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电化学基础知识点总结装置特点:化学能转化为电能。
①、两个活泼性不同的电极;形成条件:②、电解质溶液(一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应);原③、形成闭合回路(或在溶液中接触)电负极:用还原性较强的物质作负极,负极向外电路提供电子;发生氧化反应。
池基本概念:正极:用氧化性较强的物质正极,正极从外电路得到电子,发生还原反应。
原电极反应方程式:电极反应、总反应。
理失e-,沿导线传递,有电流产生氧化反应负极铜锌原电池正极还原反应反应原理: Zn-2e-=Zn2+不溶阳2H ++2e-=2H 2↑移断解离电解质溶液子向电极反应:负极(锌筒) Zn-2e-=Zn2+正极(石墨) 2NH 4++2e-=2NH 3+H2↑①、普通锌——锰干电池总反应: Zn+2NH 4+=Zn2++2NH3+H2↑干电池:电解质溶液:糊状的NH4Cl特点:电量小,放电过程易发生气涨和溶液②、碱性锌——锰干电池电极:负极由锌改锌粉(反应面积增大,放电电流增加);电解液:由中性变为碱性(离子导电性好)。
正极( PbO2) PbO2+SO42-+4H++2e-=PbSO4+2H2O负极( Pb)Pb+SO42--2e-=PbSO4铅蓄电池:总反应:PbO2+Pb+2H2 SO4放电充电2PbSO4+2H2O电解液: 1.25g/cm3~1.28g/cm3的 H 2SO4溶液蓄电池特点:电压稳定。
化Ⅰ、镍——镉( Ni —— Cd)可充电电池;学电其它蓄电池Cd+2NiO(OH)+2H 2 O放电Cd(OH)2+2Ni(OH) 2源放电 `简Ⅱ、银锌蓄电池介锂电池①、燃料电池与普通电池的区别不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内,而是工作时不断从外界输入,同时燃料电极反应产物不断排出电池。
电池②、原料:除氢气和氧气外,也可以是CH4、煤气、燃料、空气、氯气等氧化剂。
负极: 2H2 +2OH--222O+4e-=4OH--4e =4H O ;正极: O +2H③、氢氧燃料电池:总反应: O2 +2H2 =2H2O特点:转化率高,持续使用,无污染。
(完整word版)高中化学原电池知识点总结
(完满word 版)高中化学原电池知识点总结 1 / 1
选修四 第四章 电化学基础
第一节 原电池
1.定义:把化学能转变成电能的装置
2.实质:一个能自觉进行的氧化还原反应。
3.构成条件:
( 1)两个活性不同样的金属(其中一种可以为非金属,即作导体用)作电极。
( 2)两电极插入电解质溶液中。
( 3)形成闭合回路。
(两电极外线用导线连接,可以接用电器。
)
( 4)自觉地发生氧化还原反应
※ 4.原理:
Ⅰ
Ⅱ 电极名称
负极 正极 电极资料
Zn Cu 电极反应
Zn — 2e - =Zn 2+ Cu 2++2e - =Cu 反应种类
氧化反应 还原反应 电子方向:电子从负极流出经外电路流入正极;
三个方向 电流方向:电流从正极流出经外电路流入负极。
离子方向:阴离子
? 负极 阳离子 ? 正极 两种装置的比较:
装置Ⅰ中还原剂 Zn 与氧化剂 Cu 2+直接接触,易造成能量耗费;装置Ⅱ能防备能量耗费;装置Ⅱ中盐桥的作用是供应离子迁移通路,导电。
5. 盐桥:含有琼胶的 KCl 饱和溶液
盐桥作用:连接两个溶液,并保持两个溶液呈电中性。
+ - ? 负极
K ? 正极, Cl。
电化学知识点总结
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
(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
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。
电化学原理和方法
电化学原理和方法电化学是研究电荷在电化学界面上转移和反应的学科,是物理化学的重要分支之一。
通过电化学实验和研究,可以揭示物质的电化学性质,并应用于电池、电解池、电解制备和分析等领域。
本文将介绍电化学的基本原理和常用的实验方法。
一、电化学基本原理1. 电解学和电池学电解学研究的是电解液中电荷的转移现象,它关注电离和非电离物质在电解液中的电化学行为。
