学专业)】xt>一、课程基本信息（一）课程中文名称：物理化学（二）课程英文名称：physical chemistry （三）课程代码：15030100 15030101 （四）课程属性及模块：专业必修课（五）授课学院：理学院（六）开课学院：理学院（七）教材及参考书目教材：《物理化学》（第五版）上册，傅献彩，沈文霞等编，高等教育出版社，2005年《物理化学》（第五版）下册，傅献彩，沈文霞等编，高等教育出版社，2006年参考书：《物理化学核心教程》（第二版），沈文霞编，科学出版社，2009年《物理化学》，万洪文，詹正坤主编，高等教育出版社，2009年《物理化学简明教程》（第四版），印永嘉等编，高等教育出版社，2009年《物理化学学习指导》，孙德坤沈文霞等编，高等教育出版社，2009年《物理化学核心教程学习指导》，沈文霞等编，科学出版社，2009年《化学热力学基础》，李大珍编，北京师范大学出版社，1982年《物理化学》，朱文涛编，清华大学出版社，1995年《物理化学教程》（修订版），姚允斌，朱志昂编，湖南科技出版社,1995年（八）课程定位及课程简介《物理化学》是化学及相关学科的理论基础。
是化学、化工、冶金、材料等专业本科生必修的专业主干基础课之一。
它是从化学现象与物理现象的联系入手，借助数学、物理学等基础科学的理论及其提供的实验手段，来探求化学变化中最具普遍性的基本规律的一门学科。
它是先行课程无机化学、分析化学、有机化学普适规律的理论归纳和定量探讨，是后续专业知识深造和科研工作的理论基础，也是连接化学与其它学科的桥梁。
（九）课程设计基本理念依据“以学生为中心”的教育教学理念，本课程的教学目的主要是：（1）使学生在已学过的一些先行课程（无机化学、有机化学、分析化学、高等数学、普通物理学）的基础上，对化学运动作理论和定量探讨。
（2）使学生能系统地掌握物理化学的基本知识和基本原理，加深对自然现象本质的认识；（3）使学生学会物理化学的科学思维方法，培养学生提出问题、研究问题的能力，培养他们获取知识并用来解决实际问题的能力。
物理化学简明教程(印永嘉) 热力学第二定律
第二章 热力学第二定律
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8
§2.2 热力学第二定律的经典表述（经验总结）
19世纪初,资本主义工业生产已经很发 达,迫切需要解决动力问题。当时人们已 经认识到能量守恒原理,试图制造第一类 永动机已宣告失败，然而人们也认识到 能量是可以转换的。于是，人们就想到 空气和大海都含有大量的能量，应该是 取之不尽的。有人计算若从大海中取热 做功，使大海温度下降1℃，其能量可供 全世界使用100年…。
Q1 T1 W T2 T1 其中W为环境对致冷机所作的功；Q1为给致冷机作每 单位的功能从低温热源取出的热。
第二章 热力学第二定律
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25
根据题给条件，此致冷机的可逆致冷效率为
253 5.62 298 253
而欲保持冷冻系统的温度为20℃，则每分钟必 须由低温热源取出104 J的热。因此需对致冷机作 的功应为 W＝Q／＝(104／5.62) J· min-1= 1780 J· min-1故 开动此致冷机所需之功率为
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3
思路：找出决定这些自发过程的方向和限度 的共性的因素，然后判断个性的化学反应的方向 和限度。 在本章中，我们发现功和热的转换具有不可逆 性，也就是功向热转换的自发性。功和热是自然 界最普遍、最概括的两种能量形式，而且任何化 学过程都会伴随功和热的产生，因此如果从这里 面提取出一个函数就可以为方向的判断提供依据。
高温热源T2 吸热Q2 做出W’ 放热 吸热 QQ 22
I
放热Q1’
R
做功 W 做出 W 放热 Q 吸热 Q 11
低温热源T1
联合热机工作的总结果是：
第二章 热力学第二定律
物理化学简明教程第四版(印永嘉)
体积功的计算
• 基本公式：
•
W=－p外dV
• 注意： 体积功是系统反抗外压所作的功；•源自或者是环境施加于系统所作的功。
• W的数值不仅仅与系统的始末态有关，还与具体经历的途径 有关。
• 强度性质: 数值取决于系统自身的特点，与系统的数量无关， 不具有加和性，如温度、压力等。它在数学上是零次齐函数。
• 一般而言, 两个广度量的比值是一强度量,如
密 度： = m/V
摩尔体积：Vm = V/n • 指定了物质的量的容量性质即成为强度性质，如摩尔热容。
-
6
p，压力或者压强， N/m2（帕斯卡）， Pa; 1pø=0.1MPa,热力学标准压力;常压101325 Pa T，温度，K ， T/K= t/℃+273.15; V，体积，m3；
-
10
平衡态？稳态？
一金属棒分别与两个恒温热源相接触，经过一定时间后，金属 棒上各指定点的温度不再随时间而变化，此时金属棒是否处于 热力学平衡态？
T2
T1
-
11
过程和途径
• 热力学系统发生的任何状态变化称为过程。 • 完成某一过程的具体步骤称为途径。
如: pVT变化过程、相变化过程、化学变化过程
个量符合上述三个特征之一，可以判定有某一状态函数的存在。
-
9
热力学平衡态
• 系统与环境间必须同时达到以下四个条件时, 才可认为系统达 热力学平衡, 此时系统的状态称为热力学平衡态.
