法拉第电解定律
电解法制烧碱的基本原理
氢氧化钠产品
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二 电解法制烧碱的基本原理
1 法拉第定律 1) 法拉第第一定律
电解过程中,电极上所析出的物质的量与通过 电解质的 电量成正比.即与电流强度及通电时间成正比 G = KQ = KIt 式中：Ｇ－－电极上析出物质的质量，g 或kg；
Ｑ－－通过的电量，Ａ.s或Ａ.h; K--- - 电化当量； Ｉ－－电流强度，Ａ； t ----- 通电时间，s 或h.
槽电压总是高于理论分解电压。
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３槽电压及电压效率
理论分解电压与槽电压的比称为电压效率.
电压效率η(E) =
E(理论分解电压) × 100%
E(槽电压)
电能效率η 为电压效率与电流效率的乘积,即:
η = η(E) × η(I)
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电位(可由能斯特方程式计算得到)的差值,称为该离 子的过电位.
(1)在电极上析出物质种类的影响
规律: 金属离子在电极放电时,过电位并不大,但当电 极上产生气体物质如Cl2 , H2 ,O2等时,过电位数值就相 当大.
原因: 2019/12/12
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３槽电压及电压效率
A 电解过程中,由于电极上产生气体,形成了一薄层 导电不良的气膜;
若以1000安 / 米2电流密度时,在石墨阳极上Cl2和O2 的实际放电为例,计算可得:
E(Cl2) = E理(Cl2) - E超(Cl2) = 1.332 +0.25 =1.582 V
E(O2) = E理(O2) - E超(O2) = 0.814 +1.09 = 1.904 V
所以,电解食盐水时,在石墨阳极上,由于E(Cl2)<
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铝电解资料
1、什么是电化当量？铝的电化当量是多少？电化学量是通过1安培小时电量时，理论上应析出物质的重量（克）铝的电化当量K=0.3356克/安培、小时2、什么是法拉第定律？1833-1834年法拉第（Faraday）首先发现在水溶液和熔融盐电解中，通过电解槽的电量与在电极上析出的物质量有一定的关系，并把这种关系用定律形式确定下来，称之为法拉第定律，其含义：（1）在电极上析出的物质的数量与通过电解质的电量成正比，也就是与通过的电流强度和通电时间成正比。
（2）在电解质中通过一定的电量所析出的物质数量与其化学量成正比。
（3）电解过程中，在电极上析出1克当量的任何物质所通过的电量均为96500库仑，也称为1法拉第，即：1法拉第=96500库仑法拉第定律公式为M=K、I、T式中：M——析出物质的重量（克）K——该物质的电化当量（克/安培、时）I——通过的电流（安培）T——通电的时间（小时）3、什么是化学当量及克当量？铝的化学当量及克当量是多少？化学当量是某元素的原子量被该元素的原子价相除所得的商。
其公式为：化学当量=原子量÷原子价以克为单位的化学当量叫做克当量铝的原子量为26.98154，原子价为3铝的化学当量=23.98154÷3=8.9938铝的克当量即为8.9938克4、电解槽漏炉有哪两种情况？漏炉事故如何处理？漏炉有两种情况：一种是电解槽的槽底或侧部块破坏严重，阴极钢棒熔化，铝液和电解质从钢棒处流出，称为炉底漏炉。
另一种是槽内衬完好，由于操作不当，电解质和铝液从侧部炭块顶部或局部缝隙间漏出槽外，称为侧部漏炉。
漏炉事故的处理方法：发生漏炉时，应立即打开漏炉侧地沟盖板查明漏炉部位。
（1）如果是炉底漏炉，应立即：a.吊开漏炉处地沟盖板，保护大母线，利用3~5毫米厚的长方形铁板等物挡位阴极大母线，防止冲断阴极大母线；b.把阳极坐到炉底上，防止断；c.断组织人力尽力抢救，如确实严重可紧急停槽。
（2）如果是侧部漏炉，应立即：a.降阳极，专人看管电压，不能超5伏；b.要迅速打下漏出侧面壳及用电解质块、氧化铝等物料沿周边捣固扎实，直到不漏为止；c.万不得已情况下，方可停槽处理漏炉部位，然后尽快恢复生产。
法拉第电解定律
法拉第电解定律
法拉第电解定律是一种物理定律，它解释了电流通过导体的大小与导体内电解液的湿度以及电解液中的电解质的浓度之间的关系。
它的形式是I=KA([salt]1/2·[H2O]·[ionic strength]), 其中I表示电流，K是一个常数，A是温度依赖性活度常数，[salt]表示溶液中的电解质浓度，[H2O]表示水溶液的含水量，[ionic strength]表示离子强度。
