w电化学计算的基本方法
金属锰电解过程阴极电化学反应与电化平衡W
金属锰电解过程阴极电化学反应与电化平衡由于锰是高负电势的金属，自从美国矿业局20世纪20年代提出隔膜电解法生产金属锰以来，全世界一直采用中性MnSO4-(NH4)2SO4-H2O系阴极液进行隔膜电解。
电解中必须调氨和添加抗氧剂。
至于电解过程的原理，有关文章中作国许多介绍，但多偏重于定性的论述。
有关工作人员则对金属锰电解进行了电化平衡计算，借以说明溶液成分和调氨的重要作用。
在负电极化条件下，在不锈钢阴极上将发生两个相互竞争的电化学反应：Mn2++2e-===MnφMn2+/Mn=-1.1795+0.02951lg[Mn2+]2H2++2e-===H2(g)φH+/H2=-0.0591pH基于锰电解生产中均采用MnSO4-(NH4)2SO4-H2O系电解液，技术人员提出了电荷平衡、总氨平衡和Mn2+水解平衡，并进行热力学计算。
1.电荷平衡设溶液中[MnSO]4=A,[(NH4)2SO4]=B,加入NH3后，NH3与Mn2+生成Mn(NH3)2+和Mn(NH3)22+两种配合物，其生成常数分别为4.金属锰电势对氢电势之差φ值φ=-1.1795+0.0295lg[Mn2+]+0.0591pH (5) 基于上述(1),(2),(3),(4),(5)式进行计算，我们可作出图1，图2，图3。
图1为Mn-NH3-SO42--H2O系φ-pH图。
从图1可见：(1)在MnSO4-(NH4)2SO4-H2O系溶液中添加氨可增大溶液的稳定性，即Mn2+的水解pH增大，金属锰的电势变负；(2)添加氨溶液pH增加，氢电极电势φH +/H2比金属锰φMn2+/Mn下降程度要大得多，即电势差值φ增加，有利于Mn的优先电还原析出：(3)氨的增加量是有限度的，对于[MnSO4]=[(NH4)2SO4]=1oml/L的溶液，[NH3]加入等于0.4089mol/L.图2为A=0.5mol/L,B=1mol/L溶液中添加氨对φ，pH,pHA的影响曲线。
卡尔费休水分测定仪计算公式
卡尔费休水分测定仪计算公式卡尔费休（Karl Fischer）水分测定仪是一种常用于测定物质中水分含量的仪器。
它使用卡尔费休水分分析法，该方法通过电化学滴定的方式测量水分含量。
下面将介绍卡尔费休水分测定仪的计算公式。
1.计算样品中的水分含量（%）：水分含量（%）=(V2-V1)*N*F/W其中，V1为滴定前的水表读数（mL），V2为滴定后的水表读数（mL），N为标准溶液中I2的浓度（mol/mL），F为I2与H2O的摩尔比（通常为1:5），W为样品质量（g）。
2. 计算样品中水分的含量（mg/g）：水分含量（mg/g）= (V2 - V1) * N * F3. 计算样品中的水分含量（ppm）：水分含量（ppm）= (V2 - V1) * N * F * 1000 / W其中，ppm表示每百万份。
需要注意的是，上述计算公式中的N、F和W需要根据实际情况进行确定。
通常情况下，N为标准溶液中I2的浓度，可以通过溶媒中I2含量的测定来确定。
F为I2与H2O的摩尔比，一般为1:5、W为样品质量，通常用天平称重后获得。
卡尔费休水分测定仪通过电化学滴定的方式测量样品中的水分含量。
其原理是将样品溶解于溶剂中，然后添加一定量的I2和K2CO3溶液作为滴定液。
I2与水反应生成HI，并且滴定液中I2的浓度可以通过电位滴定的方式确定。
测定时，滴定液通过滴定管滴入溶样中，并且滴定过程中会使用电位滴定法测量I2的浓度变化。
当I2与样品中的水完全反应后，滴定过程结束。
根据滴定前后的水表读数，可以计算出样品中的水分含量。
卡尔费休水分测定仪的计算公式是根据水的滴定过程和化学反应原理得出的。
通过根据滴定前后的水表读数、标准溶液中I2的浓度和样品质量，可以计算出样品中的水分含量。
这种计算方法准确、快速，并且可以适用于各种样品类型。
电化学计算基本方法
电化学计算基本方法依据：电子得失守恒原理，通过“转移电子数相等”为桥梁，寻找关系式进行计算。
如以通过4mol e -为桥可构建如下关系式：+222222Cl Br I O 4H 44OH 2H 2Cu 4Ag M n - 阳极产物： （、）阴极产物：(M 为金属，n 为化合价)电量的计算公式：-19A Q=It=n(e ) 1.6010C N -⨯⨯⨯一、电解产物计算例1：（1）将锌片和银片侵入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。
锌片上发生的电极反应为： ；银片上发生的电极反应为： 。
（2）若该电池中两电极的总质量为60g ，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47g ，试计算：①产生氢气的体积（标准状况）；②通过导线的电量。
练习：1 以惰性电极电解CuSO 4溶液。
若阳极上产生气体的物质的量为0.01mol 。
则阴极上析出Cu 的质量为 。
2 用惰性电极电解M(NO 3)X 的水溶液，当阴极上增重ag 时，在阳极上同时产生bL (标准状况)氧气，从而可知M 的相对原子质量是 。
3 将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联起来，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为 。
4 在水中加入等物质的量的Ag +、Pb 2+、Na +、SO 4、NO 3、Cl -，该溶液放在用惰性材料作电极的电解槽中，通电片刻，则氧化产物与还原产物的质量之比是 。
5 在25°C 时，将两个铜电极插入一定量的Na 2SO 4饱和溶液中，通直流电电解并不断搅拌，当阴极收集到amol 气体的同时，溶液中析出了bmol 的结晶水合物242Na SO 10H O ,若保持温度不变，则所剩溶液中溶质的质量分数是 。
二、pH 计算例2：如图所示，若电解5min 时，测得铜电极的质量增加2.16g 。
试回答：（1）电源中X 极是 极。
（2）通电5min 时，B 中共收集到224ml （标准状况）气体，溶液体积为200ml （电解前后溶液体积变化忽略不计），则通电前c （CuSO 4）= 。
物理化学笔记公式c超强
热力学第一定律功：δW ＝δW e ＋δW f（1） 膨胀功 δW e ＝p 外dV 膨胀功为正，压缩功为负。
（2） 非膨胀功δW f ＝xdy 非膨胀功为广义力乘以广义位移。
如δW （机械功）＝fdL ，δW （电功）＝EdQ ，δW （表面功）＝rdA 。
热 Q ：体系吸热为正，放热为负。