• 1.热平衡: 系统处处温度(T) 相等； • 2.力学平衡: 系统处处压力(p) 相等； • 3.相平衡:多相共存时，各相的组成和数量不随时间而改变； • 4.化学平衡: 系统内各化学反应达平衡.
-
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第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 第八节 第九节 第十节 第十一节 第十二节 第十三节 第十四节
第七章 电化学
§7.1 离子的迁移
1.电解质溶液的导电机理 2.法拉第定律
3.离子的迁移数
第七章 电化学
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化学能
–
Zn
原电池G <0 电解池G >0
电 极 2 1mol 电解质 1m
电 极 1
第七章 电化学
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2. 电导的测定
测定电阻R电导G 电导率
电桥平衡时，示波器中 无电流通过，即C、D处 电压相等。所以 I1R = I2R1 I1R3 = I2R2 两式相除 R/ R3= R1 / R2 R = R1R3 / R2 电导G =1/R= R 2/R1R3
z
z-
Λ
m
m,
m,
第七章 电化学
(2)电极命名法：
原电池 电解池 正极(电势高) 阴极(还原极) 阳极(氧化极) 负极(电势低) 阳极(氧化极) 阴极(还原极)
第七章 电化学
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2. 法拉第定律
当电流通过电解质溶液时，通过电极的电量Q与 发生电极反应的物质的量n成正比。即Q=nF
其中： n:电极反应时得失电子的物质的量 F:为法拉第常数 F =L e =6.02210231.6022 10-19 =96485 C mol-1 通常取值为1F＝96.5kC· mol-1
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注意：
(1) u+, u-与外加电压E有关，当E改变时， u+, u-会按相同
的比例变化，所以t+, t-不受外加电压的影响； (2) 迁移数受浓度和温度的影响；(见表7.2)如: H+ cHCl/(mol· dm-3) 0.01 0.02 0.05 0.10 0.20 t+ 0.825 0.827 0.829 0.831 0.834 (3) 同种离子在不同电解质中迁移数不同；如：Cl0.01 mol· dm-3 HCl KCl NaCl NH4Cl t0.175 0.51 0.608 0.509 t+ 0.825 0.49 0.392 0.491
第七章 电化学
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(3) 摩尔电导率m :
摩尔电导率——相距1m的两平行电极之间充入含1mol电 解质的溶液时所具有的电导。
如上定义中，由于电极相距1m，所 以浸入溶液的电极面积应等于含1mol 电解质的溶液体积Vm，按m的定义应 有m＝ Vm，而溶液的物质的量浓度 c(单位为mol· m-3)与Vm的关系为Vm =1 ／c 因此 m= /c (S m2 mol-1)
KCl LiCl
HAc
2
C/mol· dm-3
4
6
8
对弱电解质来说，电导率虽然也随浓度增大而有所 增大，但变化并不显著。这是因为浓度增大时，虽然单 位体积溶液中电解质分子数增加了，但电离度却随之减 小，因此使离子数目增加得并不显著所致。
第七章 电化学
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无论是强电解质还是弱电解质，溶 液的摩尔电导率m均随浓度的增大而 减小。 强电解质： 当c1/2 0时 m增大并趋向于极限值 m (无限稀释时的摩尔电导率)。 (应注意m 并不是纯溶剂的m ) 在浓度较低的范围内，强电解质的摩尔电导率m与物质的 量浓度c有下列经验关系： 其中β是常数。 所以对于强电解质，可用外推法求m。
3. 电导率和摩尔电导率随浓度的变化
HCl KOH
强电解质： (c<5mol· dm-3) 随浓度增大而明显增大，几乎成正比关 系。这是因为随着浓度的增加，单位体 积溶液中的离子数目不断增加的缘故。 当浓度超过一定范围之后，反而有 减小的趋势。这是因为溶液中的离子已 相当密集，正、负离子间的引力明显增 大，从而限制了离子的导电能力。
电极
A
电能
V
负载
+
Cu
ZnSO4
多 孔 隔 膜
电解质 溶液
H2 ←
Fe 阴
Ni
→O2
NaOH 阳
石棉隔膜
CuSO4
G = – 212 kJmol-1
原电池
H2O(l)H2(g) + ½O2(g) G =237.2 kJmol-1
电解池
电极：一般都由金属制成, 属于电子导体(第一类导体) 电解质溶液：离子导体(第二类导体)。
第七章 电化学
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(4) 电迁移结果，溶液的电中性保持不变，而阴极 区和阳 极区的浓度发生改变。 正极：2Cl- – 2e =Cl2 正极消耗4个Cl负极： 2H+ + 2e =H2 负极消耗4个H+