在合适的条件下，电流和湿度和离子强度密切相关。
法拉第电解定律是电化学和电解技术的基础，广泛用于进行电解处理的设计和使用，它也用于精确测量解质浓度以及分析电解过程中的反应之间的关系。
物理化学分析基本原理
物理化学分析基本原理物理化学分析包括定性分析和定量分析两个方面。
定性分析是通过观察样品在特定条件下的性质和反应来判断样品成分和性质；定量分析是通过测定样品中其中一种物质的含量来确定样品的组成和性质。
物理化学分析涉及了很多的基本原理，下面将介绍其中几个重要的原理。
1.法拉第定律：法拉第定律描述了电解过程中的电荷传递现象。
它表明，通过电解质溶液的电流与在电解质溶液中发生的氧化还原反应物质的量是成比例的。
根据法拉第定律，通过电解质溶液的电流可以用来确定氧化还原反应物质的数量，从而实现对溶液中物质的定量测定。
2.布鲁尔-埃特温定律：布鲁尔-埃特温定律描述了溶液中溶质的溶解度与温度之间的关系。
根据这个定律，对于大多数固体在液体中的溶解过程，溶解度随温度的升高而增大，即温度升高时溶解度增加。
这个定律在定量分析中经常用于确定固体物质的溶解度，从而实现对样品中成分的定量测定。
3.阿伦尼乌斯方程：阿伦尼乌斯方程描述了化学反应速率与温度之间的关系。
它表明，在给定的温度下，化学反应的速率与反应物浓度成正比，即浓度越高，反应速率越快。
而随温度的升高，反应速率也会增加。
阿伦尼乌斯方程在分析化学中常用于测定化学反应的速率常数和反应机理，从而实现对反应的定量研究。
4.摩尔吸光度定律：摩尔吸光度定律描述了溶液中物质的吸光度与物质的浓度之间的关系。
它表明，溶液中物质的吸光度是与物质的浓度成正比的。
摩尔吸光度定律在分析化学中常用于定量测定溶液中物质的浓度，从而实现对样品中物质的定量测定。
除了以上介绍的原理外，物理化学分析还包括了其他一些基本原理，如波谱学原理、电化学原理、热力学原理等。
这些原理为物理化学分析提供了理论基础和实验方法，通过这些原理的应用，可以实现对样品中物质的定性和定量研究，并推断化学反应的机理和过程。
总结起来，物理化学分析利用物理化学的原理和方法来研究和解决分析问题。
它涉及了很多的基本原理，如法拉第定律、布鲁尔-埃特温定律、阿伦尼乌斯方程和摩尔吸光度定律等。
...6-1 法拉第电解定律 电解过程中,发生电极反应物质的量与通过电解...
库仑分析法
第9页
e.铜开始析出时电位为： e.铜开始析出时电位为： 铜开始析出时电位为 铜析出的分解电压： 铜析出的分解电压： U分=（1.23+0.47）- 0.345 = 1.35V 1.23+0.47） 此时，银已沉积完全。可见， 此时，银已沉积完全。可见，阴极电位未 达到Cu 的析出电位， 达到Cu2+的析出电位，外加电压也未达到 Cu2+的分解电压，故只要控制外加电压不超过 的分解电压， 1.35(V)，或阴极电位不负于0.345(V)， 1.35(V)，或阴极电位不负于0.345(V)，就能 实现二者分离。 实现二者分离。 但实际上， 但实际上，靠控制外加电压来实现分离很 困难，因阳极电位并非恒定。 困难，因阳极电位并非恒定。通常是靠控制阴 极电位的办法来实现分离。 极电位的办法来实现分离。
第13讲
库仑分析法
二 . 控制外加电压的可行性 ； 以电解 0.001mol/L 控制外加电压的可行性； 以电解0 001mol/L 的硫酸盐溶液为例说明： 及1mol/L Cu2＋的硫酸盐溶液为例说明： 标准电极电位： Ag＋ 800V 标准电极电位：EθAg＋/Ag = ＋0.800V 345V EθCu2＋/Cu = ＋0.345V Cu2 阴极： a. 阴极：Ag+ + e-===Ag E析Ag=E°+0.059/2·lg[Ag+] =E°+0.059/2· =0.800+0.059/2× =0.800+0.059/2×lg0.01 =0.682(V) Cu2+ + 2e-====Cu E析Cu =E°+ 0.059/2·lg[ Cu2+] =E° 0.059/2· =0.345+0.059/2× =0.345+0.059/2×lg1 =0.345(V) Ag+先在阴极上还原析出
物理定律
物理学定律高斯定律：通过任意闭合曲面的电通量等于该闭合曲面所包围的所有电荷量的代数和。
高斯定律（Gauss' law）表明在闭合曲面内的电荷分布与产生的电场之间的关系。
静电场中通过任意闭合曲线（称高斯面）S 的电通量等于该闭合面内全部电荷的代数，与面外的电荷无关。
由于磁力线总是闭合曲线，因此任何一条进入一个闭合曲面的磁力线必定会从曲面内部出来，否则这条磁力线就不会闭合起来了。
如果对于一个闭合曲面，定义向外为正法线的指向，则进入曲面的磁通量为负，出来的磁通量为正，那么就可以得到通过一个闭合曲面的总磁通量为0。
