物理化学课件--董元彦-第四版第5章.电解质

q+ --- 正离子输送的电量 ; q - --- 负离子输送的电量
t+ --- 正离子的迁移数 ;
u --- 正离子的迁移速率 ；
t
q qq
u uu
t - --- 负离子的迁移数
u --- 负离子的迁移速率
t
q q q
u u u
影响离子迁移速率的因素有： * 离子的本性（如电荷、离子半径等） * 溶剂的性质（如溶剂的黏度、 介电常数等） * 离子与溶剂的相互作用（如溶剂化、生成氢键等） * 溶液浓度 * 温度 * 电场强度
l ---- 两电极间的距离(m)
电导率
conductivity
G l 1 l
A RA
l / A ---- 电导池常数 ( m 1 )
---- 在相距1m的两个面积均为1㎡的电极间电解质溶
液的电导。 (s m1)
摩尔电导率
molar conductivity
m C
式中 C ---- 电解质的浓度 (molm3)
第五章 电解质溶液(Electrolyte Solution)
电能
电解
化学能
电池
§ 5-1 离子的电迁移
一．电解质溶液的导电机理
Pt
Pt
阴
阳
极 +极
-
HCl
电解池
电解池 ---- 使电能转 化为化学能的装置。
阴极 (－) 还原反应：
2H2eH2
阳极 ( + ) 氧化反应：
2Cl2eC2l
总反应 ：
对给定的溶质、溶剂，在一定的温度和浓度下，
离子的迁移速率只与电场强度有关：
u
U
dE dl
u
U
dE dl
U 、 U --- 为单位电场强度下正、负离子的迁移速率，
称为离子淌度，其值更能反映离子运动的本性。
t
q qq
U UU
t
q qq
U UU
t t 1
从公式可以看出，迁移数体现了正、负离子迁移淌 度的相对大小。同一种离子在不同的电解质溶液中的迁 移数是不同的。
m ----- 把含有1mol电解质的溶液置于相距为1m的两
个平行电极之间的电导.
注意 m 的两种表示方法：
第一种：是以1mol电荷的量为基本单元
如
m (1 2Cu4) S7.O 1 7 13 0 sm 2m 1 ol
第二种：是以1mol电解质的量为基本单元
如
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
m (C4 u ) 1 S.3 4 O 1 4 3 s 0 m 2m 1ol
这两种表示方法对1-1价型的电解质是一致的
如
NaCl
例题1 : 298K时，用某一电导池测得 0.1 mol/L KCl溶液
96 .5 C 4 m 8 1 o 4 9l6 C 4 m 8 1o 5 l
因此，在阴极（负极）上要使 1mol 的 MZ 离子
从溶液中析出，需要 Z+ mol 的电子
MZZe M
需要通入的电Q量 为 ZF
当在阴极（负极）上发生反应的 MZ 离子为△n mol 时
nM Z n Z e nM
二. Faraday定律
定律内容：通电于电解质溶液后， 1. 在电极上发生化学反应的物质的摩尔数与通入的电 量成正比；
2. 若将几个电解池串联，通入一定的电量后，在各个 电解池的电极上发生反应的物质（电荷数相同）的 摩尔数相同。
1mol电子所带电量的绝对值称为法拉第常数，用F 表示
F L 6 . e 0 1 2 2 m 0 3 2 1 1 o .6l 0 1 1 2 C 0 9 2
2HC H l2C2l
电解质溶液的导电机理: （1）溶液中的正负离子分别向阴极和阳极迁
移，使电流得以在溶液中连续。 （2）正离子在阴极上发生还原反应, 负离子在
阳极发生氧化反应. 使电流得以在溶液与 电极的界面上连续。
Faraday
法拉第是英国物理学家、化学家，也是著名的自学成才 的科学家。1791年9月22日萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家 庭。因家庭贫困仅上过几年小学，13岁时便在一家书店里当 学徒。书店的工作使他有机会读到许多科学书籍。在送报、 装订等工作之余，自学化学和电学，并动手做简单的实验， 验证书上的内容。利用业余时间参加市哲学学会的学习活 动，听自然哲学讲演，因而受到了自然科学的基础教育。由于他爱 好科学研究，专心致志，受到英国化学家戴维的赏识，1813年3月由戴维 举荐到皇家研究所任实验室助手。这是法拉第一生的转折点，从此他踏上 了献身科学研究的道路。同年10月戴维到欧洲大陆作科学考察，讲学，法 拉第作为他的秘书、助手随同前往。历时一年半，先后经过法国、瑞士、 意大利、德国、比利时、荷兰等国，结识了安培、盖.吕萨克等著名学者。 1824 年 1 月 当 选 皇 家 学 会 会 员 ， 1825 年 2 月 任 皇 家 研 究 所 实 验 室 主 任 ， 1833----1862任皇家研究所化学教授。1846年荣获伦福德奖章和皇家勋章。 1867年8月25日逝世。
淌度大的离子，其导电能力大。如 H 、OH1 的
淌度比其它离子的要大，故其摩尔电导率也比其它离子 的摩尔电导率要大
2.对含多种正、负离子的溶液
ti
qi qi
ti 1
§ 5-2 电导及其应用
一．电导、电导率与摩尔电导率
电导
conductance
G 1 R
（ 1 或 S ）
G A
l
A --- 电极面积（㎡ ）
QnZF
同理可得：在阳极（正极）上发生反应的 AZ
离子为△n mol 时
QnZ F
综合得：
QnZ F
--------- Faraday定律
Q ---- 通入溶液的总电量 ( c ) ; F ---- 1mol电子所荷的电量（ Faraday常数） △n --- 在阴极或阳极上发生电极反应的物质的
摩尔数.
Z ----- 在电极上发生反应的物质所荷的电荷数
例. 将9648.5 c的电量分别通入稀 H2SO4 、 CuCl2 、
BiCl3溶液中, 求在各阴极上析出的 H2 、Cu 、Bi
的摩尔数。
解
n1Q 96.4 580.1mol Z F 9648Z5 Z
nH n e 2nH2
n 0.1 nH2 22 0.05 mol
nC 2u 2 ne nCu nCun02.10.05 mol
nB 33 i ne nBinBin03.10.03m3ol
三. 离子的电迁移
电解质溶液的导电是正、负离子向两极迁移电量 的叠加结果，正、负离子同时承担导电的任务。
1. 对只有一种正负离子的电解质 q --- 通过溶液的总电量；