电化学原理知识点
电化学知识点总结
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电化学知识点总结一、电化学基础1. 电化学的基本概念电化学是研究电化学反应的科学,它涉及到电流和电势的关系,以及在电化学反应中的能量转换和催化作用。
电化学反应通常发生在电极上,电化学反应的方向与电流的流动方向相反。
2. 电化学的基本原理电化学的基本原理包括电极反应、电解、电荷传递和能量转换等。
在电池中,通过氧化还原反应产生的电能被转化为化学能,进而转化为电能,从而产生电流。
3. 电化学的基本参数电化学的基本参数包括电压、电流、电解、电极电势、电导率、离子迁移速率等。
这些参数是电化学研究的基础,也是电化学应用的基本原理。
二、电化学反应1. 电化学反应的基本类型电化学反应包括氧化还原反应、电解反应、电化学合成反应等。
氧化还原反应是电化学反应中最常见的一种,它涉及到电子的转移,产生电压和电流。
电解反应是电化学反应中电流通过电解质溶液时发生的反应,通常涉及到离子的迁移和溶液中的化学反应。
电化学合成反应是指利用电能进行化学合成反应,通常包括电极合成和电解合成两种方式。
2. 电化学反应的热力学和动力学电化学反应的热力学和动力学是电化学研究的重要内容。
热力学研究电化学反应的热能转化和热能产生的条件,动力学研究电化学反应的速率和电化学动力学理论。
三、电化学动力学1. 电化学反应速率电化学反应速率是指单位时间内电化学反应所产生的物质的变化量。
电化学反应速率与电流和电压密切相关,它是电化学反应动力学研究的关键之一。
2. 催化作用催化作用是指通过催化剂来提高电化学反应速率的现象。
催化剂可以降低反应的活化能,提高反应速率,通常在电化学反应中有着重要的应用。
3. 双电层理论双电层是电极表面和电解质溶液之间的一个电荷层,它对电化学反应速率有着重要的影响。
双电层理论是电化学研究的重要理论之一,它涉及到电极和电解质溶液中的电位差和电荷分布。
4. 交换电流交换电流是指在电化学反应中与电流方向相反的电流,它是电化学反应速率的一个重要参数,也是电化学动力学研究的重要内容。
(完整版)电化学基础知识点总结
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(完整版)电化学基础知识点总结电化学是研究化学变化与电能之间的相互转化关系的科学,是现代化学的一个重要分支。
以下是关于电化学基础知识点的一篇完整版总结,字数超过900字。
一、电化学基本概念1. 电化学反应:指在电池或其他电解质系统中,化学反应与电能之间的相互转化过程。
2. 电化学电池:将化学能转化为电能的装置。
电池分为原电池和电解池两大类。
3. 电池的电动势(EMF):电池两极间的电势差,表示电池提供电能的能力。
4. 电解质:在水溶液中能够导电的物质,分为强电解质和弱电解质。
5. 电解质溶液:含有电解质的溶液,具有导电性。
6. 电极:电池中的导电部分,分为阳极和阴极。
二、电化学基本原理1. 法拉第电解定律:电解过程中,电极上物质的得失电子数量与通过电解质的电量成正比。
2. 欧姆定律:电解质溶液中的电流与电阻成反比,与电势差成正比。
3. 电池的电动势与电极电势:电池的电动势等于正极电极电势与负极电极电势之差。
4. 电极反应:电极上发生的氧化还原反应。
5. 电极电势:电极在标准状态下的电势,分为标准电极电势和非标准电极电势。
6. 活度系数:溶液中离子浓度的实际值与理论值之比。
三、电极过程与电极材料1. 电极过程:电极上发生的化学反应,包括氧化还原反应、电化学反应和电极/电解质界面反应。
2. 电极材料:用于制备电极的物质,分为活性物质和导电物质。
3. 活性物质:在电极过程中发生氧化还原反应的物质。
4. 导电物质:提供电子传递通道的物质。
5. 电极结构:电极的形状、尺寸和组成。
四、电池分类与应用1. 原电池:不能重复充电的电池,如干电池、铅酸电池等。
2. 电解池:可重复充电的电池,如镍氢电池、锂电池等。
3. 电池应用:电池在通信、交通、能源、医疗等领域的应用。
五、电化学分析方法1. 电位分析法:通过测量电极电势来确定溶液中离子的浓度。
2. 伏安分析法:通过测量电流与电压的关系来确定溶液中离子的浓度。
3. 循环伏安分析法:通过测量电流与电压的关系来研究电极过程。
电化学原理知识点总结
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电化学原理知识点总结电化学原理是一门研究电子和离子在电解溶液中的反应性能,以及电解溶液对电导率、电位等影响的重要学科。
它涉及电解质和电解溶液的电离状态,阳极还原氧化物和阴极氧化物的氧化还原反应,以及参与水质电解的水分解反应和络合反应等多方面。
1、电解质的电离状态:电解质的电离状态可以描述它内部的结构,是电化学反应的基础。
它指的是一种特殊化学物质在给定条件下,其在溶液中产生正负离子的程度,由此反映出它能够承受的电位强度。
2、阴极氧化物与阳极还原物的氧化还原反应:阴极氧化物的氧化反应在电解溶液中的氧化反应是一个重要的分支。
阴极氧化物通常会在氧化过程中吸收电子而产生阳极还原物;阳极还原物则会从溶液中吸收电子以完成还原反应。
3、参与水质电解的水分解反应和络合反应:水分解反应是指电解溶液中水分子由于电场的作用拆解成H+离子和OH-离子;而络合反应指水分子在电场作用下通过H+离子和OH-离子的络合,形成H2O分子,从而稳定电解溶液的PH值,而水分解和络合反应又是电解溶液中的电离平衡反应,它们的平衡常数为水离子均衡常数。
4、电解溶液对电位的影响:电解溶液有很强的稳定性,包括电位稳定性,电导率稳定性和pH稳定性。
电位是指溶液中电子流动的势能,即溶质对另一种溶质的表示,电位可以反映溶液的离子浓度,它是电解溶液中电子移动的最基本参数。
5、电解溶液对电导率的影响:电导率是指溶液中电子流动的速率,它是电解溶液中电子移动的第二个基本参数,它可以反映溶液的分解程度和稳定性。
电导率受溶液的离子浓度、电位、电解质等因素的影响,因此,在研究电解溶液的整体性能时,需要仔细考虑这些因素的相互关系。
总之,电化学原理是一门重要的学科,其原理是电子和离子在电解溶液中的反应性能,以及电解溶液对电导率、电位等影响。
它涉及电解质和电解溶液的电离状态,阳极还原氧化物和阴极氧化物的氧化还原反应,以及参与水质电解的水分解反应和络合反应等,为理解电化学反应提供重要的知识与基础。
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电化学基础知识点总结电化学是研究电与化学之间相互转化和相互作用的科学。