这个规律类似于电场中的高斯定理，因此也称为高斯定理。
与静电场中的高斯定理相比较，两者有着本质上的区别。
在静电场中，由于自然界中存在着独立的电荷，所以电场线有起点和终点，只要闭合面内有净余的正（或负）电荷，穿过闭合面的电通量就不等于零，即静电场是有源场；而在磁场中，由于自然界中没有单独的磁极存在，N极和S极是不能分离的，磁感线都是无头无尾的闭合线，所以通过任何闭合面的磁通量必等于零。
安培定则：也叫右手螺旋定则，是表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系的定则。
通电直导线中的安培定则（安培定则一）：用右手握住通电直导线，让大拇指指向电流的方向，那么四指的指向就是磁感线的环绕方向；通电螺线管中的安培定则（安培定则二）：用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N 极。
右手螺旋定则：1、假设用右手握住通电导线，大拇指指向电流方向，那么弯曲的四指就表示导线周围的磁场方向。
2、假设用右手握住通电螺线管，弯曲的四指指向电流方向，那么大拇指的指向就是通电螺线管内部的磁场方向。
楞次定律楞次定律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
这里起阻碍作用的是“感应电流的磁场”，它阻碍“原磁通量的变化”，不是阻碍原磁场，也不是阻碍原磁通量。
6第六章 库仑分析法
（2）双指示电极电流法
通常采用两个相同 的电极,并加一个很小的 外加电压(0～200mV),从 指示电流的变化确定终点. 由于外加电压很小，对于 可逆体系，一指示系统有 电流通过，而对于不可逆 体系，则没有电流产生。
3、库仑滴定的特点及应用 特点: 特点:
1.准确度高 准确度高：相对误差约为0.2%,甚至可以达到0.01%以下，能 准确度高 作为标准方法。库仑滴定中的电量容易控制和准确测量。 2.由于滴定剂是通过电解产生的（电极反应产物），产生后立 即与溶液中待测物质反应（边电解边滴定），所以可以使用 不稳定的滴定剂，如，Cl2、Br2、Cu+等。 3. 不需要基准物质 不需要基准物质。 4.方法的灵敏度高 灵敏度高。10-5-10-9 g/mL 灵敏度高 5. 易于实现自动化 易于实现自动化。
例如，在100mL 0.lmol／LHCl中，以银为阳极，汞滴为 阴极，－0.65V（vs.SCE）时电解0.0399mmol／L苦 味酸，利用氢氧库仑计测得电量为65.7C，求出电极反 应电子数n=17.07，证明了苦味酸的还原反应为
OH
NO
2
NO
2
+
34e
+
34H
+
NO
2
H 2N HO
H2N
N H H N
3．二者的关系
U分=(Ea+ωa)–(Ec+ωc)+iR 式中Ea及Ec分别为阳极电位和阴极电位，ωa及ωc为阳极 和阴极的超电位，U分为分解电压，R为电解池线路的内阻， i为通过电解池的电流。
例1. 有Cu2+ 和Ag+ 的混合溶液,[Cu2+]=1mol/L，[Ag+] = 0.01 mol/L,以Pt电极在1 mol/L硝酸介质中进行电解，问①.何者先在 阴极上还原析出？②.其分解电压多大？③.二者能否分离？
法拉第电解定律的发现和当量的确定
法拉第电解定律的发现和当量的确定一、恒定电化作用定律1831年1月，迈克尔·法拉第宣布了电解定律的发现，起初他把这个定律叫做恒“定电化作用定律”。
随后，他对几种元素的电化当量进行调查研究，最后他得出了这样一个结论，电化当量和通常的化学当量是相等的。
这种方法不需要象贝采里乌斯那种纯粹的化学操作步骤，一次又一次地沉淀、过滤、称量。
它为原子量、当量的测定提供了一个简便的方法。
遗憾的是贝采里乌斯没有掌握这种方法，如果他能掌握这种方法，即使不代替他的化学方法，至少可以用来检验用化学方法得到的数值。
贝采里乌斯是电化学领域的专家，他对电化学的操作非常熟悉。
受1800年伏打发明的伏打电池的影响，他开始了他的卓越的科学研究生涯。
然而，只有一丝的证据表明贝采里乌斯曾经用法拉第概述的方法确定化学当量，甚至这点证据也是有争论的。
大量的证据证明贝采里乌斯忽视了英国最伟大的科学家的这一发现。
虽然“恒定电化作用定律”直到1834年1月才被法拉第公布，但在电解中，反应的效果依靠通过的电量的观点，在此以前很长时间就已产生了。
1833年1月出版的第三辑的调查中，法拉第总结道：“有充分的理由相信，当电解发生时，分解的物质的量与电流强度不成正比，而与通过的电量成正比。
”法拉第在区分电量和电流强度上做了很大的努力。
他仔细地，正确地运用词汇去分电量和电流强度的特征以及彼此的影响。
这不是一个小问题，因为恰恰是对电量和电流强度的混淆使贝采里乌斯误人了歧途。