电池学则研究的是电池的性质和工作原理,包括原电池、电解池和燃料电池等。
2. 电化学反应电化学反应可以分为氧化还原反应和非氧化还原反应。
在氧化还原反应中,电荷由氧化物传递给还原物,形成氧化物和还原物之间的电荷转移反应。
在非氧化还原反应中,电荷转移到非氧化还原剂和氧化剂之间,但没有氧化或还原的过程。
3. 电化学方程式电化学方程式是描述电化学反应的方程式,它将反应物和生成物之间的电荷转移过程表示为化学方程式。
在方程式中,电子传递通常用电子符号“e-”表示,离子迁移则用相应的离子符号表示。
4. 电极和电动势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地方,而阴极则是发生还原反应的地方。
电动势是衡量电化学反应自发性的物理量,通过比较不同半反应的电动势可以判断反应的进行方向。
二、常用电化学实验方法1. 极化曲线法极化曲线法是一种常见的电化学实验方法,用于研究电化学界面上的电荷转移和反应过程。
它通过改变外加电势的大小,并测量电流的变化,绘制电流对电势的曲线图,从而得到电化学反应的特征。
2. 循环伏安法循环伏安法是研究电化学反应动力学过程的重要实验方法。
它通过不断改变电势,使电化学反应在阳极和阴极之间来回进行,然后测量反应的电流响应,从而得到电化学反应的动力学参数。
3. 旋转圆盘电极法旋转圆盘电极法是一种用于研究电化学反应速率的实验方法。
它通过将电极固定在旋转的圆盘上,使电解液与电极之间产生强制对流,从而提高反应速率,并测量反应的电流响应,得到反应速率的信息。
高考电化学专题复习知识点总结完美版
一、原电池的工作原理装置特点:化学能转化为电能;①、两个活泼性不同的电极;形成条件:②、电解质溶液一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应;原③、形成闭合回路或在溶液中接触电④、建立在自发进行的氧化还原反应基础之上池负极:用还原性较强的物质作负极,负极向外电路提供电子;发生氧化反应; 原基本概念:正极:用氧化性较强的物质正极,正极从外电路得到电子,发生还原反应;理电极反应方程式:电极反应、总反应;氧化反应负极铜锌原电池正极还原反应反应原理 Zn-2e-=Zn2+ 2H++2e-=2H2↑电解质溶液二、常见的电池种类电极反应:负极锌筒Zn-2e-=Zn2+正极石墨2NH4++2e-=2NH3+H2↑①普通锌——锰干电池总反应:Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H2↑干电池:电解质溶液:糊状的NH4Cl特点:电量小,放电过程易发生气涨和溶液②碱性锌——锰干电池电极反应:负极锌筒Zn-2e- +2OH- =ZnOH2正极石墨2e-+2H2O +2MnO2= 2OH-+2MnOOH 氢氧化氧锰总反应:2 H2O+Zn+2MnO2= ZnOH2+2MnOOH溶解不断电极:负极由锌改锌粉反应面积增大,放电电流增加;使用寿命提高 电解液:由中性变为碱性离子导电性好;正极PbO 2 PbO 2+SO 42-+4H ++2e -=PbSO 4+2H 2O 负极Pb Pb+SO 42--2e -=PbSO 4总反应:PbO 2+Pb+2H SO 4 2PbSO 4+2H 2O电解液:cm 3~cm 3的H 2SO 4 溶液特点:电压稳定, 废弃电池污染环境 Ⅰ、镍——镉Ni ——Cd 可充电电池;其它 负极材料:Cd ;正极材料:涂有NiO 2,电解质:KOH 溶液NiO 2+Cd+2H 2O NiOH 2+ CdOH 2Ⅱ、银锌蓄电池正极壳填充Ag 2O 和石墨,负极盖填充锌汞合金,电解质溶液KOH;反应式为: 2Ag+ZnOH 2 ﹦ Zn+Ag 2O+H 2锂亚硫酰氯电池Li-SOCl 2:8Li+3SOCl 2 = 6LiCl+Li 2SO 3+2S锂电池 用途:质轻、高能比能量高、高工作效率、高稳定电压、工作温度宽、高使用寿命,广泛应用于军事和航空领域; ①、燃料电池与普通电池的区别不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内,而是工作时不断从外界输入,同时燃 料 电极反应产物不断排出电池;放电 充电放电放电` 充电 放电`充电放电`电池②、原料:除氢气和氧气外,也可以是CH4、煤气、燃料、空气、氯气等氧化剂;③、氢氧燃料电池:总反应:O2+2H2=2H2O 特点:转化率高,持续使用,无污染;2.