热力学第一定律： △U ＝Q ＋W ＝Q —W e ＝Q —p 外dV （δW f ＝0） 焓 H ＝U ＋pV 理想气体的内能和焓只是温度的单值函数。
热容 C ＝δQ/dT（1） 等压热容：C p ＝δQ p /dT ＝ （∂H/∂T ）p （2） 等容热容：C v ＝δQ v /dT ＝ （∂U/∂T ）v理想气体ΔU,ΔH 的计算： 对理想气体的简单状态变化过程：定温过程：Δ U =0； Δ H =0变温过程：对理想气体， 状态变化时 dH=dU+d(PV) 若理想气体的摩尔热容没有给出，常温下有：理想气体绝热可逆过程方程式:标准态：气体的标准态：在任一温度T 、标准压力 P 下的纯理想气体状态；液体(或固体)的标准态：在任一温度T 、标准压力下的纯液体或纯固体状态。
标准态不规定温度，每个温度都有一个标准态。
摩尔反应焓：单位反应进度(ξ=1mol)的反应焓变Δr H m 。
标准摩尔生成焓：一定温度下由热力学稳定单质生成化学计量数 νB=1的物质B 的标准摩尔反应焓，称为物质B 在该温度下的标准摩尔生成焓。
用 表示 (没有规定温度，一般298.15 K 时的数据有表可查)标准摩尔燃烧焓:一定温度下， 1mol 物质 B 与氧气进行完全燃烧反应，生成规定的燃烧产物时的标准摩尔反应焓，称为B 在该温度下的标准摩尔燃烧焓。
用 表示.单位：J mol-1为可逆过程中体积功的基本计算公式，只能适用于可逆过程。
计算可逆过程的体积功时，须先求出体系的 p~V 关系式，然后代入积分。
⎰-=21d V V V p W 2112ln ln p pnRT V V nRT W -=-=适用于理想气体定温可逆过程。
电化学体系的相间电位和热力学
（2）克服试验电荷与物相P（1mol带电粒子）之 间短程力所作的化学功叫化学位μ ：Ｗ化=μ
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将一个单位正电荷从无穷远处移入P相内所做 的电功是外电位ψ与表面电位χ之和，称为内电 位，用φ表示，则
φ＝ψ+χ （3-1）
1mol带电粒子进入Ｐ相中所作的电功等于所带 的电量zF与内电位φ的乘积，即zFφ。所做的化 学功等于该粒子在Ｐ相中的化学位μi 。则1mol 粒子移入P相时所涉及的全部能量变化为电功 和化学位之和，称为电化学位，以 表示，则
相间平衡条件为 Z S2n 2eMZ Mn0 （3-3）
锌原子是电中性， 故
M Zn
M Zn
已知
2F S
S
S
Z2n
Z2n
eM eMFM
代入(3-3)式，推导得
M S
S Z2n
M
M
Zn e
2F F
电极反应平衡条件的通式
（3-4）
MS ii e nF F
（3-5）
Z Z n 4 n a Z 2 S n 1 C O 4 u a C 2 u S 1 C O u
凡是能将化学能直接转变成电能的电化学装置 叫做原电池
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2、构成条件
丹尼尔电池如图3-5 有两种活泼性不同的金属
作电极（或金属与能导电 的非金属或化合物） 有电解质溶液 构成闭合的回路 能自发发生氧化还原反应
必须依附在惰性金属(如铂)做成的极板上。此时应注明惰 性金属种类。 必要时可注明电池反应进行的温度和电极的正、负性。
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4、电极反应
阳极（-） Zn-2e→Zn2+
阴极（+） Cu2+ +2e→Cu
电化学(电解)去毛刺的基本原理
电化学去毛刺的基本原理电化学去毛刺的基本原理是利用金属在电解工作液中产生阳极溶解的电化学反应现象。
如下图所示：以工件为阳极，工具电极为阴极，当强迫使电解液通过工件上的毛刺和特殊设计的工具电极之间十分狭小的间隙同时，短时间加以电解电压，这时在工件的毛刺或棱边部分电流最集中，电流密度也最大，因而使毛刺很快被溶除，棱角也被倒圆。
在电化学去毛刺的过程中，工件和工具电极二者是相对固定不动的，即属于固定式工具阴极的电化学加工方法。
适合去除高硬度、高韧性金属零件的毛刺，可以在工件的特定部位进行限定加工,对于手工难以处理、可达性差的复杂内腔部位，尤其是交叉孔相贯线的毛刺。
脉冲电化学去毛刺是一种符合“绿色制造”要求的先进去毛刺工艺。
该工艺采用脉冲电源代替直流电源，并在非线性电解液中进行加工；加工时，工件接脉冲电源的正极，与毛刺部位相对应的工具电极接脉冲电源的负极，工件阳极与工具阴极之间保持较小的加工间隙，且工具阴极无进给。
该工艺具有以下特点：①由于加工所用电解液为中性无机盐水溶液，因此不会污染环境；②由于脉冲电流的间隙作用和压力波的搅拌作用改善了加工间隙内的电场和流场条件，降低了对电解液流动特性的要求，因此有利于获得稳定、理想的加工过程；③由于在加工过程中无切削力，不会形成附加应力和表面变质层，因此可改善加工表面微观几何形貌以及零件的物理、化学和机械性能。
脉冲电化学去毛刺加工的基本原理。
工件接脉冲电源的正极，工具电极接脉冲电源的负极，工具阴极与工件毛刺部位对应放置。
加工时，首先在加工间隙内加入电解液，然后接通脉冲电源，此时工件阳极表面将发生氧化反应，工具阴极则将发生还原反应。
工件阳极的基本电化学反应式为M-ne→Mn+Mn++n(OH)→Fe(OH)n↓工具(阴极)的基本电化学反应式为2H++2e→H2↓加工时，在工件阳极附近形成一层很薄的氧化膜，可在工件阳极与电解液之间起到隔离作用。
该氧化膜具有较高的电阻和较小的电导率，可阻止工件阳极表面进一步溶解，对工件阳极具有一定保护作用。
电化学计算的基本方法
（1）直流电源中，M为______极．（2）Pt电极上生 成的物质是______，其质量为______g．（3）电源输出 的电子，其物质的量与电极b、c、d分别生成的物质的 物质的量之比为：2：______：______：______．（4） AgNO3溶液的浓度（填增大、减小或不变．下同）______ ，AgNO3溶液的pH______，H2SO4溶液的浓度______， H2SO4溶液的pH______．（5）若H2SO4溶液的质量分数由 5.00%变为5.02%，则原有5.00%的H2SO4溶液的质量为 ______g．
二、混合溶液的电解
在1L K2SO4和CuSO4的混合液中,c( SO42-)= 2moL/L,用石墨做电极电解，两极均收集到 22.4L气体（标况），则原混合液中K+的物质的 量浓度为？
三、非惰性电极做阳极的电解
用质量均为100g的铜做电极，电解AgNO3 溶液， 一段时间后，两电极质量相差28g,此时两电极质量 分别为：
四、串联电路的电解：