法拉第不仅发现了电解定律，他还发现在电化学的命名中有许多混淆的地方。
他提出了电极用“electrode”代替“pole”，而且，在他的朋友的帮助下创造了一系列电化学术语，如阳极、阴极、电解质、电解、离子、阳离子和阴离子等等。
二、电解定律的验证及当量的确定1．对电解定律的验证及当量的确定法拉第首先检验了在各种各样的条件下水的分解情况。
他发现只要电量保持不变，改变电极大小、形状、电极间的距离、电流强度以及硫酸溶液的浓度，均不影响电化作用的数量。
物理化学：7.1 法拉第(Faraday)定律
左极 → 右极 外电路电流方向：
右极 → 左极 右极为正极，左极为负极
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原电池： 正极，还原反应 负极，氧化反应
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电解池：
左电极，H+ 还原反应
2 H+ + 2e → H2
右电极：Cl 氧化反应
2 Cl– 2e → Cl2
电解池：
阳极，氧化反应（接外电源正极）
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m Q M ZF
Q nZF
其中 F 为常数：Faraday 常数 —— 1mol 电子电量的绝对值：
F = Le0
= (6.0221023/mol ) ( 1.60221019C )
= 96484.6 C / mol
一般地： F = 96500 C/mol 需牢记！
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四、电量计（库仑计）
1. 银（Ag）电量计
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基于法拉第定律，串联 的电解池，各电极等当 量反应，通过电量相等。
将 Ag 电量计串联于电 路，则阴极反应：
Ag+ + e →Ag
称重通电前后阴极 Ag 的重量变化 W ( g ), 则通电量：
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Q nZF ΔW 1 F 96485 ΔW
并规定外电路中电流方向：正极 → 负极 2. 按电极反应分：发生氧化反应者为阳极；
发生还原反应者为阴极。
3. 一般地，对原电池的电极称正极或负极； 对电解池的电极称阳极或阴极。
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例如：原电池
左电极：H2发生氧化反应 H2 2e → 2 H+
右电极：Cl2发生还原反应 Cl2 + 2e → 2 Cl
《物理化学》第五章(电化学)知识点汇总
弱电解质： 电导率随浓度的变化不显著。
c/mol· dm-3
2. 摩尔电导率与浓度的关系 强电解质： 遵从科尔劳许经验关系：
m m (1 c )
m2· mol-1 Λ m/S·
HCl
NaOH AgNO3
Λ m －为极限摩尔电导率 弱电解质：
HAc
c /( mol dm )
3
$ RT aH 2 H / H ln 2 2 2 F aH
Cu
H
2
/ Cu
$ Cu 2 / Cu
aCu RT ln 2F aCu2
/ H2
$ H / H2
RT aH 2 ln 2 2 F aH
氧化态 ze 还原态
m Vm
m
1 Vm c
1mol 电解质
c
电导率
三、电导率、摩尔电导率与浓度的关系
1. 电导率与浓度的关系 强电解质： 浓度增加，电导率增加； 浓度增加到一定值后，低。 m-1 κ/S·
H2SO4
KOH NaOH NaCl HAc
2. 离子迁移数
定义：当电流通过电解质溶液时，某种离子迁移 的电量与通过溶液的总电量的比称为该离子的迁 移数。
Q r Q t ＝ Q r r－ Q Q－
Q t Q
Q－ Q Q－ －
r r r－
2. 摩尔电导率
是把含有1mol电解质的溶液置于相距1m的两个平行 电极之间，溶液所具有的电导。
( HCl ) ( NaAc ) m m m ( NaCl )
§5.4 溶液中电解质的活度和活度系数
电解水制氢