氢氧燃料电池反应汇总:介质电池反应2H2 +O2= 2H2O酸性负极 2H2- 4e- = 4H+正极O2 + 4H+ + 4e-= 4H2O中性负极 2H2- 4e- = 4H+正极O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-碱性负极2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O正极O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-3.固体氢氧燃料电池:固体电解质介质电池反应: 2H2 +O2= 2H2O负极2H2 - 4e- +2O2-= 2H2O正极O2+ 4e-= 2O2-负极 2H2- 4e- = 4H+正极O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O4.甲烷新型燃料电池以两根金属铂片插入KOH溶液中作电极,又在两极上分别通入甲烷和氧气;电极反应为:负极:CH4+ 10OH --8e-= CO32- + 7H2O正极:2O2+ 4H2O +8e-= 8OH -电池总反应:CH 4+ 2O 2 + 2KOH = K 2CO 3 + 3 H 2O分析溶液的pH 变化;C 4H 10、空气燃料电池、电解质为熔融K 2CO 3, 用稀土金属材料作电极具有催化作用负极:2C 4H 10 -52e- + 26CO32-- = 34 CO 2+ 10H 2O 正极:13O 2 +52e- + 26CO 2 =26CO3 2-电池总反应:2C 4H 10+ 13O 2 = 8CO 2 + 10 H 2O 5.铝——空气燃料电池海水: 负极:4Al -12e- = 4Al 3+ 正极:3O 2 +12e- + 6H 2O =12OH - 电池总反应:4Al +3O 2 +6H 2O = 4AlOH 3 三、原电池的主要应用:1.利用原电池原理设计新型化学电池;2.改变化学反应速率,如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气;3.进行金属活动性强弱比较;4.电化学保护法,即将金属作为原电池的正极而受到保护;如在铁器表面镀锌;5.解释某些化学现象 四、金属的腐蚀与防护腐蚀概念:金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程;概述: 腐蚀危害:腐蚀的本质:M-ne -→M n+氧化反应分类:化学腐蚀金属与接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀、电化腐蚀电化学腐蚀定义:因发生原电池反应,而使金属腐蚀的形式; 负极Fe :Fe-2e -=Fe 2+; 吸氧腐蚀: 正极C :O 2+2H 2O+4e -=4OH - 总反应:2Fe+O 2+2H 2O=FeOH 2后继反应:4FeOH 2 +O 2 +2H 2O =4FeOH 3钢铁的腐蚀 2FeOH 3====Fe 2O 3 +3H 2O负极Fe :Fe-2e -=Fe 2+;析氢腐蚀: 正极C :2H ++2e -=H 2↑总反应: Fe+2H +=Fe 2++H 2↑影响腐蚀的因素:金属本性、介质;金属的防护: ①、改变金属的内部组织结构;保护方法: ②、在金属表面覆盖保护层;③、电化学保护法牺牲阳极的阴极保护法电解池原理 一、 电解池基础定义: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; 装置特点:电能转化为化学能;①、与电源本连的两个电极;形成条件 ②、电解质溶液或熔化的电解质③、形成闭合回路;金属的腐蚀与防护电极 阳极:与直流电源正极相连的叫阳极;概念 阴极:与直流电源负极相连的叫阴极;电极反应:原理:谁还原性或氧化性强谁先放电发生氧化还原反应离子放电顺序: 阳极:阴离子还原性 S 2->I ->Br ->Cl ->OH ->SO 42-含氧酸根>F -阴极:阳离子氧化性 Ag +>Fe 3+>Cu 2+>Pb 2+>Sn 2+>Fe 2+>Zn 2+>H +>Al 3+>Mg 2+>Na +电子流向 e - e-氧化反应 阳极 阴极 还原反应反应原理:4OH --4e -=2H 2O +O 2 Cu 2++2e -=Cu 电解质溶液电解结果:在两极上有新物质生成;总反应:2CuSO 