它是物理学和化学的交叉学科,在电池、电解和电沉积等领域有着广泛的应用。
以下是电化学的基础知识点总结:1. 电化学反应:- 氧化还原反应(简称氧化反应和还原反应),是电化学最基本的反应类型,涉及原子、离子或分子的电荷变化。
- 氧化是指某物质失去电子,还原是指某物质获得电子。
2. 电池原理:- 电池是将化学能转化为电能的装置,由两个电极(阳极和阴极)和电解质组成。
阳极是发生氧化反应的地方,阴极是发生还原反应的地方。
- 在电池中,化学反应产生的电荷通过外部电路流动,从而形成电流。
3. 电解:- 电解是用电流将化合物分解成离子或原子的过程。
在电解槽中,正极是阴离子的聚集地,负极是阳离子的聚集地,而正负极之间的电解液是导电介质。
- 在电解过程中,正负电极上的反应是有差别的,称之为阳极反应和阴极反应。
4. 电解质:- 电解质是能够在溶液中或熔融态中导电的物质。
电解质可以是离子化合物,如盐和酸,也可以是离子溶剂如水。
- 强电解质能够完全离解成离子,而弱电解质只有一小部分离解成离子。
5. 电动势:- 电动势是电池或电化学系统产生电流的驱动力,通常用电压表示。
- 在标准状态下,标准电动势是指正极与负极之间的电压差。
它与化学反应的自由能变化有关,可以通过标准电动势表进行查阅。
6. 极化现象:- 极化是指在电解过程中阻碍电流通过的现象。
- 有两种类型的极化:浓差极化和活化极化。
浓差极化发生在反应物浓度在电极上发生变化的时候,活化极化发生在电化学反应速率受到限制的时候。
7. 电信号:- 在电化学中,电伏是电势大小的基本单位。
它表示单位电荷通过电路所产生的能量的大小。
- 电流是电荷通过导体的速率,单位是安培。
- 除了电伏和电流之外,还有许多其他电信号,例如电阻、电导率和电容。
8. 电化学测量方法:- 常用的电化学测量方法有电压法、电位法、电流法和电导法。
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电化学知识点总结一、原电池课标要求1、把握原电池的工作原理2、娴熟书写电极反响式和电池反响方程式要点精讲1、原电池的工作原理(1)原电池概念:化学能转化为电能的装置,叫做原电池。
若化学反响的过程中有电子转移,我们就可以把这个过程中的电子转移设计成定向的移动,即形成电流。
只有氧化复原反响中的能量变化才能被转化成电能;非氧化复原反响的能量变化不能设计成电池的形式被人类利用,但可以以光能、热能等其他形式的能量被人类应用。
(2)原电池装置的构成①有两种活动性不同的金属(或一种是非金属导体)作电极。
②电极材料均插入电解质溶液中。
③两极相连形成闭合电路。
(3)原电池的工作原理原电池是将一个能自发进展的氧化复原反响的氧化反响和复原反响分别在原电池的负极和正极上发生,从而在外电路中产生电流。
负极发生氧化反响,正极发生复原反响,简易记法:负失氧,正得还。
2、原电池原理的应用(1)依据原电池原理比拟金属活动性强弱①电子由负极流向正极,由活泼金属流向不活泼金属,而电流方向是由正极流向负极,二者是相反的。
②在原电池中,活泼金属作负极,发生氧化反响;不活泼金属作正极,发生复原反响。
③原电池的正极通常有气体生成,或质量增加;负极通常不断溶解,质量削减。
(2)原电池中离子移动的方向①构成原电池后,原电池溶液中的阳离子向原电池的正极移动,溶液中的阴离子向原电池的负极移动;②原电池的外电路电子从负极流向正极,电流从正极流向负极。
注:外电路:电子由负极流向正极,电流由正极流向负极;内电路:阳离子移向正极,阴离子移向负极。
3、原电池正、负极的推断方法:(1)由组成原电池的两极材料推断一般是活泼的金属为负极,活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。
(2)依据电流方向或电子流淌方向推断。
电流由正极流向负极;电子由负极流向正极。
(3)依据原电池里电解质溶液内离子的流淌方向推断在原电池的电解质溶液内,阳离子移向正极,阴离子移向负极。
(4)依据原电池两极发生的变化来推断原电池的负极失电子发生氧化反响,其正极得电子发生复原反响。
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【最新整理,下载后即可编辑】电化学原理第一章 绪论 两类导体: 第一类导体:凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而导电的物体,即载流子为自由电子(或空穴)的导体,叫做电子导体,也称第一类导体。
第二类导体:凡是依靠物体内的离子运动而导电的导体叫做离子导体,也称第二类导体。
三个电化学体系:原电池:由外电源提供电能,使电流通过电极,在电极上发生电极反应的装置。
电解池:将电能转化为化学能的电化学体系叫电解电池或电解池。
腐蚀电池:只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功的短路原电池。
阳极:发生氧化反应的电极 原电池(-)电解池(+) 阴极:发生还原反应的电极 原电池(+)电解池(-) 电解质分类:定义:溶于溶剂或熔化时形成离子,从而具有导电能力的物质。
分类:1.弱电解质与强电解质—根据电离程度2.缔合式与非缔合式—根据离子在溶液中存在的形态3.可能电解质与真实电解质—根据键合类型 水化数:水化膜中包含的水分子数。
水化膜:离子与水分子相互作用改变了定向取向的水分子性质,受这种相互作用的水分子层称为水化膜。
可分为原水化膜与二级水化膜。
活度与活度系数: 活度:即“有效浓度”。
活度系数:活度与浓度的比值,反映了粒子间相互作用所引起的真实溶液与理想溶液的偏差。
ii i x αγ=规定:活度等于1的状态为标准态。
对于固态、液态物质和溶剂,这一标准态就是它们的纯物质状态,即规定纯物质的活度等于1。
离子强度I :离子强度定律:在稀溶液范围内,电解质活度与离子强度之间的关系为:注:上式当溶液浓度小于0.01mol ·dm-3 时才有效。
电导:量度导体导电能力大小的物理量,其值为电阻的倒数。
符号为G ,单位为S ( 1S =1/Ω)。
影响溶液电导的主要因素:(1)离子数量;(2)离子运动速度。
当量电导(率):在两个相距为单位长度的平行板电极之间,放置含有1 克当量电解质的溶液时,溶液所具有的电导称为当量电导,单位为Ω-1 ·cm2·eq-1。
电化学干货
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电化学干货电化学是研究电与化学之间相互作用的学科,它涉及到电解、电池、电沉积、电化学分析等多个方面。
