李狄版电化学原理-第一章-绪论

(B) ± = +· - 2 ; (D) m±3 = m+· m-2 ；
3. 计算0.1mol/kg Na2SO4溶液的平均活度
解： Na2SO4→2Na++SO42所以m+= 0.2mol/kg, m-= 0.1mol/kg,ν+=2, ν-=1, 又查表2得0.1mol/L Na2SO4溶液的平均活度系数γ±=0.453
电解池和原电池回路
第一类导体和第一类导体串联构成；载流子：自由电 子+离子；是通过电极/溶液界面的氧化还原反应传 递电荷的，导电时，在相界面发生化学变化。
二. 电化学体系的定义



电化学体系：两类导体串联组成的，在 电荷转移过程中不可避免地伴随有物质 变化的体系。 电极反应：电极/溶液界面（两类导体界 面）发生的电化学反应。 电化学反应：在电化学体系中发生的氧 化还原反应。
1 I mi z i2 2 log A' I
1 I ci z i2 2
电解质活度系数与离子强度的关系
log A' I
1. 上式称为离子强度定律，表明：离 子强度相同的溶液中，离子价型相同的电 解质的平均活度系数相等
2. 只适用于I＜0.01的很稀溶液
电化学原理
Fundamentals of Electrochemistry
第一章
一. 不同的导电回路


绪论
1.1 电化学科学的研究对象
电子导电回路 Electronic Circuit
电解池回路 Electrolytic Cell

原电池回路 Galvanic Cell
1、电子导电回路

载流子：自由电子 凡是依靠物体内部自由电 子的定向运动而导电物体， 即载流子为自由电子（或 空穴）的导体，叫电子导 体，也称第一类导体。 电子导电回路：由第一类 导体（导线、灯丝）串联 组成。
电化学学科的发展
纳米电化学
新型电化学 制备技术
光谱电化学
电化学
量子电化学 光电化学
电分析化学
化学修饰 电极和电化学 传感器
1.5 电解质溶液的活度与活度系数
1.5.1 复习有关活度的基本概念
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。
取代正负离子活度系数近
α γ m
α γ m
m
（2） m
m
1. 浓度为 m 的 Al2(SO4)3 溶液，其正、负离子的
活度系数分别用 + 和 - 表示，则其 = ( +2×-3) 1/5 2．对于BaCl2溶液，以下等式成立： (A) a = a+· a- ; (C) m = m+· mD
α γ i (c) i （体积摩尔浓度） ci α γ i (m) i （质量摩尔浓度） mi
电解质在溶液中电离成正、负离子，每一种 离子作为溶液的一个组分，也可应用上式
α γ m
α γ m
1.5.2 离子活度和电解质活度
单种离子的活度是无法测量的，实验测出的 是电解质溶液的活度，所以引入电解质平均活 度和平均活度系数的概念。 对电解质 M A
1、 298 K时， 0.005 mol· kg-1 的 CuSO4 和 0.005 mol· kg-1 的 ZnSO4溶液的离子平均活度系数分别为
,1和 ,2，则有（
A ,1= ,2；
）。
B ,1＞ ,2；
C ,1＜ ,2；
D ,1≥ ,2。


令: v v

v
平均活度系数 平均浓度

平均活度

v
m m

v
v

v
v

1
1
v
v
m
v


1
v
对电解质
M A

v
平均活度系数

v

1
1
v
平均浓度 平均活度
m m

v
m m m

v
v

1
v
0.2 0.1
2


1
3
0.159
α γ m 0.159 0.453 0.0720
1.5.3. 离子强度定律
1921年Lewis在研究了不同价型电解质实 验数据后，总结出一个经验规律：电解质 平均活度系数 与溶液中总离子浓度和离 子电荷（即离子价数）有关，而与离子本 性无关。从而提出新的参数—离子强度I：
m
v

1
v

v
v

v
电解质活度与电解质的平均活度之间的关系为
( m )

v
电解质活度可由实验测得，从而得到平均活度和 平均活度系数， 常见强电解质的平均活度系数见表2（p378）
强电解质的平均活度系数的作用
（1）用平均活度系数 似 计算离子活度
α γ i (c) i
ci
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；对溶液中的溶质，则选用具有单 位浓度而又不存在粒子间相互作用的假想状态作为溶质 的标准状态。
溶液也可以采用不同的浓度标度，得到的活度和 活度系数也不同

图1.1 电子导电回路
2、电解池回路

载流子：电子＋离子
凡是依靠物体内离子的定向
运动而导电的导体，叫离子 导体，也称第二类导体。

电解池回路：由第一类导体
和第二类导体串联组成。 两类导体导电方式的转化是 通过电极上的氧化还原反应 实现的 负极： Cu2++2e→Cu 还原反应 阴极 正极：Ag →Ag++e 氧化反应 阳极
1.2
电化学科学在实际生活中的应用
电化学科学
电化学工业
化学电源
金属的腐 蚀与防护
电化学科学在工业上的应用
电化学科学在电池研究领域的应用
燃料电池原理图
电化学在金属的腐蚀与防护中的应用
混凝土中钢筋的腐蚀
1.3

电化学科学的发展简史和趋势

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第一个阶段，1799年物理学家伏打发明第一个化学 电源开始，得出欧姆定律和法拉第定律，电化学成 为一门独立的学科 第二个阶段（19世纪70年代- 20世纪40年代），致 力于电解质溶液理论和原电池热力学。 第三个阶段，开始了以研究电极反应速度及影响因 素的为主要对象的电极过程动力学
三. 电化学研究的内容
伴有电现象发生的化学反应的科学

第一类导体（物理学）


第二类导体（经典电化学）
两类导体界面性质与效应（现代电化学）
1、 第一类导体的载流子是（ ）， 第二类导体 的载流子是（ ），两类导体导电方式的转化是 通过（ ）实现的。 2、 电解池回路是由（ 串联组成， ）导体和（ ）导体

3、原电池回路

载流子：电子＋离子 原电池回路：由第一类 导体和第二类导体串联 组成。

负极： Cu →Cu2++e 氧化反应 阳极 正极：Ag ++e→Ag 还原反应 阴极
-、两种导电体系：
电子导电回路
第一类导体构成；载流子：自由电子；在相界面通过 电子的定向运动传递电荷的，导电时，在相界面不 发生任何化学变化