把两个电解槽串联起来如图示，电解一段时间后，铜 阴极的质量增加了0.192g,金属X阴极质量增加了0.195g,已 知X的相对原子质量为65，求X离子所带电荷数？
X
X Cu
Cu
X的硫酸盐
CuSO4
例4 . 图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极，电极c、d都是石 墨电极．通电一段时间后，在c、d两极上共收集到336mL（标准 状态）气体．回答：
电解硫酸钠溶液实际上是电解水，阴极氢离子得电子，生成 氢气amol，就有amol水被电解。析出mg硫酸钠晶体，那么 晶体与amol水混合得到的是该温度下硫酸钠的饱和溶液。最 终的还是饱和溶液，质量分数(142m/322)/(m+18a)*100%。
化学电化学滴定计算
化学电化学滴定计算化学电化学滴定是一种常用的分析化学方法，用于测定溶液中含量有机物或无机物的浓度。
在电化学滴定中，滴定过程中的电位变化与反应物的浓度成正比，从而可以通过电位变化来计算溶液中物质的浓度。
本文将介绍电化学滴定计算的基本原理和常见的计算方法。
一、电化学滴定原理电化学滴定法是利用电化学方法测定物质浓度的一种分析方法，它利用氧化还原反应和电位变化的关系来确定物质的浓度。
在滴定过程中，滴定电极浸入待测溶液中，滴定计滴定剂溶液，当滴定剂与待测溶液中的物质发生氧化还原反应时，会产生电位变化，通过记录电位变化来计算物质的浓度。
二、电位-体积曲线在进行电化学滴定之前，需要先制作滴定曲线来标定电位与体积的关系。
制作滴定曲线时，需要在电位计记录电位的同时记录滴定计的滴定体积，从而得到电位-体积曲线。
电位-体积曲线呈现出斜率递增或递减的特点，根据具体滴定反应的特点确定曲线的特征。
三、电化学滴定计算方法1. 直接测定法：根据滴定结束时电位的读数，以及电位-体积曲线，可以直接使用曲线上的读数确定待测溶液中物质的浓度。
2. 差示测定法：将待测溶液和空白溶液进行电化学滴定，在滴定过程中分别记录两者的电位变化。
根据差值计算出待测溶液中物质的浓度。
3. 标准曲线法：制作一组含有确定浓度的标准溶液，对这些溶液进行电化学滴定并记录电位变化。
根据标准溶液的滴定曲线和待测溶液的滴定曲线，可以将待测溶液中物质的浓度转化为标准溶液中的体积值，从而计算出物质的浓度。
四、注意事项1. 使用合适的参比电极和工作电极，保证电位测量的准确性。
2. 确保溶液中没有其他可能干扰滴定的物质存在。
3. 严格控制滴定的速度和滴定剂的用量，以确保滴定过程中的准确性。
4. 进行多次滴定，取平均值以提高测量结果的精确性。
总结：电化学滴定是一种常用的分析化学方法，通过电位变化来计算溶液中物质的浓度。
根据滴定过程中电位与体积的关系制作电位-体积曲线，并根据不同的滴定方法进行计算。
电化学基础知识
电化学基础知识整理1.原电池原电池是将化学能转化为电能的装置原电池原理①、原电池：将化学能转变成电能的装置②、形成条件：①活动性不同的两电极连接；②电解质溶液插入其中并与电极自发反应；③电极形成闭合电路④能自发的发生氧化还原反应③、电极名称：负极：较活泼的金属电子流出的一极正极：较不活泼的金属或能导电的非金属电子流入的一极④、电极反应：负极：氧化反应,金属失电子正极：还原反应,溶液中的阴离子得电子或氧气得电子吸氧腐蚀⑤、电子流向：由负极沿导线流向正极锌-铜电池,负极-Zn,正极-Cu;负极：Zn-2e=Zn2+,电解质溶液——稀硫酸;正极：2H++2e=H2↑总反应：2H++Zn=H2↑+Zn2+注意：如果在铜锌的导线中加一个电流计,电流计指针会发生偏转;随时间的延续,电流计指针的偏转角度逐渐减小;盐桥的作用：盐桥起到了使整个装置构成通路的作用例如:铜锌原电池中用到了盐桥现象:⑴、检流计指针偏转,说明有电流通过;从检流计指针偏转的方向可以知道电流的方向是Cu极→Zn极;根据电流是从正极流向负极,因此,Zn极为负极,Cu极为正极;而电子流动的方向却相反,从Zn极→Cu极;电子流出的一极为负极,发生氧化反应；电子流入的一极为正极,发生还原反应;一般说来,由两种金属所构成的原电池中,较活泼的金属是负极,较不活泼的金属是正极;其原理正是置换反应,负极金属逐渐溶解为离子进入溶液;反应一段时间后,称重表明,Zn棒减轻,Cu棒增重;⑵、取出盐桥,检流计指针归零,重新放入盐桥,指针又发生偏转,说明盐桥起到了使整个装置构成通路的作用;盐桥是装有饱和KCl琼脂溶胶的U形管,溶液不致流出来,但离子则可以在其中自由移动;盐桥是怎样构成原电池中的电池通路呢Zn棒失去电子成为Zn2+进入溶液中,使ZnSO4溶液中Zn2+过多,带正电荷;Cu2+获得电子沉积为Cu,溶液中Cu2+过少,SO42-过多,溶液带负电荷;当溶液不能保持电中性,将阻止放电作用的继续进行;盐桥的存在,其中Cl-向ZnSO4 溶液迁移,K+向CuSO4溶液迁移,分别中和过剩的电荷,使溶在两个烧杯中分别放入锌片和锌盐溶液、铜片和铜盐溶液,将两个烧杯中的溶液用一个装满电解质溶液的盐桥如充满KCl饱和溶液和琼脂制成的胶冻连接起来,再用导线将锌片和铜片联接,并在导线中串联一个电流表,就可以观察到下面的现象：1电流表指针发生偏转,根据指针偏转方向,可以判断出锌片为负极、铜片为正极.2铜片上有铜析出,锌片则被溶解.3取出盐桥,指针回到零点,说明盐桥起了沟通电路的作用.2.化学电源化学电源又称电池,是一种能将化学能直接转变成电能的装置,它通过化学反应,消耗某种化学物质,输出电能;它包括一次电池、二次电池和燃料电池等几大类;判断一种电池的优劣或是否符合某种需要,主要看这种电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少比能量,单位是W·h/kg, W·h/L,或者输出功率的大小比功率,W/kg,W/L以及电池的可储存时间的长短;除特殊情况外,质量轻、体积小而输出点能多、功率大、可储存时间长的电池,更适合使用者的需要;一一次电池一次电池的活性物质发生氧化还原反应的物质消耗到一定程度,就不能使用了;一次电池中电解质溶液制成胶状,不流动,也叫干电池;常用的有普通的锌锰干电池、碱性锌锰电池、锌汞电池、镁锰干电池等;例如；碱性锌锰干电池负极：Zn ＋2OH——2e—＝ZnOH2正极：2MnO2＋2H2O ＋2e—＝2MnOOH ＋2OH—总反应：Zn ＋2MnO2＋2H2O＝2MnOOH ＋ZnOH2补充：银一锌电池电子手表、液晶显示的计算器或一个小型的助听器等所需电流是微安或毫安级的,它们所用的电池体积很小,有“纽扣”电池之称;它们的电极材料是Ag2O和Zn,所以叫银一锌电池;电极反应和电池反应是：负极：Zn＋2OH－—2e—＝ZnOH2正极：Ag2O＋H2O＋2e—＝2Ag＋2OH－总反应：Zn＋Ag2O＋H2O＝ZnOH2＋2Ag利用上述化学反应也可以制作大电流的电池,它具有质量轻、体积小等优点;这类电池已用于宇航、火箭、潜艇等方面;锂－二氧化锰非水电解质电池以锂为负极的非水电解质电池有几十种,其中性能最好、最有发展前途的是锂一二氧化锰非水电解质电池,这种电池以片状金属及为负极,电解活性MnO2作正极,高氯酸及溶于碳酸丙烯酯和二甲氧基乙烷的混合有机溶剂作为电解质溶液,以聚丙烯为隔膜,电极反应为：负极反应：Li＝Li＋＋e正极反应：MnO2＋Li＋＋e＝LiMnO2总反应：Li＋MnO2＝LiMnO2该种电池的电动势为,重量轻、体积小、电压高、比能量大,充电1000次后仍能维持其能力的90％,贮存性能好,已广泛用于电子计算机、手机、无线电设备等;二二次电池二次电池又称充电电池或蓄电池,放电后可以再充电使活性物质获得再生;这类电池可以多次重复使用;铅蓄电池是最常见的二次电池,它由两组栅状极板交替排列而成,正极板上覆盖有PbO2,负极板上覆盖有Pb,电介质是H2SO4.铅蓄电池放电的电极反应如下：负极：Pbs＋SO42－aq－2e－＝PbSO4s氧化反应正极：PbO2s＋SO42－aq十4H＋aq＋2e－＝PbSO4s＋2H2O l还原反应总反应：Pbs＋PbO2s＋2H2SO4aq＝2PbSO4s十2H2O l铅蓄电池充电的反应是上述反应的逆过程：阴极：PbSO4s＋2e－＝Pbs＋SO42－aq还原反应阳极：PbSO4s＋2H2O l －2e－＝PbO2s＋SO42－aq十4H＋aq氧化反应总反应：2PbSO4s十2H2O l ＝Pbs＋PbO2s＋2H2SO4aq可以把上述反应写成一个可逆反应方程式：Pbs＋PbO2s＋2H2SO4aq 2PbSO4s十2H2O l三燃料电池燃料电池是一种连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池;燃料电池的电极本身不包含活性物质,只是一个催化转化元件;它工作时,燃料和氧化剂连续的由外部供给,在电极上不断的进行反应,生成物不断地被排除,于是电池就连续不断的提供电能;⑴氢氧燃料电池以氢气为燃料,氧气为氧化剂,铂做电极,使用酸性电解质;它的的工作原理：负极：2H2 －4e－＝4H＋正极：O2十4H＋aq＋4e－＝2H2O总反应：2H2十O2＝2H2O⑵以碱性氢氧燃料电池为例,它的燃料极常用多孔性金属镍,用它来吸附氢气;空气极常用多孔性金属银,用它吸附空气;电解质则由浸有KOH溶液的多孔性塑料制成,其电极反应为：负极反应：2H2＋4OH－＝4H2O＋4e －正极反应：O2＋2H2O＋4e －＝4OH－总反应：2H2＋O2＝2H2O除氢气以外,烃、肼、甲醇、氨等液体或气体,均可作燃料电池的燃料；除纯氧外,空气中的氧气也可以做氧化剂;3甲烷燃料电池KOH做电解质用金属铂片插入KOH溶液作电极,又在两极上分别通甲烷燃料和氧气氧化剂;电极反应式为：负极：CH4＋10OH－－8e＝CO32-＋7H2O；正极：4H2O＋2O2＋8e＝8OH;电池总反应式为：CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O知识拓展：海洋电池1991年,我国首创以铝－空气－海水为能源的新型电池,称之为海洋电池;它是一种无污染、长效、稳定可靠的电源;海洋电池彻底改变了以往海上航标灯两种供电方式：一是一次性电池,如锌锰电池、锌银电池、锌空气电池等;这些电池体积大,电能低,价格高;二是先充电后给电的二次性电源,如铅蓄电池,镍镉电池等;这种电池要定期充电,工作量大,费用高;海洋电池,是以铝合金为电池负极,金属Pt、Fe网为正极,用取之不尽的海水为电解质溶液,它靠海水中的溶解氧与铝反应产生电能的;我们知道,海水中只含有%的溶解氧,为获得这部分氧,科学家把正极制成仿鱼鳃的网状结构,以增大表面积,吸收海水中的微量溶解氧;这些氧在海水电解液作用下与铝反应,源源不断地产生电能;两极反应为：负极：Al：4Al－12e－＝4Al3＋正极：Pt或Fe等：3O2＋6H2O十12e－＝12OH－总反应式：4Al＋3O2十6H2O＝4AlOH3↓海洋电池本身不含电解质溶液和正极活性物质,不放入海洋时,铝电极就不会在空气中被氧化,可以长期储存;用时,把电池放入海水中,便可供电,其能量比干电池高20～50倍;电池设计使用周期可长达一年以上,避免经常交换电池的麻烦;即使更换,也只是换一块铝板,铝板的大小,可根据实际需要而定;海洋电池没有怕压部件,在海洋下任何深度都可以正常了作;海洋电池,以海水为电解质溶液,不存在污染,是海洋用电设施的能源新秀;3. 电解池一电解原理⑴．电解质溶液的导电我们知道,金属导电时,是金属内部的自由电子发生的定向移动,而电解质溶液的导电与金属导电不同;通电前电解质溶液中阴、阳离子在溶液中自由地移动；通电后在电场的作用下,这些自由移动的离子改作定向移动,带负电荷的阴离子由于静电作用向阳极移动,带正电荷的阳离子则向阴极移动;电极名称：电解池中与直流电源负极相连的电极叫阴极,与直流电源正极相连的电极叫阳极;物质能否导电是由其内部能否形成定向移动的自由电荷所决定的,对金属就是自由电子,而对电解质溶液就是自由移动的阴阳离子;⑵．电解①概念：使电流流过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫电解;②电子流动的方向：电子从外接直流电源的负极流出,经导线到达电解池的阴极,电解池溶液中的阳离子移向阴极,并在阴极获得电子而被还原,发生还原反应；与此同时,电解池溶液中的阴离子移向阳极,并在阳极上失去电子也可能是阳极很活泼而本身失去电子而被氧化,发生氧化反应;这样,电子又从电解池的阳极流出,沿导线而流回外接直流电源的正极;③电极反应的类型：阳极反应为氧化反应,阴极反应为还原反应,故而阴极处于被保护的状态,而阳极则有可能被腐蚀;⑶．电解池与原电池的联系与区别能量转变化学能转变为电解电能转变为化学能反应自发能自发进行的氧化还原反应反应一般不能够自发进行,需电解条件性举例Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4CuClCu+Cl2↑2装置特点无外接直流电源有外接直流电源相似之处均能发生氧化还原反应,且同一装置中两个电极在反应过程中转移电子总数相等;重点出击：原电池与电解池的判断⑴判断下图是原电池、电解池还是电镀池,为什么2延伸有人设计以Pt和Zn为电极材料,埋入人体内作为某种心脏病人的心脏起搏的能源;它依靠人体内含有一定浓度的溶解氧进行工作,下列各种叙述中错误的是A: Pt是正极B: 负极反应：C: 正极反应：D 正极反应：小结与反思：原电池、电解池、电镀池判定规律：若无外接电源,可能是原电池,然后依据原电池的形成条件分析判定；若有外接电源,两极插入电解质溶液中,则可能是电解池或电镀池;当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同则为电镀池,其余情况为电解池;4．