物理化学第八章电解质溶液优秀课件
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
于电子在反应中只起传递电荷的作用，其转移的量无 所谓增减，以正值表示为宜，故无论是阳极反应还是 阴极反应，其计量系数都应取正值。
通电t时刻时，若电子转移的量为n(e )，任一物质B的增
量为n(B)，则由反应进度的定义知
n (B )/B n (e )/z （2）
法拉第定律的数学描述
⒉电量与反应进度的数学表达式
⒉电池 汽车、宇宙飞船、照明、通讯、 生化和医学等方面都要用不同类 型的化学电源。
⒊电分析 ⒋生物电化学
本课程的学习内容
• 电解质溶液理论 • 电化学平衡 • 电极过程动力学 • 实用电化学
电解质溶液的相关概念复习
• 什么是电解质？ • 什么是电解质溶液？ • 为什么研究电解质溶液？
电化学反应发生所不可或缺的部分，传 递电荷与物料
设任一时刻通过电极的电流强度为I，则通电t时
刻时流过的总电量为
q
t
Idt
0
又F= Le（L是阿佛加德罗常数）是1mol电子所带
的电量，通电t时刻时电子转移的量为 n(e )
携带的电量则为 n(e)F
二者是一回事，因此 q tIdtn(e)F 0
法拉第定律的数学描述
由式（2）知 n(e)z
代入式（3）得 qzF （4）
发生还原反应，是阴极。
①
②
Cu2++2e-→Cu(S)
电极②：
与外电源正极相接，是正极。 发生氧化反应，是阳极。 Cu(S)→ Cu2++2e-
电流效率
表示式 （1）
电流效率= 理论计算耗电量 ×100%
实际消耗电量
表示式 （2）
电流效率= 电极上产物的实际量×100%
理论计算应得量
法拉第定律的文字表述
F=L·e =6.022×1023 mol-1×1.6022×10-19 C =96484.6 C·mol-1 ≈96500 C·mol-1
n(e )
法拉第定律的数学描述
⒈电极反应的反应进度
电极上进行的反应可表示为 0 BBz e（1）
式中 B 为化学物质B的计量系数，B为反应物时为负，B
为产物时为正。z表示电极反应式中 e 的计量系数。由
两类导体
⒉ 第二类导体 又称离子导体，如电
解质溶液、熔融电解质等。 A.正、负离子作反向移动而导电 B.导电过程中有化学反应发生（P25） C.温度升高，电阻下降 D.导电总量分别由正、负离子分担
*固体电解质，如 AgBr、PbI2 等，也属于离子导体，但 它导电的机理比较复杂，导电能力不高，本章以讨论电 解质水溶液为主。
Faraday’s Law
⒈ 在电极界面上发生化学变化物质的质量 与通入的电量成正比。
⒉ 通电于若干个电解池串联的线路中，当 所取的基本粒子的荷电数相同时，在各个电 极上发生反应的物质，其物质的量相同，析 出物质的质量与其摩尔质量成正比。
法拉第常数
法拉第常数在数值上等于1 mol元电荷的电量。
已知元电荷电量为 1.60221019C
8.1 电化学的基本概念和法拉第定律
（1）基本概念
两类导体 正极、负极 阴极、阳极 原电池 电解池 电流效率
（2）法拉第定律
定律的文字表示 法拉第常数 定律的数学式 粒子的基本单元
例题
两类导体
1. 第一类导体
又称电子导体，如金属、石墨等。
A.自由电子作定向移动而导电 B.导电过程中导体本身不发生变化 C.温度升高，电阻也升高 D.导电总量全部由电子承担
阴极、阳极
阴极： 发生还原作用的极称为阴极，在原
电池中，阴极是正极；在电解池中， (Cathode) 阴极是负极。
阳极： 发生氧化作用的极称为阳极，在原
电池中，阳极是负极；在电解池中， (Anode) 阳极是正极。
正极、负极
正极： 电势高的极称为正极，电流从正极
流向负极。在原电池中正极是阴极； 在电解池中正极是阳极。
• 1799年——意大利的Volta • 1833年——法国Faraday • 18wk.baidu.com3年——德国Nernst • 1923年——荷兰Debye与德国Huckel • 1940年代——苏联的弗鲁姆金 • 1970s——M.Fleischmann