水电解制氢水电解制氢是一种较为方便的制取氢气的方法;在充满电解液的电解槽中通入直流电,水分子在电极上发生电化学反应,分解成氢气和氧气;中文名水电解制氢运用试剂碱性电解液或纯水定律法拉第定律1其化学反应式如下：①、碱性条件：阴极：4H2O+4e-=2H2↑ +4OH-阳极：4OH--4e-=2H2O+O2↑总反应式：2H2O=2H2↑+ O2↑②、酸性条件：阳极：2H2O-4e-=O2↑ +4H+阴极：4H++4e-=2H2↑反应遵循法拉第定律,气体产量与电流和通电时间成正比;2固体聚合物电解质,SPE电解水,最初用于向宇宙飞船或潜水艇供氧,或在实验室作为氢气发生器可用于气体色谱;核电大规模发展以后,人们利用SPE技术在用电低谷电解水产生氢,在供电高峰以SPE氢-氧燃料电池向外供电,使之成为能量贮存转换装置通过直接电解纯水产生高纯氢气不加碱,电解池只电解纯水即可产氢;通电后,电解池阴极产氢气,阳极产氧气,氢气进入氢/水分离器;氧气排入大气;氢/水分离器将氢气和水分离;氢气进入干燥器除湿后,经稳压阀、调节阀调整到额定压力～可调由出口输出;电解池的产氢压力由传感器控制在左右,当压力达到设定值时,电解池电源供应切断；压力下降,低于设定值时电源恢复供电;3在氯碱工业中副产多量较纯氢气,除供合成盐酸外还有剩余,也可经提纯生产普氢或纯氢;像化工二厂用的氢气就是电解盐水的副产电解水水H2O被直流电电解生成氢气和的过程被称为电解水;电流通过水H2O时,在通过还原水形成氢气H2,在则通过氧化水形成氧气O2;氢气生成量大约是氧气的两倍;电解水是取代蒸汽重整制氢的下一代制备方法;中文名电解水外文名electrolysis of water含义水H2O被电解生成氢气和氧气方程式2H2O——通电2H2↑+O2↑、历史最早于1789年,杨-鲁道夫-德曼和阿德里安-派斯-范-特鲁斯维克通过静电装置发电利用金电极把莱顿瓶中的水电解成气体;1800年, 亚历山德罗-发明了,并于数周后,被威廉-尼克森和安东尼-卡莱尔用于电解水;1869年发明后,电解水逐渐引人关注,并成为一种廉价制氢的方法;装置,原理及反应方程式最简单的电解水装置通常包括电源,两个电极阴极和阳极和电解液主要是水;水在阴极得到电子被还原形成氢气,而水在阳极失去电子被氧化形成氧气;电解水示意图电解反应式在100%法拉第效率又称”“的情况下,即电能100%转化成化学能,氢气产生量为氧气产生量的两倍,且产生的气体量与通过的成正比;但是,实际情况下,由于许多的参与,法拉第效率会降低并产生一定量的副产物;热力学及动力学在和温度下,阳极上析氧反应的电极电势为V,阴极上析氢反应的电极电势为V,因此在一个大气压和25 oC下,电解水所需要的理论最小电压为V;1基于,电解水的理论电压不受电解液的酸碱度pH影响;虽然理论上热力学决定的电解水最小电压为V,但是由于阴极和阳极反应都牵涉到多步的过程,而每个电子转移过程都会引入反应动力学能垒;这些活化能的叠加会导致实际电解水的电压远大于V,而这部分多施加的电压被称为过电势;除了活化能之外,离子转移率,,表面气泡的通畅性以及反应都会导致更大的过电势;催化剂催化剂通常能使电解水的活化能大大降低,从而降低电解水的过电势;催化剂的优劣决定了电解水所需要的总电压以及电能转换为氢能的转化效率;比如,两根电极组成的电解池通常需要大于2 V的电压才能产生氢气和氧气,因为石墨不是理想的催化剂,而两片不锈钢电极组成的电解池需要大约的电压就能产生氢气和氧气;研究新型的催化剂来增加能量转换效率是能源领域十分受关注的焦点;在酸性环境中,是析氢反应的催化剂,几乎没有任何过电势以及非常小的塔菲尔斜率电流增加10倍所需要的额外电压,是几乎理想化的催化剂,但是由于铂贵金属资源稀缺,科学家正在寻找一些廉价催化剂过渡金属硫化物,碳化物以及磷化物;是析氧反应的催化剂,但是同样依赖于稀缺资源,同时由于高电位以及酸性环境,极少物质能能同时展现析氧反应催化活性和稳定性,所以目前为止还没有找到氧化铱的替代品;在碱性环境中,铂和氧化铱依然是很好的催化剂,但是由于氧化物和在碱性环境的稳定性,能有更多低原子数化物的选择;比如,镍基合金展现出了优良的析氢反应的催化活性和稳定性,镍铁基复合材料和一些钙钛矿材料展现出了优良的析氧反应的催化活性;2工业应用及前景基于其高能量密度及不排放任何气体,氢气已被列为潜在的清洁能源燃料,同时氢燃料可以通过氢燃料电池的方式驱动各类电子设备及电驱动车;随着氢燃料的飞速发展,电解制氢也逐渐步入工业化取代传统的蒸汽重整制氢的方法来消除对天然气的依赖性同时又减少成本增加氢燃料纯度;碱性电解水制氢碱性电解水制氢现有的工业化电解制氢方法主要有两种：碱性电解水制氢,电解质电解水制氢;前者通常使用较廉价的电极材料,但工作电流较低,镍钴铁复合材料作为阳极,镍基材料作为阴极,高浓度的氢氧化钠或氢氧化钾溶液作为电解液,工作温度为60-80度,工作电流为A/cm2,氢气产生量为<760 N m3/h;后者由于酸性环境通常使用贵金属作为催化剂,但工作电流较高,氧化铱作为阳极,铂作为阴极,工作温度为50-80度,工作电流为A/cm2,氢气产生量大约为30 N m3/h;电解水工业化还处于发展阶段,仍有许多问题需要处理;比如,通常电解槽需要高纯度的淡水资源,直接用海水会导致电极腐蚀和效率降低,而电解海水的需要更高的电压来实现氢气的制备,如何实现电解海水将极大地推动电解水工业化的步伐;。