本文将介绍一些电化学的干货知识,帮助读者更好地了解电化学。
一、电化学基础知识1. 电化学反应:电化学反应是指在电解质中,电子在电极上转移的同时,离子也在电解质中传递的过程。
电化学反应可以分为两类:氧化还原反应和非氧化还原反应。
2. 电解质:电解质是指在溶液中能够电离成离子的物质,如酸、碱和盐等。
电解质的电离程度越高,其溶液的电导能力越强。
3. 电极:电极是电化学反应发生的地方,分为阳极和阴极。
在电解质溶液中,阴极是电子的供应者,发生还原反应;阳极是电子的接受者,发生氧化反应。
二、电解1. 电解过程:电解是利用电流使电解质溶液或熔融电解质发生氧化还原反应的过程。
在电解过程中,阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应。
2. 电解产物:电解质溶液或熔融电解质在电解过程中会产生气体、金属、酸和碱等不同的产物。
例如,电解氯化钠溶液会产生氯气和氢气。
三、电池1. 电池原理:电池是将化学能转化为电能的装置。
电池由正极、负极和电解质组成。
在电池工作时,正极发生氧化反应,负极发生还原反应,通过外部电路流动的电子产生电流。
2. 电池类型:常见的电池类型有干电池和蓄电池。
干电池是一次性电池,使用后不能再充电;蓄电池是可充电电池,可以通过外部电源再次充电使用。
3. 电池的应用:电池广泛应用于日常生活和工业领域,如电子产品、汽车、太阳能电池板等。
四、电沉积1. 电沉积原理:电沉积是利用电流使金属离子在电极上还原并沉积的过程。
通过控制电流大小和时间,可以控制金属沉积的厚度和形貌。
2. 电沉积应用:电沉积广泛应用于电镀和制备纳米材料等领域。
电镀可以增加金属制品的光泽和耐腐蚀性;电沉积纳米材料可以制备具有特殊性质的材料。
五、电化学分析1. 电化学分析原理:电化学分析是利用电化学方法来分析物质的化学性质和测定其含量的方法。
常见的电化学分析方法有电位滴定法、极谱法和电化学交流阻抗法等。
电化学的基本原理
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电化学的基本原理
电化学是一门研究电现象与化学反应之间相互关系的学科。
其基本原理可以归纳为以下几点:
1. 电化学反应:电化学反应是指在电解质溶液中,由于电荷的转移引起的化学反应。
这些反应既可以是氧化还原反应(redox reaction),也可以是非氧化还原反应。
2. 电解质:电解质是指能够在溶液中分解成离子的化合物。
在电解质溶液中,正负离子会在电场的作用下迁移,形成电流。
3. 电极反应:在电解池中,电化学反应发生在电极上。
电极分为阴极和阳极,阴极是电子的还原(还原剂被氧化),阳极是电子的氧化(氧化剂被还原)。
在电解质溶液中,阴极处的电子流向阳极,离子则沿相反的方向迁移。
4. 电势和电动势:电势是指电荷在电场中具有的能力。
电动势是指电池或电解池中的电势差,是推动电荷在电路中流动的力量。
电动势可以通过两个电极之间的差异来测量。
5. 极化和电解过程:在电极表面,由于反应产物的聚积或生成速率不同,可能会导致电解过程受到一定的限制,形成电解质溶液中的电化学极化。
极化会影响电解质溶液的电导率和电化学反应速率。
6. 法拉第电解定律:法拉第电解定律是描述电化学反应中电流与物质的量之间的关系。
根据法拉第电解定律,电流的大小与
电化学反应的速率成正比,与物质的摩尔数之间也存在一定的比例关系。
总之,电化学研究了电解质溶液中的电化学反应以及电荷的转移过程。
了解这些基本原理对于理解电化学现象和应用电化学技术具有重要意义。
电化学原理知识点
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电化学原理知识点电化学原理第一章绪论两类导体:第一类导体:凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而导电的物体,即载流子为自由电子(或空穴)的导体,叫做电子导体,也称第一类导体。
第二类导体:凡是依靠物体内的离子运动而导电的导体叫做离子导体,也称第二类导体。
三个电化学体系:原电池:由外电源提供电能,使电流通过电极,在电极上发生电极反应的装置。
电解池:将电能转化为化学能的电化学体系叫电解电池或电解池。
腐蚀电池:只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功的短路原电池。
阳极:发生氧化反应的电极原电池(-)电解池(+)阴极:发生还原反应的电极原电池(+)电解池(-)电解质分类:定义:溶于溶剂或熔化时形成离子,从而具有导电能力的物质。
分类:1.弱电解质与强电解质—根据电离程度 2.缔合式与非缔合式—根据离子在溶液中存在的形态3.可能电解质与真实电解质—根据键合类型水化数:水化膜中包含的水分子数。
水化膜:离子与水分子相互作用改变了定向取向的水分子性质,受这种相互作用的水分子层称为水化膜。
可分为原水化膜与二级水化膜。
活度与活度系数:活度:即“有效浓度”。
活度系数:活度与浓度的比值,反映了粒子间相互作用所引起的真实溶液与理想溶液的偏差。
规定:活度等于1的状态为标准态。
对于固态、液态物质和溶剂,这一标准态就是它们的纯物质状态,即规定纯物质的活度等于1。
离子强度I:离子强度定律:在稀溶液范围内,电解质活度与离子强度之间的关系为:注:上式当溶液浓度小于0.01mol·dm-3 时才有效。
电导:量度导体导电能力大小的物理量,其值为电阻的倒数。
符号为G,单位为S ( 1S =1/Ω)。
第二章是电化学热力学界面:不同于基体的两相界面上的过渡层。
相间电位:两相接触时存在于界面层的电位差。
产生电位差的原因是带电粒子(包括偶极子)分布不均匀。
形成相间电位的可能情况:1。
残余电荷层:带电粒子在两相间的转移或外部电源对界面两侧的充电;2.吸附双电层:界面层中阴离子和阳离子的吸附量不同,使界面和相体带等量相反的电荷;3.偶极层:极性分子在界面溶液侧定向排列;4.金属表面电势:各种短程力在金属表面形成的表面电势差。
电化学的基本原理
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电化学的基本原理
电化学是研究电与化学之间相互转换关系的学科。
它的基本原理包括以下几个方面:
1. 均匀电场原理:当两个电极之间施加电势差时,存在一个均匀的电场,电势随着距离的增加而线性变化。
2. 电离平衡原理:在电化学过程中,溶液中的物质可以发生电离,形成阳离子和阴离子。
当达到平衡时,离子的生成速率等于离子的消失速率。
3. 傅里叶法则:根据傅里叶法则,任何一个周期性的函数可以表示为若干个不同频率正弦波的叠加。