4+ 2H 2O= 2Cu+2H 2SO 4+O 2↑ 二、 电解池原理粗铜板作阳极,与直流电源正极相连; ①、装置 纯铜作阴极,与直流电源负极相连;用CuSO 4 加一定量H 2SO 4作电解液; 阴极:Cu 2++2e -=Cu电解精炼铜 阳极:Cu-2e -=Cu 2+、Zn-2e -=Zn 2+②、原理: Ni-2e -=Ni 2+阳极泥:含Ag 、Au 等贵重金属; 电解液:溶液中CuSO 4浓度基本不变③、电解铜的特点:纯度高、导电性好;移向阴离子移向 阳离子电解池原理①、概念:利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或合金的过程;②、方法:镀层金属与电源正极相连作阳极; 将待镀金属与电源负极相连作阴极;电镀: 用含镀层金属离子的电解质溶液配成电镀液;③、原理:阳极 Cu-2e -=Cu 2+ ;Cu 2++2e -=Cu ④、装置 如图⑤、电镀工业:镀件预处理→电镀液添加剂→装置:现象 ①、阴极上有气泡;②、阳极有刺激性气体产,能使湿润的淀粉KI 变蓝;电解食盐水 ③、阴极区附近溶液变红,有碱生成通电前: NaCl =Na ++Cl - H 2O H ++OH -原理 阴极Fe:Na +,H +移向阴极;2H ++2e -=H 2↑还原反应 通电后: 阳极C :Cl -、OH -移向阳极;2Cl --2e -=Cl 2↑氧化反应总反应:2NaCl +2H 2O 2NaOH +Cl 2↑+H 2↑阳极、阴极、离子交换膜、电解槽、导电铜棒等 ①、组成:阳极:金属钛网涂有钌氧化物;阴极:碳钢网涂有Ni 涂层阳离子交换膜:只允许阳离子通过,阻止阴离子和空气通过;电解的应氯碱工业 电解离子交换膜法制烧碱②、装置:食盐 湿氯气 氯气 ③生成流程: 淡盐水 氢气 NaOH 溶液 → NaOH 固体精制食盐水 + — 纯水含少量NaOH 粗盐水含泥沙、Cu 2+、Mg 2+、Ba 2+、SO 42-等阳离子交换树脂:除Cu 2+、Mg 2+等 加BaCl 2,Ba 2++SO 42-=BaSO 4↓④、粗盐水精制: 加Na 2CO 3:Ca 2++CO 32-=CaCO 3↓;Ba 2++CO 32-=BaCO 3↓加NaOH :Mg 2++2OH -=MgOH 2↓;Fe 3++3OH -=FeOH 3↓三、电解实例及规律电解液 溶质类别 电解总反应式相当于电解溶液pH NaOH 溶液 强碱 2H 2O电解2H 2↑+O 2↑水升高 H 2SO 4溶液 含氧酸 降低 Na 2SO 4溶液 活泼金属的含氧酸盐 不 变 两极混合液 CuCl 2溶液 不活泼金属的无氧酸盐 CuCl 2 电解Cu+Cl 2↑ 电解质本身接近7HCl 溶液无氧酸2HCl电解H 2↑+Cl 2↑升高NaCl 溶液 活泼金属的无氧酸盐2NaCl+2H 2O 电解H 2+2NaOH+Cl 2↑ om电解质与水升高。
(完整word版)电化学原理简答题
电极极化:电化学反应步骤成为控制步骤时引起的电极极化叫电极极化。
3
平衡电位:可逆电极的电极电位
标准电位:标准状态下的平衡电位
稳定电位:电荷交换速度平衡而物质交换速度不平衡时界面的电极电位
极化电位:有电流通过时离平衡电位的的电极电位
过电位:在一定电流密度下,电极电位偏离平衡电位的差值
3.
静电作用和热运动。静电作用使符号相反的剩余电荷相互靠近,贴于电极表面排列,热运动使荷电粒子外散,在这两种作用下界面层由紧密层和分散层组成。
4.
距离电极表面d处的电位叫 电位。不能,因为不同的紧密层d的大小不同,而紧密层的厚度显然与电解质本性有关,所以不能说 电位的大小只取决于电解质总浓度而与电解质本性无关。当发生超载吸附时 电位的符号与双电层总电位的符号不一致。
三种传质方式的传质速度可用各自的电流密度J来表示:
对流流量:
扩散流量:
2.
当电极反应所消耗的反应粒子数和扩散补充来的反应粒子数相等,就可以达到一种动态平衡状态,即扩散速度与电极反应速度相平衡。这时反应粒子在扩散层中各点的浓度分布不再随时间变化而变化,而仅仅是距离的函数;扩散层的厚度不再变化;离子的浓度梯度是一个常数,这就是稳态扩散过程。
反应产物在电极表面或表面附近的液层中进行电化学反应后的转化过程,称为随后的表面转化。
反应产物生成新相,称为新相生成步骤。或反应产物可溶时,产物粒子自电极表面向溶液内部或液态电极内部迁移,成为反应后的液相传质步骤。
第五章
1.
