电化学的基本概念和法拉第定律

6.2 电化学的基本概念和法拉第定律
（2）将电极反应写作：
阴极： Au3 3e Au(s)
阳极：
3 2
H2O
3e-
3 4
O2 (g)
3H
(a)Q = nZF = 1.20 396500 1763C 197.0
(b)t Q 1763 7.05104 (s) I 0.025
(c)n(O2 )
❖ 电池是实现化学能与电能转化的电化学装置 ❖ 将化学能转化为电能的装置叫原电池 ❖ 将电能转化为化学能的装置叫电解池
Байду номын сангаас
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2020/3/23
6.2 电化学的基本概念和法拉第定律
❖ 基本概念： 1、电极反应：在电池的两极上发生的反应 2、电池反应：电池发生的总反应 3、负极：电势较低的极 4、正极：电势较高的极 5、阳极：发生氧化反应的电极 6、阴极：发生还原反应的电极
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6.2 电化学的基本概念和法拉第定律
❖ 法拉第定律： 通电于电解质溶液后，在电极上发生化学反应
的物质的物质的量与通入的电量成正比。
法拉第定律常数 1摩尔质子的电荷，即1摩尔电子所带电量的绝
对值称法拉第常数，用F表示。
F = L·e = 6.022×1023mol×1.6022×10-19C = 96485C·mol-1 ≈ 96500C·mol-1
(一） 可逆电池的电动势及其应用
6.1 引言 6.2 电化学的基本概念和法拉第定律 6.3 原电池与可逆电池 6.4 可逆电池的热力学 6.5 电极电势和电池的电动势 6.6 电动势测定的应用 6.7辅导答疑
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6.1 引 言
❖ 电化学是研究电能和化学能相互转化规律的一门 学科，是物理化学的一个重要分支
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6.2 电化学的基本概念和法拉第定律
❖ 例如：欲从含有MZ+离子的溶液中沉积1mol金属 M，MZ+ +Z +e M ，需要通过(1×Z+) mol电 子 ，所以通过的电量为Q 时，所沉淀出金属的物 质的量为
Q nM z F
或写作 Q nz F
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6.2 电化学的基本概念和法拉第定律
解：（１）将电极反应写作：
阴极： 1 Au3 e 1 Au(s)
3
3
阳极：
1 2
H2O
e-
1 4
O2
(g)
H
(a)
Q=
nZF
=
1
1.20 197.0
1 96500
1763C
3
(b)t Q 1763 7.05104 (s) I 0.025
3 4
n(Au)=
3 4
1.20 197.0
4.57 103 mol
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6.3 原电池和可逆电池
原电池 原电池的书写 可逆电池与不可逆电池 标准电池
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（一）原 电 池
以丹尼尔电池为例： 负极： Zn Zn2+ 2e (氧化）
5. 要注明温度，不注明就是298.15 K；要注明物态， 气体要注明压力；溶液要注明浓度。
6. 气体电极和氧化还原电极要写出导电的惰性电极， 通常是铂电极。
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（二）可逆电池的书面表示法
练习： 1、写出下列电池中各电极上的反应和电池反应。
⑴Pt | H2(p⊖)|HCl(a)|Cl2(p⊖) | Pt ⑵Pt | H2(p⊖)|H+(aH+) || Ag+(aAg+)|Ag(s) ⑶Ag(s)+AgI(s) |I－(aI－) ||Cl－(aCl－) |AgCl(s)+Ag(s)
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6.2 电化学的基本概念和法拉第定律
原电池： 阳极：氧化反应，电势低，负极（失电子） 阴极：还原反应，电势高，正极（得电子）
电解池： 阳极：氧化反应，电势高，正极（失电子） 阴极：还原反应，电势低，负极（得电子）
电流方向总是由正极流向负极，而电子的流向相反
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H
2
(
p
)
2
H
(a H
)
2e
正极： 2Ag+ (aAg ) 2e 2Ag(s)
电池反应：
H
2
(
p
)
2Ag+
(a Ag
)
2H
(a H
)
2
Ag
(
s)
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（二）可逆电池的书面表示法
(3)负极：Ag(s)
I
(a I
)
AgI
(s)
e
正极：
AgCl(s) e
Ag ( s)
⑷Pt|Fe3+(a1),Fe2+(a2) ||Ag+(aAg+) |Ag(s)
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（二）可逆电池的书面表示法
(1)负极：
H
2
(
p
)
2
H
(a H
)
2e
正极：
Cl2
(
p
)
2e
2Cl
(a Cl
)
电池反应： H2 ( p ) Cl2 ( p ) 2HCl(a)
(2)负极：
Cl
(
a Cl
)
电池反应：
AgCl(s)
I
(a I
)
AgI (s)
Cl
(
a Cl
)
(4)负极：Fe2+ (a2 ) Fe3+ (a1) e 正极： Ag + (aAg ) e Ag(s)
电池反应：Fe2+ (a2 ) Ag + (aAg ) Fe3+ (a1) Ag(s)
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6.2 电化学的基本概念和法拉第定律
❖ 例题：用强度为0.025A（A=C·S-1）的电流通过 Au(NO3)3溶液，当阴极上有1.20gAu(s)析出时， 试计算：(a)通过了多少电量。(b)需通电多长时间。 (c)阳极上将放出多少O2？（换算为STP状态，用 V表示）（已知MAu=197.0g·mol-1)
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6.2 电化学的基本概念和法拉第定律
(c)Q阴 Q阳
n阴 n阳
n(O2
)
1 4
n(1 3
Au)=
1 4
1
1.20 197.0
4.57 103 mol
3
V (O2 ) 4.57 103 22.4 0.102dm3
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正极： Cu2 2e Cu (还原） 总反应：Zn+Cu2 Zn2+ Cu
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（二）可逆电池的书面表示法
1. 左边为负极，起氧化作用； 右边为正极，起还原作用。
2.“|”表示相界面，有电势差存在。
3.“||”表示盐桥，使液接电势降到忽略不计。
4.“┆”表示半透膜。