电化学主要内容电解质溶液法拉第定律通过电极的电量
第七章 电化学主要内容1. 电解质溶液（1） 法拉第定律通过电极的电量正比于电极反应的反应进度与电极反应电荷数的乘积。
Q zF ξ=（2）离子迁移数某离子i 运载的电量与通入溶液的总电量之比。
i i i i Q Q t Q Q ==∑（3）离子的平均活度和平均活度因子 定义-+-+-+±+±===νννννa a a a a B （υ+ + υ- = υ） -+-+-+±+±===νννννγγγγγB B b b b b b ννννν+-+-+±±+-=== b a b γ±±±=⋅（4） 离子强度离子强度等于溶液中每种离子B 的质量摩尔浓度b B 乘以该离子的价数的平方所得诸项之和的一半。
即212B B B I b z =∑（5） 德拜-休克尔（Debye-Hückel ）极限公式在强电解质的稀溶液中，平均活度因子与离子强度的关系：lg A z z γ±+-=-（6）电导及电导率和摩尔电导率 ①电导及电导率 电导A G l κ=式中，κ称为电导率，其单位为S·m -1。
电导率κ是电阻率ρ的倒数。
②摩尔电导率m def Λc κ （7）离子独立运动定律无论是强电解质还是弱电解质，在无限稀薄时，离子间的相互作用均可忽略不计，离子彼此独立运动，互不影响。
因而无限稀薄时电解质摩尔电导率为正、负离子摩尔电导率之和。
m m,m,νν∞∞∞++--Λ=Λ+Λ叫柯尔劳施(Kohlrausch)离子独立运动定律。
2．原电池相关概念（1）原电池及电解池电池是原电池及电解池的统称。
原电池是把化学能转变为电能的装置；而电解池是把电能转化为化学能的装置。
（2）阴极和阳极电池是由两个电极组成的，在两个电极上分别进行氧化、还原反应，称为电极反应，两个电极反应的总结果为电池反应。
电化学中规定：发生氧化反应的电极称为阳极；发生还原反应的电极称为阴极。
法拉第定律在表面处理中的应用
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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四 法拉第定律其他技术工作中的应用
• 1 设计一个适于电解回路的铜库仑计，在普通的实验室 内，用一个合适的试样可以准确测定不同电镀条件下的 阴极电流效率；
• 2 对于采用双阳极控制镀液主盐成份的电镀合金工艺， 可以利用法拉第定律计算双阳极的电流控制比例、面积 比例。注意此时也应考虑不同阳极的电流效率。
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二 利用法拉第定律计算电镀过程中的沉积 速度或计算电镀时间
由于镀层厚度对镀层的各种性能将产生直接或间接的影响，
所以准确控制电镀时间，以获得理想的镀层厚度是工艺技术中 首要考虑的问题。为准确控制电镀时间，必须计算出沉积速度， 沉积速度的计算公式是法拉第定律原式的另一种变形表达方式： V（μm/min）=Dk·ηk×60×102·M/ρ/Z/F，式中：Dk为阴极电流密 度；ηk为阴极电流效率；ρ为电镀层的质量密度，其它同前。沉 积速度表达式的实质含义是：单位面积内的电解电荷量与相应 的镀层质量成正比。电镀时间：t（ min）=δ/V，式中δ为镀层 厚度。
• b 对于不溶性阳极的电镀工艺，同样也可以以实际 生产中电解回路通过的电荷量利用法拉第定律计算出 电镀液中电镀离子的消耗量，然后通过化学式转换成 电镀主盐的消耗量。
• c 经验丰富的技术工作者还可以通过阴、阳极电流效 率的不同，利用法拉第定律计算出电解液中H+的消耗 量，准确控制调整PH值时相应酸的添加量。
• 3 对于不溶性阳极的电镀工艺，可以根据主盐的控制范 围确定合适的化验周期与主盐的调整时机。
电解原理应用的名人典故
电解原理应用的名人典故1. 引言电解原理是物质在电解质溶液中发生电化学反应的基本原理。
通过施加外电压，离子在电解质溶液中移动，导致物质的离解和化学变化。
在科学和工业领域中，电解原理被广泛应用于各种实验和实际操作中。
本文将介绍电解原理应用的名人典故，展示了历史上一些重要人物如何利用电解原理取得了卓越的科学成就。
2. 伏打实验与伏打定律2.1 伏打实验1800年，英国化学家亨利·卡文迪许发现了一种称为伏打（voltaic）堆的电池。
伏打堆由多个铜和锌片交替堆叠而成，之间以纸浸泡过盐水的电解质隔开。
当卡文迪许将两根导线连接到两端时，伏打堆产生了一个电流。
通过这个实验，卡文迪许首次证明了电流可以通过化学反应产生，并为后来的电解原理的研究奠定了基础。
2.2 伏打定律根据伏打实验的结果，德国物理学家乔治·西蒙·奥姆于1827年提出了著名的伏打定律。