电极界面附近的液层通常是指扩散层,可以同时存在着三种传质方式(电迁移、对流和扩散),但当溶液中含有大量局外电解质时,反应离子的迁移数很小,电迁移传质作用可以忽略不计,而且根据流体力学,电极界面附近液层的对流速度非常小,因此电极界面附近液层主要传质方式是扩散。
电化学知识点完整版
原电池和电解池561.电化腐蚀:发生原电池反应,有电流产生(1)吸氧腐蚀负极:Fe-2e-==Fe2+正极:O2+4e-+2H2O==4OH-总式:2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)32Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O(2)析氢腐蚀:CO 2+H2O H2CO3H++HCO3-负极:Fe -2e-==Fe2+正极:2H+ + 2e-==H2↑总式:Fe + 2CO2 + 2H2O = Fe(HCO3)2 + H2↑Fe(HCO3)2水解、空气氧化、风吹日晒得Fe2O3。
2.金属的防护⑴改变金属的内部组织结构。
合金钢中含有合金元素,使组织结构发生变化,耐腐蚀。
如:不锈钢。
⑵在金属表面覆盖保护层。
常见方式有:涂油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等;使表面生成致密氧化膜;在表面镀一层有自我保护作用的另一种金属。
⑶电化学保护法①外加电源的阴极保护法:接上外加直流电源构成电解池,被保护的金属作阴极。
②牺牲阳极的阴极保护法:外加负极材料,构成原电池,被保护的金属作正极3。
常见实用电池的种类和特点⑴干电池(属于一次电池)①结构:锌筒、填满MnO2的石墨、溶有NH4Cl的糊状物。
②电极反应负极:Zn-2e-=Zn2+正极:2NH4++2e-=2NH3+H2NH3和H2被Zn2+、MnO2吸收:MnO2+H2=MnO+H2O,Zn2++4NH3=Zn(NH3)42+⑵铅蓄电池(属于二次电池、可充电电池)①结构:铅板、填满PbO2的铅板、稀H2SO4。
②A.放电反应负极:Pb-2e-+ SO42- = PbSO4正极:PbO2 +2e-+4H+ + SO42- = PbSO4 + 2H2OB.充电反应阴极:PbSO4 +2e-= Pb+ SO42-阳极:PbSO4 -2e- + 2H2O = PbO2 +4H+ + SO42-2PbSO4 + 2H2O===总式:Pb + PbO2 + 2H2SO4放电充电注意:放电和充电是完全相反的过程,放电作原电池,充电作电解池。
电化学原理
第 一 章 绪论
§1.1电化学科学的研究对象 §1.2电化学科学的发展简史 §1.3电化学科学涉及的领域 §1.4电化学科学的应用
§1.1 电化学科学的研究对象
• 研究对象: 电子导电回路 电解池回路 原电池回路
1、电子导电回路
• 自由电子跨越相界面 定向运动,不发生化 学变化。
• 第一类导体: 依靠自由电子导电 金属、合金、石墨
阴极上因为还原反应使电子贫乏,电位高,是 正极。
电流从正极流向负极。
电化学中:
发生氧化反应的电极称阳极
负极
正极
发生还原反应的电极称阴极
电极电位较高的电极是正极
电极电位较低的电极是负极
4、电化学科学的研究对象
电子导电相(物理学研究范畴) 离子导电相(经典电化学研究的领域) 界面效应(现代电化学研究内容)
二、电化学发展缓慢(20世纪上半叶) 电化学家企图用热力学方法解决一切电化学
问题,遭到失败。
三、电化学动力学发展( 20世纪40年代)
弗鲁姆金等 析氢过程动力学
和双电层结构研究取得进展
格来亨
用滴汞电极研究两类导体界面
电化学动力学:研究电极反应速度及其影响因素
四、理论和实验技术突破性进展( 20世纪60年代) 理论方面:非稳态传质过程动力学 表面转化步骤 复杂电极过程 实验技术方面:界面交流阻抗法 暂态测试方法 线性电位扫描法 旋转圆盘电极系统
对于溶液中的离子,其电化当量即该离子的摩尔质量 与其电荷数的比值,如1电化当量的Ag+=108g;1电化 当量的Al3+=27/3g。
§1.2 电化学科学的发展简史
一、电化学热力学发展(1799~1905)
1799 物理学家伏打发明第一个化学电源 1800 尼克松发明电解水 1833 法拉第定律发现 1870 亥姆荷茨提出双电层概念 1889 能斯特提出电极电位公式 1905 塔菲尔提出塔菲尔公式
电化学的基本原理
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。
电化学知识点完整版
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
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 Microsoft Word 文档
第一章电化学理论基础1.1 电化学体系的基本单元1.1.1所有电化学体系至少含有浸在电解质溶液中或紧密附于电解质上的两个电极, 而且在许多情况下有必要采用隔膜将两电极分隔开。