实验分析：电解CuCl2溶液1电极材料阴极可用惰性电极,甚至较活泼的金属,但阳极需使用惰性电极,否则会发生氧化反应而溶解;2惰性电极一般指金、铂、石墨电极,银、铜等均是活性电极;3实验现象：通电后,电流表指针发生偏转,阴极石墨棒上析出一层红色固体,阳极表面有气泡放出,可闻到刺激性气味;4淀粉碘化钾试纸的作用：检验阳极产物是否为Cl2;使用时应先润湿并缠于玻棒端或用镊子夹持,作用时间不宜太久,否则变蓝后会被Cl2漂白;二、电解的应用I．电解饱和食盐水反应原理1．实验分析：电解饱和食盐水在U型管里装入饱和食盐水,滴入几滴酚酞试液,用碳棒作阳极、铁棒作阴极,将湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近,接通电源,观察管内发生的现象及试纸颜色的变化;注意：铁棒不可作阳极,否则发生Fe－2e－=Fe2+；碘化钾淀粉试纸需事先用水润湿;现象：阴、阳两极均有气体放出,阳极气体有刺激性气味,能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝；阴极区域溶液变红;说明阴极区域生成物为碱性物质与H2,阳极产物是Cl2;2．电解饱和食盐水反应原理饱和食盐水成分：溶液存在Na+、Cl－、H+、OH－四种离子;电极反应式：阴极：2H+＋2e－=H2↑还原反应；阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑氧化反应;实验现象解释：1阴极区域变红原因：由于H+被消耗,使得阴极区域OH－离子浓度增大实际上是破坏了附近水的电离平衡,由于K W为定值,cH+因电极反应而降低,导致cOH－增大,使酚酞试液变红;2湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝原因：氯气可以置换出碘化钾中的碘,Cl2+2KI=2KCl+I2,I2使淀粉变蓝;注意：如果试纸被熏蒸的太久,蓝色会因为湿氯气的漂白作用而褪去;电解饱和食盐水的总反应式：该电解反应属于放氢生碱型,电解质与水均参与电解反应,类似的还有K2S、MgBr2等;II、铜的电解精炼1．原理：电解时,用粗铜板作阳极,与直流电源的正极相连；用纯铜板作阴极,与电源的负极相连,用CuSO4溶液加入一定量的硫酸作电解液;CuSO4溶液中主要有Cu2+、、H+、OH－,通电后H+和Cu2+移向阴极,并在阴极发生Cu2++2e－=Cu,OH－和移向阳极,但阳极因为是活性电极故而阴离子并不放电,主要为阳极活泼及较活泼金属发生氧化反应而溶解,阳极反应：Cu－2e－=Cu2+;电解过程中,比铜活泼的Zn、Fe、Ni等金属杂质,在铜溶解的同时也会失电子形成金属阳离子而溶解,此时阴极仍发生Cu2++2e－=Cu,这会导致电解液浓度不发生变化；Ag、Au不如Cu易失电子,Cu溶解时它们以阳极泥沉积下来可供提炼Au、Ag等贵金属;该过程实现了提纯铜的目的;离子在电极上得失电子的能力与离子的性质、溶液的浓度、电流的大小、电极的材料等都有关系;中学阶段我们一般只讨论电极材料的性质、离子的氧化性强弱和还原性强弱对它们得失电子能力的影响2．电极反应中得失电子的规律1阳极上失电子的规律应首先看电极材料是惰性电极,还是活性电极,如是惰性电极,则由溶液中的阴离子失去电子,阴离子的还原性越强越易失电子,阴离子的放电顺序为：S2->I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子；如是活性电极,则这些金属首先失去电子进入溶液,此时溶液中其他离子不再失电子;2阴极上得电子的规律阴极上只能由溶液中阳离子获得电子,阳离子氧化性越强越易得电子,阳离子放电顺序一般为：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+酸>Fe2+>Zn2+>H+盐溶液3变价的金属Fe在作阳极发生氧化反应时电极反应为：Fe－2e－=Fe2+III、电解冶炼铝工业上,用纯净的氧化铝为原料,采用电解的方法制取铝;纯净的氧化铝熔点很高2045℃,很难熔化,现在都用熔化的冰晶石Na3AlF6作熔剂,使氧化铝在1000℃左右溶解在液态的冰晶石里,成为冰晶石和氧化铝的熔融体,然后进行电解;电极反应式：阴极：4Al3+＋12e-＝4Al阳极：6O2－＋12e-＝3O2↑总反应式：2Al2O34Al＋3O2↑只能电解Al2O3,不能是AlCl3在冶炼铝时,阳极产生氧气,石墨阳极在如此高温条件下,将不断被氧气氧化而消耗,因而需不断补充石墨阳极;三、电镀铜1．原理：电镀时,一般都是用含镀层金属离子的电解质溶液为电镀液；把待镀金属制成品浸入电镀液中与直流电源的负极相连,作为阴极,而用镀层金属为阳极,阳极金属溶解在溶液中成为阳离子,移向阴极,并在阴极上被还原成金属析出;电镀铜规律可概括为“阳极溶解,阴极沉积,电解液不变”;工业上电镀常使用有毒电镀液,因此电镀废水应回收有用物质、降低有害物质含量后,达标排放,以防污染环境;2．实验分析：电镀铜实验1待镀件需酸洗去除表面的锈;2电镀液CuSO4中加氨水制成铜氨溶液以降低Cu2+浓度使镀层光亮;四、电解质溶液电解时均为惰性电极,pH变化情况,电解液复原所需加入物质及电解类型;1、1分解水型：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐如NaOH、H2SO4、K2SO4等的电解;阴极：4H++4e－=2H2↑阳极：4OH－－4e－=O2↑+2H2O总反应：2H2O 2H2↑+O2↑阴极产物：H2；阳极产物：O2;电解质溶液复原加入物质：H2O;pH变化情况：原来酸性的溶液pH变小,原来碱性的溶液pH变大,强酸含氧酸强碱的正盐溶液pH 不变;2分解电解型：无氧酸除HF外、不活泼金属的无氧酸盐氟化物除外的电解,如HCl、CuCl2等;阴极：Cu2++2e－=Cu阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑总反应：CuCl2 