他发现了电流强度与电压和电阻的关系，该定律被用来描述电解过程中电压和电流的关系。
奥姆的发现在电解原理的应用中具有重要意义，为电化学技术的发展奠定了坚实的理论基础。
3. 电解制取金属3.1 法拉第电解原理英国科学家迈克尔·法拉第在1833年提出了电解原理的重要规律之一，称为法拉第电解定律。
根据法拉第电解定律，电解质中发生的化学反应的速率与通过电解质的电流量成正比。
这个定律被广泛应用于电解制取金属的工业生产中。
3.2 弗朗索瓦·奥斯冈法国化学家弗朗索瓦·奥斯冈（Francois Ernest Mallard）在1850年代首次成功地利用电解原理制取了金属铝。
奥斯冈利用电解铝矾石溶液的方法，通过电解制取出了纯度较高的铝。
这一发现对于铝工业的发展有着重要的影响，使得铝成为了一种重要的工业材料。
4. 电解水制氢4.1 沃尔夫换流器德国化学家卡尔·沃尔夫于1880年发明了一种称为沃尔夫换流器的设备，能够利用电解原理将水分解成氢气和氧气。
电的同一性和电解定律
电的同一性和电解定律法拉第在电学的研究过程中，一直坚持运用力学效应和其他可观察的效应来寻找电学现象的内在联系的观点．1833年，他通过实验和对效应的唯象观察，证明了不同来源的电都是相同的．1834年，他又运用物质和力的概念来研究电解过程，发现了著名的法拉第电解定律．电的同一性和电解定律·实验证明电的同一性物理科学的目的是用较少的几条定律来解释较多的物理现象，通过探寻自然现象的统一性来把握物质的最本质的运动规律．目的只有一个，途径那么是多种的．截至1831年，科学家已了解、掌握或能够制取的电有五种：伏打电、摩擦电、电磁感应电、动物电(即伽伐尼电)和温差电．除温差电一项，我们都已经比拟熟悉了．温差电是德国电学家塞贝克发现的．在欧姆的实验中，应用到了这种电．1752年，富兰克林在美国费城广场用“电风筝〞收集雷电，证明了雷电与摩擦电的同一性．在那以后，没有人再去疑心雷电和普通电的同一性了．剩下的这五种电是否也是同一的呢？这便成了电学家们时常考虑的问题．证明这几种电是同一的工作，是由法拉第完成的．法拉第证明电的同一性是分两步完成的：第一步是静电实验，以显示各种电的排斥力和吸引力的效应；第二步是电流实验，以显示各种电的电流产生的五种效应．他说：“为了便于比拟，可将电所展现的各种现象安排在两个范畴内，即与电张力相关的范畴和属于运动中的电的那个范畴．目前采用的划分不是哲学上的划分，而是权宜的方法．静电情况下的电张力效应是指在可感知距离上的吸引和排斥作用．运动中的电或电流的效应可以认为表现于：①热散发；②磁现象；③化学分解；④生理现象；⑤火花．我的主要目的，是要通过比拟所产生的这些效应来比拟不同源的电，特别是比拟普通电和伏打电．〞在静电实验中，法拉第着重比拟了普通电和伏打电．他发现，电池两极的端电压很高时，也可以通过尖导体放电，在热空气中这种现象尤为显著；电极还可以使金叶静电计的叶片翻开一个很小的张角．这些事实说明，伏打电在静电情况下与摩擦电是一致的．其次，法拉第证明了电磁感应电与摩擦电的静电一致性．他使用了一种磁电式仪表，证明金属在电磁感应作用下产生电动势也能使金叶静电计的叶片张开．至于温差电和动物电，法拉第认为它们的静电力太弱，以至不能显示电吸引或排斥作用，但这并不排除它们也具有吸引力和排斥力的可能．在电流效应的实验中，法拉第大量借助了前人的成果，他总结出电流的五种效应大致是：①生理效应：这五种电均能产生不同程度的生理效应．动物电的生理效应最早是亚里士多德在公元前341年发现的．他观察到电鳗在捕食其他水生动物时，先要放出电来使之麻醉，然后捕而食之．1769年，美国人伽登和威廉孙也发现电鳗有类似的功能．温差电的生理效应的证明是意大利电学家诺比利提供的．②磁效应：五种电的电流都能使磁针偏转．③热效应：伏打电、摩擦电和电磁感应电通过导体时都能释放热．④化学效应：伏打电、摩擦电、电磁感应电和动物电都能使酸、碱和盐的水溶液分解．⑤电火花效应：伏打电、摩擦电和电磁感应电可以产生火花．温差电是闭合环路中的电，无法产生电火花；动物电只能在水中放电，因而也不可能产生电火花．这两个例外是可以理解的．法拉第就这样在不做任何实体假设的情况下将不同源的电统一起来了．可以说，这不仅仅是在电科学上的一次重大进展，也是自然力统一的哲学观的又一次胜利．法拉第之所以能得到电的同一性的结论，和他一直认为自然界应该是和谐统一的思想是分不开的．物理学家总是倾向于认为自然界应该是简单和具有对称美的，因而他们总是想方法寻找简单而“美〞的物理规律．这种思想在法拉第身上有明显的表现，在爱因斯坦的相对论中，以及很多近代物理学的成就中，也起到了关键性的作用．电的同一性和电解定律·法拉第电解定律的发现法拉第在研究不同源的电的同一性时就相信，伏打电和摩擦电不仅能够显示相同的物理和化学效应，而且这些效应可用某些量表示出来，这些量便是对各种不同源的电的共同量度．