1.1.2电极电极(electrode)是与电解质溶液或电解质接触的电子导体或半导体, 为多相体系。
电化学体系借助于电极实现电能的输入或输出, 电极是实施电极反应的场所。
一般电化学体系为三电极体系, 相应的三个电极为工作电极、参比电极和辅助电极。
化学电源一般分为正、负极;而对于电解池, 电极则分为阴、阳极。
现介绍如下。
工作电极(working electrode, 简称WE): 又称研究电极, 是指所研究的反应在该电极上发生。
一般来讲, 对于工作电极的基础要求是: 所研究的电化学反应不会因电极自身所发生的反应而受到影响, 并且能够在较大的电位区域中进行测试;电极必须不与溶剂或电解液组分发生反应;电极面积不宜太大, 电极表面最好应均一、平滑的, 且能够通过简单的方法进行表面净化等等。
工作电极可以是固体, 也可以是液体, 各式各样的能导电的固体材料均能作电极。
通常根据研究的性质来预先确定电极材料, 但最普通的“惰性”固体电极材料是玻璃、铂、金、银、铅和导电玻璃等。
采用固体电极时, 为了保证实验的重现性, 必须注意建立合适的电极预处理步骤, 以保证氧化还原、表面形貌和不存在吸附杂质的可重现状态。
在液体电极中, 汞和汞齐是最常用的工作电极, 它们都是液体, 都有可重现的均相表面, 制备和保持清洁都较容易, 同时电极上高的氢析出超电势提高了在负电位下的工作窗口, 已被广泛用于电化学分析中。
辅助电极(counter electrode,简称CE):又称对电极, 该电极和工作电极组成回路, 使工作电极上电流畅通, 以保证所研究的反应在工作电极上发生, 但必须无任何方式限制电池观测的响应。
由于工作电极发生氧化或还原反应时, 辅助电极上可以安排为气体的析出反应或工作电极反应的逆反应, 以使电解液组分不变, 即辅助电极的性能一般不显著影响研究电极上的反应。
电化学知识归纳(精品)
电化学知识归纳一、原电池和电解池的比较原电池电解池(精练铜,粗铜中含Zn、Fe、Ag)电镀池(电镀锌)定义利用氧化还原反应将化学能转变为电能的装置使电流通过电解质溶液而在阴阳两极发生氧化还原反应的装置应用电解原理通过电流在某些金属表面镀上一层其他金属或合金的装置装置图形成条件内因条件:存在一个自发的氧化还原反应;外因条件(装置条件):①有两种活性不同的电极(金属、可导电非金属)②两极必须浸入电解质溶液中③两极需形成闭合回路。
①外接直流电源②粗铜接电源正极,精铜接电源负极③用易溶于水铜盐作电解液①外接直流电源②镀件与电源负极相连,镀层金属与电源正极相连③用含镀层金属离子的电解质溶液做电镀液电极名称一般情况下负极:较活泼金,发生氧化反应,正极:较不活泼金属(或非金属等)发生还原反应。
阳极:与电源正极相连的极,发生氧化反应,阴极:与电源负极相连的极,发生还原反应(同电解)阳极:镀层金属,阴极:镀件电极反应负极:Zn-2e-=Zn2+正极:2H++2e+=H2↑阳极:Zn-2e-=Zn2+Fe-2e-=Fe2+Cu-2e-=Cu2+,银沉积于阳极底部称为阳极泥。
阴极:Cu2++2e-=Cu阳极:Zn-2e-=Zn2+阴极:Zn2++2e-=Zn电流方向正极→负极电源正极→阳极−−−→−经电解液阴极→电源负极能量转化化学能→电能电能→化学能说明:1、从理论上说,任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池。
2、电解两个电极可以材料一样,电解条件可以促使非自发的反应进行如反应Cu+2H2O=Cu(OH)2+H2↑在电解条件下可以发生。
装置氧化反应(失电子)还原反应(得电子)确定电极原电池负极正极由电极材料决定,还原性强的作负极电解池阳极阴极由电源决定,接电源正极的为阳极,接电源负极的为阴极注意:1、通常两种不同金属在电解溶液中构成原电池时,较活泼的金属作负极,但也不是绝对的,严格地说,应以发生的电极反应来定.例如,Mg-Al 合金放入稀盐酸中,Mg 比Al 易失去电子,Mg 作负极;将Mg-Al 合金放入烧碱溶液中,由于发生电极反应的是 Al,故Al 作负极。
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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。
i ix i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:1 m i z i2I2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:log A I 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 )。
GA L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。
(完整word版)电化学基础(完整版)