这个原理在电化学中用来解释频域电化学方法。
4. 动力学原理:根据动力学原理,电化学反应速率与电势差、温度、溶液浓度等因素有关。
动力学原理用来研究电极反应的速率和机理。
5. 线性电化学原理:线性电化学是研究电流与电势之间的线性关系的电化学分析方法。
它基于欧姆定律和法拉第定律,通过测量电流和电势的关系来计算溶液中物质的浓度。
这些基本原理为电化学提供了理论基础,使得我们能够理解和解释电化学现象,并应用于各种实际应用中,如电池、腐蚀、电解等。
电化学中的原理和应用
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电化学中的原理和应用引言电化学是研究电荷在电解质溶液中随时间和空间的变化规律以及与化学反应之间的关系的学科。
它在能源领域、环境保护、材料科学、生命科学等诸多领域都有广泛的应用。
本文将介绍电化学的基本原理和常见的应用领域。
一、基本原理1.电解质溶液:电解质溶液是指溶解了离子的溶液,其中离子是电荷的载体。
常见的电解质溶液有盐酸、硫酸、氢氧化钠等。
2.电解质的电离和溶解度:电解质在溶液中通过电离过程将分子转化为离子,溶解度是指单位体积溶液中电解质的溶解量。
3.电势差与电动势:电势差是指单位电荷在电场中所受到的力,电动势是电池或电化学反应提供给电荷的能量。
二、电化学的应用领域1.能源领域•锂离子电池:锂离子电池是一种常见的可充电电池,它通过正极材料(如钴酸锂)和负极材料(如石墨)之间的锂离子来储存和释放能量。
•燃料电池:燃料电池利用化学反应直接将化学能转化为电能,其中常见的燃料电池有氢燃料电池和甲醇燃料电池。
2.环境保护•废水处理:电化学处理可以利用电解质溶液中的离子来去除废水中的有机物、重金属离子等污染物。
•大气污染控制:电化学脱硫和脱氮技术可以通过电化学反应将煤烟中的二氧化硫和氮氧化物转化为无害的硫酸和硝酸。
3.材料科学•电镀:电镀是利用电解质溶液和电流在导电物体表面镀上一层金属,用于保护材料表面、改善外观和增强耐磨性。
•电解金属提取:电解法可以将金属从矿石中提取出来,常见的例子有铝的电解提取。
4.生命科学•DNA测序:电化学测序技术利用DNA在电解质溶液中的电荷特性,通过电流变化来测定DNA序列。
•生物传感器:电化学传感器利用电化学原理测量生物体内的化学物质,广泛应用于生物医学和环境监测。
结论电化学作为一门综合性学科,具有广泛的应用前景。
它在能源领域的电池技术、环境保护、材料科学和生命科学中都发挥着重要的作用。
随着科学技术的不断进步,电化学的应用会越来越广泛,为人类的生活和社会发展带来更多的创新和便利。
高三电化学原理知识点
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高三电化学原理知识点电化学原理是高三化学学科中的重要内容之一。
电化学是研究电流与化学反应之间相互关系的学科,对于理解和应用电化学原理知识点,能够帮助我们更好地理解化学反应的本质,提高实验操作和数据处理的技巧。
下面将介绍一些高三电化学原理的知识点。
一、电解质和非电解质电解质和非电解质是电化学反应中重要的概念。
电解质是指在溶液中能够导电的物质,常见的电解质有盐酸、硫酸等。
非电解质则是指在溶液中不能导电的物质,如糖类、酒精等。
电解质在溶液中会形成离子,参与电化学反应,而非电解质不会产生离子。
二、电解池和电解过程电解池是进行电解实验的装置,通常由两个电极和电解质溶液组成。
其中,阴极是电解质溶液中的离子还原的地方,阳极则是电解质溶液中的离子氧化的地方。
在电解过程中,正极吸引阴离子,阴极吸引阳离子,使电解质溶液中的离子发生化学反应。
三、电极电势和电动势电极电势是指电极与溶液中离子达到平衡时所具有的电势差。
电极电势可以通过标准电极电势来表示,标准电极电势是指在标准状态下,电极与溶液中离子达到平衡时所具有的电势差。
电动势则是指电化学电池将化学能转化为电能的能力,是电化学电池的基本特征之一。
四、电化学方程式和电解方程式电化学方程式是描述电化学反应的化学方程式,通常由离子和电子参与。
例如,对于还原反应:Cu2+ + 2e- → Cu,则其电化学方程式可以表示为:Cu2+ + 2e- → Cu。
电解方程式则是指在电解过程中,电解质发生氧化还原反应的方程式。
五、电解质溶液的导电性电解质溶液的导电性是指溶液中能够传导电流的能力。
溶液的导电性与其中的电解质浓度、离子的运动能力等因素密切相关。
一般来说,电解质溶液的导电性随着浓度的增加而增强,而非电解质溶液的导电性很弱。
六、电化学电池电化学电池是将化学能转化为电能的装置。
电化学电池由两个半电池组成,其中包括一个氧化半反应和一个还原半反应。
电化学电池有两种类型:被动型电池和活性型电池。
电化学知识点完整版
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电化学知识点完整版电化学作为化学学科的一个重要分支,研究了电化学反应和与电子传递有关的化学过程。
本文将全面介绍电化学的基本概念、原理和应用。
一、电化学的基本概念电化学是研究电子和离子在电解质溶液中的相互作用和转化的学科。
它涉及两种基本类型的反应:即氧化还原反应(简称氧化反应和还原反应)和电解反应。
1. 氧化还原反应氧化还原反应是电化学中最基本的反应类型。
氧化反应是指物质失去电子,还原反应是指物质获得电子。
在氧化还原反应中,电子的转移伴随着离子的迁移和化学键的断裂和形成。
2. 电解反应电解反应是指在电解质溶液中,由于外加电压而引起的非自发反应。
在电解反应中,电子从外部电源进入电解质溶液,物质离子在电解质溶液中发生迁移和转化。
二、电化学的基本原理电化学涉及两个基本的物理现象:电解和电池。
1. 电解电解是指用电流促使电解质溶液中离子发生迁移和转化的过程。
根据电解溶液中离子的迁移方式,电解可以分为两种类型:阳极电解和阴极电解。
在阳极电解过程中,阳离子移向负极,负离子移向阳极;反之,在阴极电解过程中,负离子移向阳极,阳离子移向负极。
2. 电池电池是一种将化学能转化为电能的装置。
它由两个电极(即正极和负极)和介于两者之间的电解质组成。
电池可以分为两类:非可逆电池和可逆电池。
非可逆电池是指只能进行一次反应,反应过程不可逆;可逆电池是指可以进行可逆反应,外加电压可以使电池反应方向发生逆转。
三、电化学的应用电化学在许多领域有着广泛的应用,以下列举其中几个重要的应用领域。
1. 电解和电镀电解和电镀是电化学应用的典型例子。
通过外加电流促使金属离子在电解质溶液中还原为纯净金属,并在电极上形成一层均匀的金属沉积。