Cu+Cl2↑阴极产物：酸为H2,盐为金属；阳极产物：卤素等非金属单质;电解液复原加入物质为原溶质,如电解CuCl2溶液,需加CuCl2;pH变化情况：如电解无氧酸溶液pH变大但不会超过7；如为盐溶液的电解则视无氧酸根的情况而定;3放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐氟化物除外溶液的电解,如NaCl、MgBr2等;阴极：2H++2e－=H2↑阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑总反应：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑阴极产物：碱和H2；阳极产物：卤素等非金属单质;电解饱和食盐水的产物分别为NaOH和H2以及Cl2;电解液复原加入物质为卤化氢;电解饱和食盐水,要使电解质溶液复原需加入HCl;pH变化情况：电解液pH显着变大4放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐溶液的电解,如CuSO4、AgNO3等;阴极：2Cu2++4e－=Cu阳极：4OH－－4e－=O2↑+2H2O总反应：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4阴极产物：析出不活泼金属单质；阳极产物是该盐对应的含氧酸和氧气,本例中分别是Cu以及H2SO4、O2.电解液复原加入物质为不活泼金属的氧化物金属价态与原盐中相同;如电解CuSO4溶液,复原需加入CuO;pH变化情况：溶液pH显着变小;规律变化液复原法解反应类型电解质类型解水氧酸质电解水-- > H2 + O2解稀H2SO4低H2O碱溶液质电解水-- > H2 + O2解NaOH溶液高H2O泼金属含氧酸盐质电解水-- > H2 + O2解Na2SO4溶液变H2O练习：电解液中含有K+、Cl —、SO42—、OH —少量、Cu2+、H+少量,用两个石墨棒作电极,电解时,阳极上析出_______,电极反应式是______________；阴极析出_______,电极反应式是______________;改用两个铜棒作电极,则阳极变化是______________________,电极反应式是______________；阴极上析出_______,电极反应式是______________;小结与反思：关键是放电顺序：阳极：活性电极>S2- >I- >Br- >Cl->OH - >含氧酸根>F-阴极：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+> Fe2+> Zn2+ > Al3+> Mg2+> Na+> Ca2+> K+4、金属的电化学腐蚀与防护一、金属腐蚀的类型：1、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;例如铁丝在氧气中燃烧、铜在氯气中燃烧等;2、电化学腐蚀：不纯金属与电解质溶液接触时比较活泼的金属失电子而被氧化的腐蚀;二、金属的电化学腐蚀：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;不纯的金属跟电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化,这种腐蚀叫做电化学腐蚀;钢铁在潮湿的空气中所发生的腐蚀是电化学腐蚀最突出的例子;金属腐蚀的本质：2金属腐蚀的本质：M—ne—=Mn+三、钢铁的电化学腐蚀1析氢腐蚀钢铁表面吸附水膜酸性较强时阳极Fe：Fe-2e-=Fe2+Fe2+＋2H2O=FeOH2＋2H+阴极杂质：2H+＋2e-=H2电池反应：Fe＋2H2O=FeOH2＋H2↑由于有氢气放出,所以称之为析氢腐蚀;2吸氧腐蚀钢铁表面吸附水膜酸性较弱时阳极Fe：Fe—2e-=Fe2+阴极：O2＋2H2O＋4e-=4OH-总反应：2Fe＋O2＋2H2O=2FeOH2由于吸收氧气,所以也叫吸氧腐蚀;析氢腐蚀与吸氧腐蚀生成的FeOH2被氧所氧化,生成FeOH3脱水生成Fe2O3 铁锈;钢铁制品在大气中的腐蚀主要是吸氧腐蚀;Fe＋2H2O=FeOH2＋H2↑ O2＋2H2O＋4e-→4OH-2Fe＋O2＋2H2O=2FeOH2 2H+＋2e-→H2析氢腐蚀主要发生在强酸性环境中,而吸氧腐蚀发生在弱酸性或中性环境中;化学腐蚀和电化学腐蚀的区别和联系：相互联系化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生四、金属的防护1、牺牲阳极的阴极保护法正极：要保护的金属负极：比要保护金属活泼的金属2、外加电流的阴极保护法比组成原电池防护更好阴极：被保护的金属阳极：惰性电极两者均存在于电解质溶液中接上外接直流电源;3、覆盖保护膜及其他保护方法覆盖保护膜涂油漆,电镀,钝化等改变金属的内部结构钢→不锈钢,在钢中加入镍和铬习题指导1 解题步骤方法①判断两池原电池还是电解池—②标注电极名称—③写出电极反应式—根据电极产物、溶液成分变化—④描述或解释现象或进行有关计算;练1-01 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平面图,经过一段时间后,首先观察到溶液变红的区域是 BA、Ⅰ和Ⅲ附近B、Ⅰ和Ⅳ附近C、Ⅱ和Ⅲ附近D、Ⅱ和Ⅳ附近解析①判两池：通常有外接电源的装置是电解池,故左图为电解池,根据右图为两个活性不同金属浸在电解质溶液中可判断为原电池；②标电极名：左图由外接电源极性可知I为阴极,II为阳极；右图因Zn比Fe活泼,故III为负极,IV为正极;③写电极反应：左图中,阳极II：金属Fe优先氧化Fe-2e-=Fe2+；阴极I：水中氢放电：2H++2e-=H2；④现象及解释：因I区OH-增生,碱性,使酚酞变红;又右图,正极IV上电极反应：O2+4e-+2H2O = 4OH- 吸氧腐蚀,该区域呈碱性使酚酞变红,B入选;1-02 如图甲乙两池分别以碳棒、铂条、铝条、镁条为电极,并用导线相连接,以NaCl、NaOH溶液为电解溶液,有关该装置的描述正确的是 DA.乙池中,Mg极的电极反应是 Mg-2e-=Mg2+B.甲池中,Pt极的电极反应是 2Cl—2e-=Cl2↑C.随着反应的进行.乙池中 nNaOH保持不变D.