这是符合自然界中的根本力能够变成各种形式的力并能通过量的关系互相转化的自然哲学的根本原理——自然力统一的原理的．电化学过程所表现的是电力向化学力的转化．因此，在电、化学亲合力和化学物质之间必然存在某种量的关系，不管把这三者都表示为力的形式加以统一(法拉第的观点)，还是把它们都表示为物质的实体加以统一(原子论者的观点)，都面临着一个量的问题，即联系物质和力的当量问题．法拉第在1833年研究电的同一性时已经注意到这种量的关系，也正是这项研究使他在1834年提出了以他的姓氏命名的电化学分解定律．法拉第通过大量实验体会到，电解产物的量与电流强度无关，而与通过的电量有关．这种比例关系是正比关系，还是指数关系，或是其他关系，是需要用精确实验来确定的．法拉第做了五种实验装置，其中一种如图2－14所示．这是一根玻璃弯管，上端封口，并有刻度，a、b是两根铂丝，分别焊于管中两块铂板p、p′上．将稀硫酸注入玻璃管内，记下通电前液面的高度．实验时将铂丝接于电池，让电流通过稀硫酸，电解随即发生，氢气和氧气析出，升到盲管上端．随着时间的推移，增加的气体在管内造成压力，迫使液面下降，通过刻度能读出气体体积与时间的关系，即电解生成物的量与通过的电量的关系．法拉第就是通过这样的实验，发现了电解物质的量与电量的正比关系．根据实验结果，他总结说：“我认为上述研究足以证明这样一个非常特殊而且十分重要的原理，即水受到电流影响时，它被分解的量与通过的电量刚好成正比．〞这就是法拉第的第一电解定律．法拉第电解定律又被称为“电化学作用量相等的原理〞．它把物质视为力的表达，它认为，所谓物质就是力，一般物质的质量是引力的表达，电化学分解的物质那么是电作用力的表达．因此“电化学作用量〞包括有两种意思：一是指电量本身，二是指与通过电解质的电量相关的被分解的质量．这样，我们就可以在力或作用的概念上借助于一个特殊的量把电和物质联系起来了．这个量就是下面即将表达的电化当量．电化当量有如热功当量类似的含义，它们都是对各种运动相互转化的量度．热功当量是指一个单位的功可以变成几个单位的热量；而电化当量那么是指通过电解质的电量为1个单位时，在某一电极上析出某种物质的质量．法拉第把金属盐进行熔化，再通电进行电解，以测定各种元素的电化当量．法拉第把用电解方法测定的化学当量称为电化当量，他把自己所测的电化当量与贝采里乌斯等人用化学分析的方法测得的化学当量进行比拟，发现两者异常吻合，从而得出这样的结论：“电化当量与普通的化学当量一致，甚至是相同的．〞这就是法拉第第二电解定律．法拉第还想得更深刻．他根据电解定律得到结论：“如果我们接受原子理论或术语，那么，在一般的化学作用中彼此等效的物体的原子，自然带有相同的电量．〞法拉第在开创性的工作中，引入了许多新的概念和名词，如电极、阳极、阴极、离子、阳离子、阴离子、电解质、电化当量等等，这些概念和名词一直沿用到今天．。
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英国物理学家和化学家M.法拉第在总结大量实验结果的基础上，于1834年所确定的关于电
在电极上析出（或溶解）的物质的质量m同通过电解液的总电量Q（即电流强度I与通电时间t的乘积）成正比，即
m＝K Q＝K It,
其中比例系数K的值同所析出（或溶解）的物质有关,叫做该物质的电化学当量（简称电化
当通过各电解液的总电量Q相同时，在电极上析出（或溶解）的物质的质量m同各物质的化学当量C（即原子量A与原子价Z之比值）成正比。
电解第二定律也可表述为:物质的电化学当量K同其化学当量C成正比，即
式中比例系数α对所有的物质都有相同的数值，通常把它写成 1/F，F叫做法拉第常数，简称法拉第，其值为9.648455×104库仑／摩尔。
可以把电解第一定律和电解第二定律合用一个公式表示如下
若物质的质量m以克表示时的数值恰等于其化学当量
，则称物质的量为1克当量。
按照法拉第电解定律,在电极上析出（或溶解）一克当量物质所需的电荷量为F。
当物质的量为一摩尔时，组成该物质的原子个数等于阿伏伽德罗常数N o，其值约为6.022×1023每摩尔。
因此，按照法拉第定律，在电极上析出一摩尔物质所需的电量Z F,它等于N o个Z价离子所带电量的绝对值之和。
每一Z价离子所带电量的绝对值等于基本电荷e（电子所带电量的绝对值,约为1.602×10-19库仑）的Z倍,由此可见
即基本电荷e等于法拉第常数F与阿伏伽德罗常数N o之比。
法拉第电解定律是电化学中的重要定律，在电化生产中经常用到它。
历史上，法拉第电解定律曾启发物理学家形成电荷具有原子性的概念，这对于导致基本电荷e的发现以及建立物质的电结构理论具有重大意义。
在R.A.密立根测定电子的电荷e以后,曾根据电解定律的结果计算阿伏伽德罗常数N o。