2. 燃料电池燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的装置。
它通过氧化还原反应将燃料和氧气直接转化为电能,并产生水和二氧化碳等物质。
3. 腐蚀与防腐电化学在材料科学和工程领域中的应用非常重要。
通过研究金属在电解质溶液中的电化学反应,可以预测和防止金属的腐蚀现象,从而在工程中采取有效的防腐措施。
电化学原理知识点
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电化学原理知识点 Document number:WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT电化学原理第一章绪论两类导体:第一类导体:凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而导电的物体,即载流子为自由电子(或空穴)的导体,叫做电子导体,也称第一类导体。
第二类导体:凡是依靠物体内的离子运动而导电的导体叫做离子导体,也称第二类导体。
三个电化学体系:原电池:由外电源提供电能,使电流通过电极,在电极上发生电极反应的装置。
电解池:将电能转化为化学能的电化学体系叫电解电池或电解池。
腐蚀电池:只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功的短路原电池。
阳极:发生氧化反应的电极原电池(-)电解池(+)阴极:发生还原反应的电极原电池(+)电解池(-)电解质分类:定义:溶于溶剂或熔化时形成离子,从而具有导电能力的物质。
分类:1.弱电解质与强电解质—根据电离程度2.缔合式与非缔合式—根据离子在溶液中存在的形态3.可能电解质与真实电解质—根据键合类型水化数:水化膜中包含的水分子数。
水化膜:离子与水分子相互作用改变了定向取向的水分子性质,受这种相互作用的水分子层称为水化膜。
可分为原水化膜与二级水化膜。
活度与活度系数: 活度:即“有效浓度”。
活度系数:活度与浓度的比值,反映了粒子间相互作用所引起的真实溶液与理想溶液的偏差。
规定:活度等于1的状态为标准态。
对于固态、液态物质和溶剂,这一标准态就是它们的纯物质状态,即规定纯物质的活度等于1。
离子强度I : 离子强度定律:在稀溶液范围内,电解质活度与离子强度之间的关系为: 注:上式当溶液浓度小于·dm-3 时才有效。
电导:量度导体导电能力大小的物理量,其值为电阻的倒数。
符号为G ,单位为S( 1S =1/Ω)。
影响溶液电导的主要因素:(1)离子数量;(2)离子运动速度。
当量电导(率):在两个相距为单位长度的平行板电极之间,放置含有1 克当量电解质的溶液时,溶液所具有的电导称为当量电导,单位为Ω-1 ·cm2·eq-1。
电化学知识点总结
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电化学知识点总结电化学是研究电能和化学能相互转化规律的科学,它在化学、材料科学、能源科学等领域都有着广泛的应用。
以下是对电化学相关知识点的详细总结。
一、原电池1、定义原电池是将化学能转化为电能的装置。
2、构成条件(1)两个不同的电极,其中一个相对较活泼,另一个相对较不活泼。
(2)电解质溶液。
(3)形成闭合回路。
(4)自发进行的氧化还原反应。
3、工作原理以铜锌原电池为例,在稀硫酸溶液中:锌片为负极,发生氧化反应:Zn 2e⁻= Zn²⁺铜片为正极,发生还原反应:2H⁺+ 2e⁻= H₂↑电子由负极(锌片)通过外电路流向正极(铜片),电流方向则相反。
4、电极判断(1)根据电极材料:较活泼的金属一般为负极,较不活泼的金属或能导电的非金属为正极。
(2)根据电子流动方向:电子流出的一极为负极,电子流入的一极为正极。
(3)根据电流方向:电流流出的一极为正极,电流流入的一极为负极。
(4)根据反应类型:发生氧化反应的一极为负极,发生还原反应的一极为正极。
5、原电池的应用(1)加快化学反应速率。
(2)比较金属活动性强弱。
(3)设计化学电源,如干电池、蓄电池等。
二、电解池1、定义电解池是将电能转化为化学能的装置。
2、构成条件(1)直流电源。
(2)两个电极(与电源正极相连的为阳极,与电源负极相连的为阴极)。
(3)电解质溶液或熔融电解质。
(4)形成闭合回路。
3、工作原理以电解氯化铜溶液为例:阳极(与电源正极相连):2Cl⁻ 2e⁻= Cl₂↑阴极(与电源负极相连):Cu²⁺+ 2e⁻= Cu在电解池中,阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动。
4、电极反应式的书写(1)先分析溶液中存在的离子。
(2)根据阳极材料和离子的放电顺序确定阳极反应。
(3)根据阴极材料和离子的放电顺序确定阴极反应。
常见离子的放电顺序:阳极:活性电极(除金、铂外的金属)> S²⁻> I⁻> Br⁻> Cl⁻> OH⁻>含氧酸根离子。
电化学知识点
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电化学知识点电化学是研究电与化学之间相互作用的科学领域。
它既涉及物理学中的电学,又包括化学学科中的电化学反应。
电化学的研究对于理解和应用电池、电解、腐蚀等过程具有重要意义。
本文将介绍电化学中的一些基本概念和实践应用。
1. 电化学基础电化学中的两个重要概念是电位和电流。
电位是指物体上的电势差,它描述了正电荷和负电荷之间的相对能量差异。
电路中,当电流通过导体时,就像水流动一样,在形成的闭合回路中,电荷会从一个电极流向另一个电极。
这种电流是电化学反应的结果。
2. 电池和蓄电池电池是将化学能转化为电能的装置,它由两个或多个半电池组成。
半电池是一个化学反应产生电流的半截。
蓄电池则是能够重复充放电的电池,它可以在外部电源未连接时储存能量。
蓄电池的工作原理是将化学反应的产物吸附到电极上,然后再通过反向反应释放能量。
3. 电解和电沉积电解是电化学过程中将化学物质分解为离子的过程。
通过将电流通过液体或熔融的盐,可将阴阳离子分离出来。
而电沉积是指通过电流将离子沉积到一个电极上的过程。
这种过程常用于电镀,可以制备出金属薄膜或改变物体的表面性质。
4. 电化学传感器电化学传感器是利用电化学原理来测量、检测化学物质浓度或气体浓度的传感器。
例如,氧气传感器可通过电反应测量氧气浓度,用于监测空气中的氧含量。
另外,pH传感器可以测量溶液中的酸碱度,用于环境监测和实验室分析。
5. 电化学腐蚀电化学腐蚀是金属或合金遭受化学或电化学反应而受到损害的过程。
当金属与电解质接触时,会发生氧化还原反应,导致金属表面的物质流失。