电化学的用途
⒈电解 精炼和冶炼有色金属和稀有金属； 电解法制备化工原料； 电镀法保护和美化金属； 还有氧化着色等。
zF
或 m(B)BM z(B F)q（5）
式（5）即法拉第定律文字描述的第一句话。
数学表达式对法拉第定律的解释
当电路中有多个电极串联时，因为通过的电 量是相同的，所以转移电子的量也是相同的，用
n(e ) 表示，由式（2）得
n (e)z n (B )/B （6）
式（6）是对一个电极而言的，对多个电极串联 时每个电极上的物质分别用A、B、C、……表示 ，每个电极反应式中的计量系数分别用zA、zB 、zC、……表示，由式（6）可得
式（4）即在电极反应中电量与反应进度的 数学表达式。此式告诉我们，不管是电解 过程还是原电池过程，只要电极上有电流 流过，电极上就有物质的变化，其变化量 即可计算。
数学表达式对法拉第定律的解释
式 q tIdt zF 0
可以很好地解释法拉第的两个电解定律:
将 nB/B和 mnM代入(4)式得
n(B)B q
Zn电极：
Zn(S)→Zn2++2e发生氧化作用，是阳极。电子 由Zn极流向Cu极，Zn极电势低， 是负极。
Cu电极：
Cu2++2e-→ Cu(S) 发生还原作用，是阴极。电流 由Cu极流向Zn极，Cu极电势高， 是正极。
电解池(electrolytic cell)
电极①：
与外电源负极相接，是负极。
物理化学第八章电解质溶液
第八章电解质溶液
主要内容
电化学及电解质溶液概述 电化学的基本概念和法拉第定律 离子的电迁移和迁移数 电导 强电解质溶液理论简介
电化学研究对象
电化学主要是研究电能和化学能之间的 相互转化及转化过程中相关规律的科学。
电解
电能
电池
化学能
电化学反应的条件:电极、装置和介质
电化学的历史
电势低的极称为负极，电子从负极
负极： 流向正极。在原电池中负极是阳极；
在电解池中负极是阴极。
离子迁移方向
离子迁移方向：
阴离子迁向阳极
[‘ænaiən] [‘æn,əʊd]
Anion anode
阳离子迁向阴极
[‘kætaiən]
[‘kæθ,əʊd]
Cation Cathode
原电池(galvanic cell)
通电t时刻时，若电子转移的量为n(e )，任一物质B的增
量为n(B)，则由反应进度的定义知
n (B )/B n (e )/z （2）
法拉第定律的数学描述
⒉电量与反应进度的数学表达式
⒉电池 汽车、宇宙飞船、照明、通讯、 生化和医学等方面都要用不同类 型的化学电源。
⒊电分析 ⒋生物电化学
本课程的学习内容
• 电解质溶液理论 • 电化学平衡 • 电极过程动力学 • 实用电化学
电解质溶液的相关概念复习
• 什么是电解质？ • 什么是电解质溶液？ • 为什么研究电解质溶液？
电化学反应发生所不可或缺的部分，传 递电荷与物料
设任一时刻通过电极的电流强度为I，则通电t时
刻时流过的总电量为
q
t
Idt
0
又F= Le（L是阿佛加德罗常数）是1mol电子所带
的电量，通电t时刻时电子转移的量为 n(e )
携带的电量则为 n(e)F
二者是一回事，因此 q tIdtn(e)F 0
法拉第定律的数学描述
由式（2）知 n(e)z
代入式（3）得 qzF （4）
发生还原反应，是阴极。
①
②
Cu2++2e-→Cu(S)
电极②：
与外电源正极相接，是正极。 发生氧化反应，是阳极。 Cu(S)→ Cu2++2e-
电流效率
表示式 （1）
电流效率= 理论计算耗电量 ×100%
实际消耗电量
表示式 （2）
电流效率= 电极上产物的实际量×100%
理论计算应得量
法拉第定律的文字表述
F=L·e =6.022×1023 mol-1×1.6022×10-19 C =96484.6 C·mol-1 ≈96500 C·mol-1
n(e )
法拉第定律的数学描述
⒈电极反应的反应进度
电极上进行的反应可表示为 0 BBz e（1）
式中 B 为化学物质B的计量系数，B为反应物时为负，B
为产物时为正。z表示电极反应式中 e 的计量系数。由
两类导体
⒉ 第二类导体 又称离子导体，如电