化学专题复习:电化学基础负极电源负极电源正极阳极电源负极阴极电源正极练习1、把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液混合溶液的玻璃皿中(如图所示),经一段时间后,观察到溶液变红的区域是()A、I和III附近B、I和IV附近C、II和III附近D、II和IV附近练习2、下面有关电化学的图示,完全正确的是( )练习3、已知蓄电池在充电时作电解池,放电时作原电池。
铅蓄电池上有两个接线柱,一个接线柱旁标有“+”,另一个接线柱旁标有“—”。
关于标有“+”的接线柱,下列说法中正确..的是( ) A 、充电时作阳极,放电时作负极 B 、充电时作阳极,放电时作正极 C 、充电时作阴极,放电时作负极 D 、充电时作阴极,放电时作正极 练习4、(08广东卷)LiFePO 4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点,可用于电动汽车。
电池反应为:FePO 4+LiLiFePO 4,电池的正极材料是LiFePO 4,负极材料是石墨,含Li +导电固体为电解质。
下列有关LiFePO 4电池说法正确的是( )A 、可加入硫酸以提高电解质的导电性B 、放电时电池内部Li +向负极移动.C 、充电过程中,电池正极材料的质量减少D 、放电时电池正极反应为:FePO 4+Li ++e - =LiFePO 4练习5、铅蓄电池是典型的可充型电池,它的正负极铬板是惰性材料,电池总反应式为:Pb+PbO 2+4H ++2SO 42-2PbSO 4+2H 2O请回答下列问题:(1)放电时:正极的电极反应式是________________;电解液中H 2SO 4的浓度将变____;当外电路通过1 mol 电子时,理论上负极板的质量增加_____g 。
(2)在完全放电耗尽PbO 2和Pb 时,若按图连接,电解一段时间后,则在A 电极上生成________、B 电极上生成________,此时铅蓄电池的正负极的极性将________。
要点二 原电池、电解池工作原理及其应用 1、原电池、电解池的判定先分析有无外接电源:有外接电源者为 ,无外接电源者可能为 ;然后依据原电池、电解池的形成条件、工作原理分析判定。
电化学基本原理
现在国际上对电极电位通用的定义表述为:若 任一电极M与标准氢电极组成一特殊原电池, 此电池的电动势(开路电压,无电流通过时)E即 为M电极的电极电位。 规定标准氢电极:(H+/H2) = 0 V
标准氢电极为负极 待= E
标准氢电极为正极 待= –E
相对标准电极电位的测量
所测得的电势为
由图中可以看出,在不同 的电流密度下,析氢过电 位是不同的。由此可以的 得到如下定义:在某一电 流密度下,氢实际析出的 电位EH与氢的平衡电位 EHp的差值,就叫做在该 电流密度下的析氢过电位。 数学表达式:△EH= EHp-EH 实验表明,氢在不同金属上还原时,过电位 是不同的,许多金属上氢的析出过电位与阴极电 流密度的关系服从塔菲尔(Tafel)公式:
对于电极反应来说,若有 a氧化态+ze b还原态 b 则有 RT 还原态
E E0
ln zF 氧化态 a
T—开尔文温度,K; z—电极反应中电子的化学计量数; F—法拉第常数,为96485C· -1 mol 上述方程式称为能斯特方程,它表明氧化还原反应中,溶质 的浓度、气体的压力对电极电势的影响。
△EH=a+blg|Dk|
金属上析氢过电位与电流密度对数值关系
1.0
Pb C
Hg Cu Fe Pt
-η( 伏 )
Au
0.6
0.2 Ni -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1
Lgi(安培/厘米2)
四、金属的电结晶过程
金属的电结晶过程是一个相当复杂的过程
单独研究金属的电结晶过程十分困难
极化度表示了某一电流密 度下电极极化程度变化的 趋势,因而反应了电极过 程进行的难易程度:极化 度越大,电极极化的倾向 也越大,反之,极化度越 小,则电极极化的倾向越 小。
第四章电化学基础知识点归纳
第四章电化学基础知识点归纳一、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)两种活泼性不同的金属(或一种是金属,另一种是非金属导体)作电极。
(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(稀硫酸作电解质溶液)为例:锌片为负极,发生氧化反应,电极反应式:Zn 2e⁻= Zn²⁺。
铜片为正极,发生还原反应,电极反应式:2H⁺+ 2e⁻= H₂↑。
电子由负极经外电路流向正极,电流由正极经外电路流向负极。
4、正负极的判断(1)根据电极材料:较活泼的金属为负极,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)根据离子移动方向:阴离子移向的一极为负极,阳离子移向的一极为正极。
(5)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、原电池原理的应用(1)加快化学反应速率,如在锌与稀硫酸反应时加入少量硫酸铜溶液,构成原电池,加快反应速率。