腐蚀不仅使金属失去外观,还可能降低其机械性能和耐用性。
电化学腐蚀的研究有助于开发新的材料和防腐蚀措施。
6. 超级电容器超级电容器是一种能够高效储存电能的装置。
它与传统电池不同,不通过化学反应来储存能量,而是通过电荷在电极表面的吸附和释放来实现。
超级电容器具有高功率密度、长循环寿命和快速充放电等优点,因此被广泛应用于电子设备、电动车等领域。
化学电的知识点总结
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化学电的知识点总结化学电是一种由化学反应产生的电能,是利用化学能转换为电能的过程。
化学电的产生和利用在日常生活和工业生产中都有着广泛的应用,如电池、电解等。
本文将重点介绍化学电的产生原理、电池和电解的原理以及在生活和工业中的应用。
一、化学电的产生原理1. 化学电的基本原理化学电是由化学反应产生的电能,其基本原理包括两个方面:(1)电化学反应:电化学反应是指在电解质溶液中或电极表面发生的化学反应。
在电化学反应中,通常涉及电子的转移和离子的移动。
(2)电化学电位:当发生电化学反应时,溶液中的正负离子会在电场的作用下发生移动,从而形成电动势。
这种电动势被称为电化学电位,是化学电产生的基础。
2. 化学电的产生过程化学电通常由电池或电解产生,其产生过程分别如下:(1)电池产生化学电:电池是一种将化学能转化为电能的装置,包括原电池、干电池和锂电池等。
当电池两极之间连接外电路时,电池内部的化学反应会产生电流,从而产生化学电。
(2)电解产生化学电:电解是利用外加电流来促进化学反应进行,将化学能转化为电能的过程。
在电解过程中,正极发生氧化反应,负极发生还原反应,从而产生化学电。
二、电池的原理和分类1. 电池的原理电池是一种将化学能转化为电能的装置,其基本原理包括:(1)电池的构成:电池由阳极、阴极和电解质组成。
阳极和阴极之间的离子通过电解质来传递,在化学反应中释放出电荷,从而形成电流。
(2)电池电动势:电池的电动势是指在闭合电路中,单位正电荷在电池内部从负极移动到正极所需的能量。
电动势可以通过电极材料和电解质的选择来调整。
2. 电池的分类根据电池的工作原理和结构特点,电池可以分为原电池、干电池和锂电池等几种类型:(1)原电池:原电池是利用化学物质在电化学反应中释放能量产生电流的一种电池。
原电池包括干电池、碱性电池、锌银电池等。
(2)干电池:干电池是将阳离子电解液浸入干性电解质中,组成一种不可充电的化学电池。
干电池包括锰干电池、碳锌干电池等。
高三电化学原理知识点汇总
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高三电化学原理知识点汇总电化学原理是高中化学中的重要内容,主要研究电流与化学反应之间的关系。
掌握电化学原理的相关知识点对于高三学生来说非常重要。
下面是对于电化学原理的知识点进行的汇总。
一、电解质与非电解质1. 电解质是能在溶液或熔融状态下导电的物质,根据溶液的状态可分为电解质溶液和电解质熔体。
2. 非电解质是不能导电的物质,无论是固体、液体还是气体,都不具备导电性。
二、氧化还原反应1. 氧化还原反应是指物质中的原子失去或获得电子的过程,其中发生氧化的物质称为还原剂,发生还原的物质称为氧化剂。
2. 氧化态和还原态表示了物质在氧化还原反应中电子的失去和获得。
3. 氧化还原反应中,电子的失去和获得必须是同时进行的,被称为一对电子转移反应。
三、电化学电位1. 电化学电位是表示一个半反应中电子的获得或失去能力的物理量,用E表示,单位为伏特(V)。
2. 电化学电位差表示两个半反应之间电子传递的能力差异,称为电动势,用E°表示。
3. 标准电极电位是指在标准状态下,相对于标准氢电极,其他电极的电位差。
标准氢电极的电位差定义为0V。
四、电解池1. 电解池是指在电解过程中,包含有电解质溶液的容器。
其中,正极称为阳极,负极称为阴极。
2. 在电解过程中,阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应。
3. 在电解过程中,阳离子在阴极处还原成为物质,阴离子在阳极处氧化成为物质。
五、电解和电镀1. 电解是指利用外加电源的电能将化学能转化为电能的过程,使溶液中的阳离子和阴离子发生还原和氧化反应。
2. 电镀是指利用电解方法在导电物体表面镀上一层金属的过程。
在电镀过程中,被镀物体为阴极,金属离子为阳极。
六、电池1. 电池是指将化学能转化为电能的装置,由正极、负极和电解质组成。
正极和负极之间通过电解质形成电池的电解质界面。
2. 干电池是一种不可充电的电池,内部电解质通常是固体。
3. 燃料电池是一种将燃料直接与氧气反应产生电能的电池,常用于航空航天和汽车等领域。
高三电化学原理知识点归纳
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高三电化学原理知识点归纳电化学是化学与电学的交叉学科,主要研究电与化学的相互关系。
在高中阶段,学生们学习了电化学原理,并且通过实验和理论学习的方式掌握了一些基本的知识点。
本文将对高三电化学原理的知识点进行归纳,帮助学生们更好地理解和掌握这一领域。
1. 电解质和非电解质电解质是指在溶液或熔融状态下能导电的物质,分为强电解质和弱电解质。
强电解质在溶液中能完全电离生成离子,而弱电解质只有部分分子电离。
非电解质则是指在溶液或熔融状态下不能导电的物质,其分子不发生电离。
2. 电池的工作原理电池是将化学能转换成电能的装置。
它由正极、负极和电解质组成。
电池的工作原理是通过化学反应在正负极之间产生电子流,从而产生电流。
常见的电池有干电池和蓄电池,它们的工作原理略有不同。
3. 电极和电解池电极是电化学反应发生的场所,分为阳极和阴极。
阳极是发生氧化反应的电极,而阴极则是发生还原反应的电极。
电解池是指进行电化学反应的装置,由电解质溶液和两个电极组成。
4. 电导性和电解质溶液浓度电导性是指物质导电的能力。
电解质溶液的浓度越高,离子的数量越多,导电性越强。
电解质溶液的导电性可以通过电导率来衡量,电导率与溶液浓度成正比。
5. 电解过程电解是利用电流将化学物质分解成离子的过程。
电解发生在电解池中,通过外加电势差将阳离子迁移到阴极,阴离子迁移到阳极,从而完成电化学反应。
6. 电化学反应和电子转移电化学反应是指在外电压或电流的作用下发生的化学反应。
电子转移是电化学反应中的核心过程,通过电子的转移,化学物质之间发生氧化还原反应。
氧化是指物质失去电子,还原是指物质获得电子。
7. 电位和标准电极电势电位是指单个电极相对于某个参比电极的电势差。