第七章 电化学
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§7.2 电解质溶液的电导
1. 电导、电导率、摩尔电导率 2. 电导的测定: 3. 电导率和摩尔电导率随浓度的变化
I1
I2
调整R1
电桥达平衡
第七章 电化学
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为什么要使用交流电桥？
因为用直流电将使溶液因发生电极反应而改变浓度 ，致使测量失真。用交流电，前半周期的电极反应可 被后半周期的作用相抵消，因此测量较为准确。
其次，因采用交流电源，所以桥中零电流指示器不 能用直流检流计，而需改用耳机或示波器。 第三，为了补偿电导池的电容，需于桥的另一臂的 可变电阻R1上并联一可变电容器。
c/ moldm-3 1000g水中 KCl的质量 (单位为g) 0.74625 7.47896 电导率/(Sm-1) 0℃ 0.077364 0.71379 18℃ 0.122052 1.11667 25℃ 0.140877 1.28560
0.01 0.10
1.00
76.6276
6.5176
4. 离子独立运动定律及离子摩尔电导率
第七章 电化学
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1. 电导、电导率、摩尔电导率
电解质溶液和金属导体一样，有下列关系： (1)服从欧姆定律:V＝IR； (2)电阻：R=(l /A) 单位： 电阻率: = R(A / l) 单位： m
对于电解质溶液常用电导和电导率 (1) 电导： G = 1/R 单位： S(西门子) (2) 电导率：= 1/=G(l /A) 单位： Sm-1 其中 (l/A)=电导池常数 的物理意义：电极面积各为1m2, 两电极相距1m 时溶液的 电导。 的数值与电解质种类、温度、浓度有关
第七章 电化学
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3. 离子的迁移数
溶液中离子的浓度为c+, c-，离子迁移速率u+, u单位时间内通过溶液某一截面的电量为Q=Q++Q电 极 2 定义 t+=Q+/Q, H+ + H H+ t-=Q-/Q 电 极 1
Cl-
Q+=z+c+u+FA Q-=z-c-u-FA
Q= Q++Q-= z+c+u+FA+ z-c-u-FA 任何电解质中：z+c+=z-c第七章 电化学
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第七章 电化学
4. 离子独立运动定律及离子摩尔电导率
柯尔劳许：“在无限稀释时，所有电解质全部电离， 离子间的一切作用力均可忽略。因此离子在一定电场 作用下的迁移速率只取决于该种离子的本性而与共存 的其它离子的性质无关。”
(1)由于无限稀释时离子间一切相互作用均可忽略，所以
M A M A
Q u t Q u u
Q u t Q u u
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表7.2 25℃时一些正离子的迁移数
电解质 0.01 HCl KCl NaCl LiCl NH4Cl KBr KI AgNO3 KNO3 NaAc 0.825 0.490 0.392 0.329 0.491 0.483 0.488 0.465 0.508 0.544 0.02 0.827 0.490 0.390 0.326 0.491 0.483 0.488 0.465 0.509 0.555 第七章 电化学 c /(moldm-3) 0.05 0.829 0.490 0.388 0.321 0.491 0.483 0.488 0.466 0.509 0.557 0.10 0.831 0.490 0.385 0.317 0.491 0.483 0.488 0.468 0.510 0.559 0.20 0.834 0.489 0.382 0.311 0.491 0.484 0.489 0.512 0.561
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Faraday
第七章 电化学
电量计（库仑计）
以电极上析出（固体或气体）或溶解的物质的 量测定电量。如：铜电量计，银电量计和气体电 量计。 例：阴极上析出0.4025g银，则通过的电量为： Q=nF=(0.4025/109) 96500=356.3C 阴极上析出0.2016g铜，则通过的电量为： Q=nF=(0.2016/63.5) 2 96500=612.7C
第七章 电化学
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1. 电解质溶液的导电机理
电解池: 正极的电势高； 负极的电势低。 (1) 电场力作用下： H+ 向负极迁移 Cl- 向正极迁移
电解池 合闸
第七章 电化学
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e e 负 极 e H+ H2 (2) 界面上： 负极 2H+ +2e H2 正极 2Cl- 2e Cl2 Cl2 正 极 e Cl-
通 入 Cl2
H2
(2) 接通外电路，由于电势差，产生电流 (3) 进入溶液的离子定向迁移，构成回路