反应过程中,甲池中两极附近溶液 PH C <PHPt解析先判两池,乙为原电池,甲为电解池;乙池中,因为在NaOH溶液中Al比Mg易失电子,故Al为原电池的负极,其电极反应式为：Al-3e-+4OH-= =AlO2-+2H2O ；Mg为正极,其电极反应式为：3H2O+3e-=↑+3OH- ;甲池中,Pt电极为阴极: 2H+ +2e- =H2↑, 碳棒C电极为阳极2Cl- -2e- =Cl2↑,电解后溶液为NaOH 溶液;练1-03如图A、B为两个串联的电解池,已知B池中c为铁,d为石墨,电解质溶液为NaCl溶液;试回答：1若A池为用电解原理精练铜装置,则a电极名称为阴极,电极材料是精铜,电极反应式为Cu2++2e-=Cu ,电解质溶液可以是 CuSO4溶液;2B池中c极Fe电极反应式为 2H++2e-=H2↑ 2H2O+2e-=H2 +2OH- ,若在B池中加入少量酚酞试液,开始电解一段时间,铁极附近呈红色;3若A池a极增重12.8g,则B池d极石墨上放出气体在标况下的体积为 4.48L ;电解后,若B池余下的溶液为 400ml,则溶液的PH值是 14 ;练4-04 金属镍有广泛的的用途;粗镍中含有少量的 Fe、Zn、Cu、Pt等金属杂质,可电解法制备高纯度原镍已知：氧化性：Fe2+<Ni2+<Cu2+, 下列叙述正确的是 DA．阳极发生还原反应,其电极反应式是Ni2+ + 2e- = Nix y a b乙溶液B ．电解过程中,阳极质量的减少与阴极质量的增加相等C ．电解后,溶液中存在的阳离子只有 Fe 2+ 、Zn 2+D ．电解后,电解模底部阳极泥中中存在 Cu 、Pt解析 这是电解的过程,阳极发生的是氧化反应,A 错；阳极：Zn-2e - = Zn 2+ Fe-2e - = Fe 2+ Ni-2e -=Ni 2+ ,Pt 为惰性金属,不会放电,而Cu 要在金属Ni 全部氧化为Ni 2+后才能放电,但此时Cu 已没有了支撑物了,结果和Pt 一起落下,形成阳极泥,故 D 正确; 阴极：因氧化性Ni 2+>Fe 2+>Zn 2+ ,所以只有 Ni 2++2e -=Ni ,可见,阳极质量减少的是“溶解”下的Zn 、Fe 、Ni,而阴极质量增加的只是析出的镍,两者质量是不相等的,故 B 错;;电解后,溶液中除留下 Fe 2+、Zn 2+ 外,还有 Ni 2+ ,C 也错; 练1-05 铅蓄电池是典型的可充型电池,它的正负极格板是惰性 材料,电池总反应式为： Pb+PbO 2+4H ++2SO2-42PbSO 4+2H 2O请回答下列问题不考虑氢、氧的氧化还原: 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,若按题27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________________________;解析：铅蓄电池的负极是铅Pb,正极是二氧化铅PbO 2;放电时电极反应： 正极 A-PbO 2 PbO 2 + 2e - + 2H ++ SO 42- == PbSO 4+ H 2O 与常见电池不同,铅蓄电池放电时正极材料PbO 2本身参与了电极反应 负极 B-Pb Pb - 2e - + 2H ++ SO 42- == PbSO 4+ H 2O可见,当通过2mole -时,负极1molPb 变为1mol PbSO 4沉积在负极板上,既净增加1molSO 4,所以当外电路通过1 mol 电子时,理论上负极板的质量增加 49g;因放电时要消耗H 2SO 4,故;电解液中H 2SO 4的浓度将变小; 完全放电后两极材料都有变为硫酸铅PbSO 4,外接电源时,发生电解过程,电极反应如下： 阴极A-PbSO 4 PbSO 4 + 2e -+ = Pb + SO 42- ,A 电极上生成 Pb 阳极B-PbSO 4 PbSO 4 - 2e -+ 2H 2O = PbO 2 + + 4H ++ SO 42-,B 电极上生成 PbO 2 此时铅蓄电池的正负极的极性将 对换; 2、电极名称判断法根据两极金属相对活性判定原电池的电极名称,根据X 极所连接在的外接电源极性“+”或“-”判定电解池的电极名称；根据电子或电流流向或测电极电势高低等电学原理判断电极名称；此外根据X 极发生氧化还是还原,移向X 极的离子是阳离子还是阴离子,X 极增重还是减重,X 极区PH 值是升高还是降低等判定X 电极的名称;但要注意X 极指的是在原电池还是电解池;说明：化学上规定,凡发生氧化变化的电极均为阳极,而发生还原的电极均为阴极;据此,从发生的化学变化角度看,原电池中的负极-又叫阳极,正极+又叫阴极;练1-06 x,y 分别为直流电源的两极,通电后,发现a 极质量加,b 极处有无色无味气体放出,符合此情况的是： A备选项a 电极 B 电极 x 电极 溶液 A 锌Zn 石墨C 负 CuSO 4 B石墨C石墨C负NaOH。
电极面积电极距离计算公式
电极面积电极距离计算公式电极面积和电极距离是电化学过程中非常重要的参数，它们直接影响着电化学反应的速率和效率。
在电化学领域，研究人员经常需要根据电极面积和电极距离来设计和优化电化学实验。
因此，掌握电极面积和电极距离的计算公式对于电化学研究具有重要意义。
首先，我们来看一下电极面积的计算公式。
电极面积通常是指电极表面的有效面积，它直接影响着电化学反应的速率。
在实际的电化学实验中，电极的形状多种多样，常见的有平板电极、圆盘电极、环形电极等。
不同形状的电极面积计算方法也不同。
以平板电极为例，其面积可以通过直接测量电极的长度和宽度来计算，即。
\[A = L \times W\]其中，\(A\) 为电极面积，\(L\) 为电极的长度，\(W\) 为电极的宽度。
对于圆盘电极和环形电极，其面积计算公式分别为。
\[A = \pi r^2\]\[A = \pi (r_2^2 r_1^2)\]其中，\(r\) 为圆盘电极的半径，\(r_2\) 和\(r_1\) 分别为环形电极的外径和内径。
在实际应用中，电极面积的计算通常是根据电极的实际形状来确定的。
在设计电化学实验时，研究人员需要根据具体的实验要求和条件来选择合适的电极形状和尺寸，以确保实验能够得到准确的结果。
接下来，我们来看一下电极距离的计算公式。
电极距离是指两个电极之间的距离，它直接影响着电化学反应的速率和效率。
在电化学实验中，电极距离通常是根据实验要求和条件来确定的。
一般来说，电极距离越小，电化学反应的速率越快，但是也会增加电极之间的相互影响。
因此，在实际应用中，研究人员需要根据具体的实验要求来选择合适的电极距离。
电极距离的计算公式通常是根据电极的形状和位置来确定的。
以平板电极为例，其电极距离可以通过直接测量电极之间的距离来计算，即。
\[d = h\]其中，\(d\) 为电极距离，\(h\) 为电极之间的距离。
对于其他形状的电极，其电极距离的计算方法也不同，研究人员需要根据具体的实验要求来确定。
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。
无机化学—第四章电化学
选用标准氢电极作为比较标准 规定它的电极电势值为零.