标准电极电势是在标准状态下,相对于氢电极的电势差。
标准电极电势可以用于判断电化学反应的方向和强弱。
8. 电解质溶液的电解性质电解质溶液的电解性质是指电解质在电场作用下发生电离的能力。
它受到电解质本身性质和溶液浓度的影响。
电化学知识归纳总结
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电化学知识归纳总结一、电解原理1、电解(1)电解的概念:使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫电解。
电解质在电流的作用下发生氧化还原反应,是电能转化为化学能的过程,电解反应是非自发的。
阳极失去电子发生氧化反应,阴极得到电子发生还原反应。
(2)电解池的概念:把电能转变为化学能的装置叫电解池或电解槽。
其中根直流电源或原电池的负极相连的电极是电解池的阴极;反之,跟直流电源或原电池的正极相连的电极是电解池的阳极。
构成电解池的条件是:①直流电源;②两个电极,与电源的正极相连的电极叫阳极,与电源负极相连的电极叫阴极;③电解质溶液或熔融态电解质。
2、电解原理和规律(1)电极分为惰性电极和活泼电极两种。
惰性电极在电解过程中只导电,电极本身不发生任何化学变化,电极材料为石墨、铂、金等;活泼电极是指除石墨、铂、金以外的导电材料做阳极时,金属原子失去电子时发生氧化还原反应的电极。
(2)放电顺序①阳离子在阴极的放电顺序:(H+)、Zn2+、Fe2+、Sn2+、Pb2+、(H+)、Cu2+、Fe3+、Hg2+、Ag+从左到右放电能力依次增强(越排在后面越容易先得电子)注意:a金属离子在阴极放电与否,既跟金属的活泼性有关,又跟离子浓度有关。
例如在一般盐溶液中氢离子浓度很小,放电顺序在Zn2+前,而在相同浓度或浓度相差不大时,放电顺序在Pb2+后。
b Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、K+在水中不放电,只在熔融时放电。
②阴离子在阳极(惰性电极)放电顺序:OH-、Cl-、Br-、I-、S2-放电能力依次增强(越排在后面越容易失去电子)注意:a阳极若为活泼电极,则是活泼电极自身溶解放电,此时不考虑阴离子的放电。
b F-及含氧酸根在水溶液中不放电。
3、电解精炼电解精炼是利用电解原理提纯金属。
如电解精炼铜时,要把粗铜挂在电解槽的阳极,用硫酸铜溶液做电解液,阴极挂纯铜。
电解时阳极发生氧化反应,Cu 失去电子变为Cu2+进入溶液,比铜活泼的金属也失去电子进入溶液;不如铜活泼的金属杂质不能失去电子而变成“阳极泥”被除去。
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电化学原理第一章绪论两类导体:第一类导体:凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而导电的物体,即载流子为自由电子(或空穴)的导体,叫做电子导体,也称第一类导体。
第二类导体:凡是依靠物体内的离子运动而导电的导体叫做离子导体,也称第二类导体。
三个电化学体系:原电池:由外电源提供电能,使电流通过电极,在电极上发生电极反应的装置。
电解池:将电能转化为化学能的电化学体系叫电解电池或电解池。
腐蚀电池:只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功的短路原电池。
阳极:发生氧化反应的电极原电池(-)电解池(+)阴极:发生还原反应的电极原电池(+)电解池(-)电解质分类:定义:溶于溶剂或熔化时形成离子,从而具有导电能力的物质。
分类:1.弱电解质与强电解质—根据电离程度2.缔合式与非缔合式—根据离子在溶液中存在的形态3.可能电解质与真实电解质—根据键合类型水化数:水化膜中包含的水分子数。
水化膜:离子与水分子相互作用改变了定向取向的水分子性质,受这种相互作用的水分子层称为水化膜。
可分为原水化膜与二级水化膜。
活度与活度系数: 活度:即“有效浓度”。
活度系数:活度与浓度的比值,反映了粒子间相互作用所引起的真实溶液与理想溶液的偏差。
规定:活度等于1的状态为标准态。
对于固态、液态物质和溶剂,这一标准态就是它们的纯物质状态,即规定纯物质的活度等于1。
离子强度I : 离子强度定律:在稀溶液范围内,电解质活度与离子强度之间的关系为:注:上式当溶液浓度小于·dm-3 时才有效。
电导:量度导体导电能力大小的物理量,其值为电阻的倒数。
符号为G ,单位为S ( 1S =1/Ω)。
影响溶液电导的主要因素:(1)离子数量;(2)离子运动速度。
当量电导(率):在两个相距为单位长度的平行板电极之间,放置含有1 克当量电解质的溶液时,溶液所具有的电导称为当量电导,单位为Ω-1 ·cm2·eq-1。
与 K 的关系:与 的关系:当λ趋于一个极限值时,称为无限稀释溶液当量电导或极限当量电导。
离子独立移动定律:当溶液无限稀释时,可以完全忽略离子间的相互作用,此时离子的运动是独立的,这时电解质溶液的当量电导等于电解质全部电离后所产生的离子当量电导之和:同一离子在任何无限稀溶液中极限当量电导值不变!离子淌度:单位场强(V/cm )下的离子迁移速度,又称离子绝对运动速度。
ii i xαγ=∑=221i i z m I IA ⋅-=±γlog LAG κ=KV=λNcNc k1000=λ-++=000λλλ离子迁移数:某种离子迁移的电量在溶液中各种离子迁移的总电量中所占的百分数。
或第二章 电化学热力学相间:两相界面上不同于基体性质的过度层。
相间电位:两相接触时,在两相界面层中存在的电位差。
产生电位差的原因:荷电粒子(含偶极子)的非均匀分布 。
形成相间电位的可能情形:1.剩余电荷层:带电粒子在两相间的转移或利用外电源向界面两侧充电 ;2.吸附双电层:阴、阳离子在界面层中吸附量不同,使界面与相本体中出现等值反号电荷 ;3.偶极子层:极性分子在界面溶液一侧定向排列 ;4.金属表面电位:金属表面因各种 短程力作用而形成的表面电位差。
相间电位的类型: 外电位差(伏打电位差):内电位差(伽尔伐尼电位差):电化学位差:电化学位:AB ψψ-A B φφ-AB ---μμ()χψμφμμ++=+=-nF nF绝对电位:金属(电子导电相)与溶液(离子导电相)之间的内电位差。
例:若电极材料不变, 不变;若令 不变,则:相对(电极)电位:研究电极与参比电极组成的原电池电动势称为该电极的相对(电极)电位 ,用 ψ 表示。
符号规定:研究电极在原电池中发生还原反应 :研究电极在原电池中发生氧化反应:氢标电位:标准氢电极作参比电极时测得的电极相对电位。