(2)比较金属活动性强弱。
(3)设计化学电源,如干电池、铅蓄电池、燃料电池等。
二、化学电源1、一次电池(1)碱性锌锰干电池负极材料:Zn正极材料:MnO₂电解质:KOH负极反应:Zn + 2OH⁻ 2e⁻= Zn(OH)₂正极反应:2MnO₂+ 2H₂O + 2e⁻= 2MnOOH + 2OH⁻(2)银锌纽扣电池负极材料:Zn正极材料:Ag₂O电解质:KOH负极反应:Zn + 2OH⁻ 2e⁻= ZnO + H₂O正极反应:Ag₂O + H₂O + 2e⁻= 2Ag + 2OH⁻2、二次电池(1)铅蓄电池放电时负极材料:Pb正极材料:PbO₂电解质:H₂SO₄负极反应:Pb + SO₄²⁻ 2e⁻= PbSO₄正极反应:PbO₂+ 4H⁺+ SO₄²⁻+ 2e⁻= PbSO₄+ 2H₂O 充电时阴极反应:PbSO₄+ 2e⁻= Pb + SO₄²⁻阳极反应:PbSO₄+ 2H₂O 2e⁻= PbO₂+ 4H⁺+ SO₄²⁻(2)锂离子电池总反应式:Li₁ x CoO₂+ Li x C₆= LiCoO₂+ C₆(x < 1)3、燃料电池(1)氢氧燃料电池酸性电解质负极反应:H₂ 2e⁻= 2H⁺正极反应:O₂+ 4H⁺+ 4e⁻= 2H₂O碱性电解质负极反应:H₂+ 2OH⁻ 2e⁻= 2H₂O正极反应:O₂+ 2H₂O + 4e⁻= 4OH⁻(2)甲烷燃料电池酸性电解质负极反应:CH₄+ 2H₂O 8e⁻= CO₂+ 8H⁺正极反应:2O₂+ 8H⁺+ 8e⁻= 4H₂O碱性电解质负极反应:CH₄+ 10OH⁻ 8e⁻= CO₃²⁻+ 7H₂O正极反应:2O₂+ 4H₂O + 8e⁻= 8OH⁻三、电解池1、定义电解池是将电能转化为化学能的装置。
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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。
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。
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。
∑=221i i z m I I A ⋅-=±γlog LA G κ=KV =λN c Nc k 1000=λ-++=000λλλE V U ++=EV U --=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:∑∑==I I i i i Q Q i i t ()∑=1i t i i i i i I i c u z c u z t ∑=A B ψψ-AB φφ-AB ---μμ()χψμφμμ++=+=-nF nF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)。
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:Zn Cu Cu S S Zn E φφφ∆+∆+∆=R M φ∆RS φ∆()S M E φ∆∆=∆0>ϕ0<ϕV 799.0=ϕ-+-=ϕϕE nFE G -=∆G ∆-∏∏+=生反ννααln 0nF RT E E K nF RT E ln 0=R ne O ⇔+还原态氧化态ααϕϕln0nF RT +=0ϕ1.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: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可溶性盐溶液+n M M ++=n M nFRTαϕϕln 0()-AMAn M ,固n A nF RT --=αϕϕln 0++=n MnFRT αϕϕln ,0n n M M Pt ,1-1ln-+=n nM M nF RT ααϕϕ()()++H H H P H Pt α22,22ln 2HH P F RT ++=αϕϕ溶液的无能溶解+n MM M NaOHCu 3HNO Fe ()水溶液HCl Fe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; 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,0ϕ0ϕ0=∆ϕiΓ0ϕi C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”) 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1ψ()11ψψϕϕϕϕ+-=a a =+分紧ϕσ~()0max ϕσϕ~d C dC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。