解质溶液、熔融电解质等。 A.正、负离子作反向移动而导电 B.导电过程中有化学反应发生（P25） C.温度升高，电阻下降 D.导电总量分别由正、负离子分担
*固体电解质，如 AgBr、PbI2 等，也属于离子导体，但 它导电的机理比较复杂，导电能力不高，本章以讨论电 解质水溶液为主。
Faraday’s Law
⒈ 在电极界面上发生化学变化物质的质量 与通入的电量成正比。
⒉ 通电于若干个电解池串联的线路中，当 所取的基本粒子的荷电数相同时，在各个电 极上发生反应的物质，其物质的量相同，析 出物质的质量与其摩尔质量成正比。
法拉第常数
法拉第常数在数值上等于1 mol元电荷的电量。
已知元电荷电量为 1.60221019C
8.1 电化学的基本概念和法拉第定律
（1）基本概念
两类导体 正极、负极 阴极、阳极 原电池 电解池 电流效率
（2）法拉第定律
定律的文字表示 法拉第常数 定律的数学式 粒子的基本单元
例题
两类导体
1. 第一类导体
又称电子导体，如金属、石墨等。
A.自由电子作定向移动而导电 B.导电过程中导体本身不发生变化 C.温度升高，电阻也升高 D.导电总量全部由电子承担
阴极、阳极
阴极： 发生还原作用的极称为阴极，在原
电池中，阴极是正极；在电解池中， (Cathode) 阴极是负极。
阳极： 发生氧化作用的极称为阳极，在原
电池中，阳极是负极；在电解池中， (Anode) 阳极是正极。
正极、负极
正极： 电势高的极称为正极，电流从正极
流向负极。在原电池中正极是阴极； 在电解池中正极是阳极。
• 1799年——意大利的Volta • 1833年——法国Faraday • 18wk.baidu.com3年——德国Nernst • 1923年——荷兰Debye与德国Huckel • 1940年代——苏联的弗鲁姆金 • 1970s——M.Fleischmann
电化学的用途
⒈电解 精炼和冶炼有色金属和稀有金属； 电解法制备化工原料； 电镀法保护和美化金属； 还有氧化着色等。
zF
或 m(B)BM z(B F)q（5）
式（5）即法拉第定律文字描述的第一句话。
数学表达式对法拉第定律的解释
当电路中有多个电极串联时，因为通过的电 量是相同的，所以转移电子的量也是相同的，用
n(e ) 表示，由式（2）得
n (e)z n (B )/B （6）
式（6）是对一个电极而言的，对多个电极串联 时每个电极上的物质分别用A、B、C、……表示 ，每个电极反应式中的计量系数分别用zA、zB 、zC、……表示，由式（6）可得
式（4）即在电极反应中电量与反应进度的 数学表达式。此式告诉我们，不管是电解 过程还是原电池过程，只要电极上有电流 流过，电极上就有物质的变化，其变化量 即可计算。
数学表达式对法拉第定律的解释
式 q tIdt zF 0
可以很好地解释法拉第的两个电解定律:
将 nB/B和 mnM代入(4)式得
n(B)B q
Zn电极：
Zn(S)→Zn2++2e发生氧化作用，是阳极。电子 由Zn极流向Cu极，Zn极电势低， 是负极。
Cu电极：
Cu2++2e-→ Cu(S) 发生还原作用，是阴极。电流 由Cu极流向Zn极，Cu极电势高， 是正极。
电解池(electrolytic cell)
电极①：
与外电源负极相接，是负极。
物理化学第八章电解质溶液
第八章电解质溶液
主要内容
电化学及电解质溶液概述 电化学的基本概念和法拉第定律 离子的电迁移和迁移数 电导 强电解质溶液理论简介
电化学研究对象
电化学主要是研究电能和化学能之间的 相互转化及转化过程中相关规律的科学。
电解
电能
电池
化学能
电化学反应的条件:电极、装置和介质
电化学的历史
电势低的极称为负极，电子从负极
负极： 流向正极。在原电池中负极是阳极；
在电解池中负极是阴极。
离子迁移方向
离子迁移方向：
阴离子迁向阳极
[‘ænaiən] [‘æn,əʊd]
Anion anode
阳离子迁向阴极
[‘kætaiən]
[‘kæθ,əʊd]
Cation Cathode
原电池(galvanic cell)