如:Pt|H2,H+||Ag2+|Ag液体接界电位:相互接触的两个组成不同或浓度不同的电解质溶液之间存在的相间电位。
产生的原因:各种离子具有不同的迁移速率而引起。
盐桥:饱和KCl 溶液中加入3%琼脂。
作用:由于K+、Cl-的扩散速度接近,液体接界电位可以保持恒定。
电池进行可逆变化必须具备两个条件:1.电池中的化学变化是可逆的,即物质的变化是可逆的;2.电池中能量的转化是可逆的,即电能或化学能不转变为热能而散失。
原电池电动势:原电池短路时的端电压(即两电极相对电位差)。
ZnCu Cu S S Zn E φφφ∆+∆+∆=RM φ∆RS φ∆()S M E φ∆∆=∆0>ϕ0<ϕV799.0=ϕ-+-=ϕϕE注意:只有可逆电池有E ,电池不可逆时只能测到V 。
基本关系式: 注:只适用于可逆电池, 表示可以做的最大有用功(电功)。
Nernst 方程: (标准状态下的电动势)对反应: 的含义:标准状态下的平衡电位 电极的分类: 1.可逆电池阳离子(第一类)可逆: 金属在含有该金属离子的可溶性盐溶液中所组成的电极。
阴离子(第二类)可逆:金属插入其难溶盐和与该难溶盐具有相同阴离子的可溶性盐溶液中。
或氧化还原可逆电极:铂或其它惰性金属插入同一元素的两种不同价态离子溶液中,如: 气体电极:气体吸附在铂或其它惰性金属表面与溶液中相应的离子进行氧化还原反应并达到平衡,如:2.不可逆电极第一类不可逆电极:金属在不含该金属离子的溶液中形成的电极。
如:第二类不可逆电极:标准单位较正的金属在能生成该金属难溶盐或氧化物的溶液中形成的电极。
如:nFEG -=∆G∆-∏∏+=,生反ννααlnnFRTE E K nF RT E ln 0=Rne O ⇔+0ϕ++=n MnFRT αϕϕln 0()-A MAn M ,固nn M M Pt ,1-()()++H H H P H Pt α22,220ln 2HHP F RT++=αϕϕ溶液的无能溶解+n M M M NaOHCu第三类不可逆电极:金属浸入含有某种氧化剂的溶液中形成的电极。
如:不可逆气体电极:一些具有较低氢过电位的金属在水溶液中,尤其在酸中,形成的电极。
如: 影响电极电位的因素:1.电极的本性2.金属表面的状态3.金属的机械变形和内应力4.溶液的PH 值5.溶液中氧化剂的存在6.溶液中络合剂存在7.溶剂的影响第三章 电极/溶液界面的结构与性质理想极化电极:在一定电位范围内,有电量通过时不发生电化学反应的电极体系称为理想极化电极。
比较:理想极化电极是在一定条件下电极上不发生电极反应的电极,通电时电极反应速度跟不上电子运动速度,不存在去极化作用,流入电极的电荷全部在电极表面不断积累,只起到改变电极电位,即改变双电层结构的作用,如滴汞电极。
反之,如果电极反应速度很大,以至于去极化作用于极化作用接近于平衡,有电流通过时电极电位几乎不变化,即电极不出现极化现象,就是理想不极化电极,如电流密度很小时的饱和甘汞电极。
零电荷电位 :电极表面剩余电荷为零时的电极电位 。
与 不同原因:剩余电荷的存在不是形成相间电位的唯一原因。
零标电位:相对于零电荷电位的相对电极电位,以零电荷电位作为零点的电位标度。
吸附:某物质的分子、原子或离子在界面富集(正吸附)或贫乏(负吸附)的现象。
分类:静电吸附;3HNOFe 0ϕ0ϕ0=∆ϕ非特性吸附;特性吸附(物理吸附+化学吸附)。
电毛细现象:界面张力б随电极电位变化的现象。
电毛细曲线:界面张力与电极电位的关系曲线 。
微分电容:引起电位微小变化时所需引入电极表面的电量,也表征了界面在电极电位发生微小变化时所具备的贮存电荷的能力。
电毛细曲线及微分电容曲线研究界面性质和结构的优缺点比较:(仅供参考) (1)电毛细曲线法的主要应用:判断电极表面带电状况(符号);求电极表面剩余电荷密度q ;求离子表面剩余量 。
(2)微分电容曲线的主要应用:利用 判断q 正负;研究界面吸附 ;求q 、 :(3)用微分电容法求q 值比电毛细曲线法更为精确和灵敏,电毛细曲线的直接测量只能在液态金属(汞、镓等)电极上进行,微分电容还可以在固体电极上直接进行。
应用微分电容发往往需要应用电毛细曲线法确定零电荷电位。
斯特恩模型:电极/溶液界面的双电层由紧密层和分散层两部分组成。
电位分布特点:紧密层——线性分布 分散层——曲线分布电位:离子电荷能接近电极表面的最小距离处的平均电位。
紧密层结构对Stern 模型的两点重要修正:水偶极子定向及对结构的影响(“电极水化”)iΓ0ϕi C 1ψ()11ψψϕϕϕϕ+-=a a =+分紧短程作用引起的吸附(特性吸附)。
无离子特性吸附 :OHP :距离电极表面为d 的液层,即最接近电极表面的水化阳离子电荷中心所在液层称为外紧密层或外Helmholtz 平面。
有离子特性吸附 :IHP :阴离子电荷中心所在的液层称为内紧密层平面或内Helmholtz 平面。
“电极/溶液”界面模型概要(总结):由于界面两侧存在剩余电荷(电子及离子电荷)所引起的界面双电层包括紧密层和分散层两部分;分散层是由于离子电荷的热运动引起的,其结构(厚度、 电势分布等)只与温度、电解质浓度(包括价型)及分散层中的剩余电荷密度有关,而与离子的个别特性无关;紧密层的性质决定于界面层的结构,特别是两相中剩余电荷能相互接近的程度; 能在电极表面“特性吸附”的阴离子往往在电极表面上“超载吸附”。
此时界面结构及其中电势分布具有“三电层”形式。
特性吸附:无机阴离子的特性吸附对 的影响:使界面张力下降;使 负移。
有机分子的特性吸附对 的影响:使 下降;出现电容峰。
第四章 电极过程概述极化:有电流通过时,电极电位偏离平衡电位的现象 过电位:在一定电流密度下,电极电位与平衡电位的差值极化值:有电流通过时的电极电位(极化电位)与静止电位的差值ϕσ~()0max ϕσϕ~d C d C极化曲线:过电位(或电极电位)随电流密度变化的关系曲线。
极化度:极化曲线上某一点的斜率。
极化图:把表征电极过程特征的阴极极化曲线和阳极极化曲线画在同一个坐标系中,这样组成的曲线图叫极化图。
电极过程的基本历程:1.液相传质步骤2.前置的表面转化步骤简称前置转化3.电子转移步骤或称电化学反应步骤4.随后的表面转化步骤简称随后转化5.新相生成步骤或反应后的液相传质步骤速度控制步骤:串连的各反应步骤中反应速度最慢的步骤。
浓差极化:液相传质步骤成为控制步骤时引起的电极极化。
电化学极化:由于电化学反应迟缓而控制电极过程所引起的电极极化。
准平衡态:当电极反应以一定速度的进行时,非控制步骤的平衡态几乎未破坏的状态。
液相传质的三种方式:电迁移:电解质溶液中的带电粒子在电场作用下沿着一定的方向移动。
对流:一部分溶液与另一部分溶液之间的相对流动。
扩散:溶液中某一组分自发地从高浓度区域向低浓度区域移动。