即 j (H+/H2)= 0 V
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2-1 标准电极电势
标准氢电极
j (H+/H2)= 0 V
H2←
H2(100kpa) →
Pt →
←H+(1mol·L-1)
20
2-1 标准电极电势
准态时反应自发进行的方向。
电对
j /V
Pb2+/Pb Sn2+/Sn
>
-0.126V -0.136V
反应自发向右进行
38
非标准态时：先根据Nernst方程求出j(电对), 再计算电动势E 或比较j (电对)。
例 试判断下列反应:Pb2++ Sn Pb + Sn2+，在c(P
b2+) /c(Sn2+)=0.1/1.0 时反应自发进行的方向。
EE
RT ln cG nF cA
c g cD c a cB
c d c b
平衡时: E
=0
cG c g cD c d cA c a cB c b K
平衡时 E 0.05917 lg K 0
(298K):
n
lg K nE 0.05917
(4.3b) 17
§4-2 电极电势
18
2-1 标准电极电势
j 越大,电对中氧化态物质的氧化能力越强，
还原态物质的还原能力越弱
强氧化剂对应弱还原剂 弱氧化剂对应强还原剂
类似酸碱共轭关系 酸 === 质子 + 碱
氧化还原反应的规律：
较强
较强
电化学计算ppt课件
由此可见，生成了等物质的量的NaOH和HNO3， 故混合液应为中性.
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
解题反思： ①溶液pH的计算 — 总反应方程式法，
关系式法 ②基本原则
n生成或消耗(H+) = n(e -) n消耗或生成(OH-)= n(e -)
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
高考直击
如图所示，将铁棒和石墨棒
插入盛有饱和NaCl溶液的 U型管中。下列正确的是（ ） A．K1闭合，铁棒上发生的反应 为2H++2e→H2↑ B．K1闭合，石墨棒周围溶液 pH逐渐升高 C．K2闭合，铁棒不会被腐蚀， 属于牺牲阳极的阴极保护法
高考直击
（2010•福建）铅蓄电池的工作原理为： Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O，研读图， 下列判断不正确的是（ ）
A．K闭合时，d电极反应式： PbSO4+2H2O﹣2e﹣═ PbO2+4H++SO42﹣
B．当电路中转移0.2mol电子时， I中消耗的H2SO4为0.2mol
积变化，电极上应析出的银的质量为（ ）
A．27mg C．108mg
B．54mg D．216mg
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
[解析] 电解后溶液 c(H+) 增加: 10-3-10-6≈10-3mol/L， 则增加n(H+)=10-3mol/L×0.5L=0.5×10-3mol， 根据阴阳极电极反应知 物质 Ag～H＋～OH－～e－ n(mol) 1 1 1 1 n生成(H+) =n(e -) =n(Ag) m(Ag)=108g/mol×0.5×10-3mol=54×10-3g
常用的电化学计算公式
常用的电化学计算公式(1) Cottrell 方程: 2/12/12/10)(t C nFAD t i π= 施加恒电势，即从无电化学反应的电势阶跃到发生电化学反应的电势，过程中电流与时间的变化关系。
根据电流随时间的衰减规律可以判断电极过程的控制步骤；常用于测定溶液态物质的扩散系数或定量地研究修饰电极膜内的电荷传输过程。
使用该方程必须满足半无限扩散的条件。
(2) Rendle-Sevcik 方程: C nFAD RT nF i p 2/12/14463.0ν⎟⎠⎞⎜⎝⎛=半无限扩散的条件下的线性扫描可逆波方程式，表示了电流与电势扫描速度的关系。
常用此方程测定物质的扩散系数或测定电极的电化学面积。
(3) Heyrovsky-Ilkovic 方程:()()RT E E nF i i i 3.2log 2/1lim −=⎭⎫⎩⎨⎧− 应用于扩散控制的可逆电化学反应，以E 对ii i −lim lg 作图为一直线，由直线的斜率可以求得n 值。
由直线在0lg lim =−ii i 时的截距可以求得E 1/2。
(4)Butler-V olmer 方程:()()()⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡−−Γ−⎦⎤⎢⎣⎡−Γ=RT E E nF RT E E nF nFAk i R O s E '0'01exp exp αα 该式包括了电极反应动力学和热力学过程及其电化学性质以及各有关参数，如电流(i )，E ，k s ，α以及浓度之间的关系。
在特定的条件下，即平衡的情况（i =0），该式为Nernst 公式。
(5) Levich 方程:C nFAD i Lev 6/12/13/262.0γω=对于可逆的电化学反应，使用旋转园盘电极，如果选择一定值范围且符合层流要求，可以得到稳态对流扩散过程。
利用电流与ω1/2成正比，可以判断电极反应的控制步骤，还可利用I-ω1/2关系的斜率来估计反应电子数。
(6) Michaelis-Menten 方程: Mcat cat K C C k nFA i +Γ= 此方程与酶促反应的动力学的表达形式一致，其应用条件要求酶促反应的速度比扩散过程慢，即催化电流受酶促反应的动力学控制，常用该方程求算米氏常数。
化学基本理论：电化学中的计算方法归纳
真题体验
1．（2019·重庆理综，29（3））人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物 中的尿素，原理如下图。
【解析】
①由图中产生Cl2极为阳极知A为正极，B为负极。②阳极室发生反应 2Cl － － 2e － ＝ Cl2↑ 。 由 产 物 CO2 、 N2 知 CO(NH2)2 在 此 室 反 应 被 氧 化 ， CO(NH2)2―→CO2＋N2，发生还原反应的为Cl2。故方程式为
B．放电过程中，负极失电子，电子通过导线流向正极，所以正极表面聚
集大量电子，能够吸引电解质中的阳离子向正极移动，所以B项错误。
名师押题
1.把传统铅蓄电池的电解质溶液换成氟硼酸溶液，低温下性
能更优良，常用于国防工业，其总反应方程式为：
Pb＋PbO2＋4HBF4
2Pb(BF4)2＋2H2O
【解析】 HBF4与H2SO4同属强酸，差别在于前者为一元酸、后者为二元
2．(2019·安徽卷·10) 热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如
图，其中作为电解质的无水LiCl－KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出 电能。该电池总反应为： PbSO4＋2LiCl＋Ca＝CaCl2＋Li2SO4＋Pb。下列有关说法正确的是( )
【解析】
A．分析电池总反应，Ca在反应中失电子，所以Ca应作负极；PbSO4中的 Pb2＋得电子生成单质铅，所以正极反应物应是PbSO4，所以A项错误。
方法技巧
原电池和电解池的计算方法技巧为：
易错警示
1．电池类型或电极类型判断错误，造成计算结果所答非所问。 2．原电池中电极反应式或电池总反应式书写错误或未配平，造成计算
物理化学重要概念公式总结
pB=kx,BxB=kb,BbB=k%,B[%B] ； pB=kx,Bax,B=kb,Bab,B=k%,Ba%,B 适用于 溶液中的溶质。 二、液态混合物和溶液中各组分的化学势
1、理想液态混合物 标准态为：同温下的液态纯溶剂。
2、真实液态混合物 标准态为：同温下的液态纯溶剂。 3、理想稀溶液 溶剂： 标准态为：同温下的液态纯溶剂。 溶质： 标准态为：同温下xB=1且符合亨利定律的溶质（假想状 态）。 4、真实溶液 溶剂： ；ax,A=fx,A x; 标准态为：同温下的液态纯溶剂。 溶质： ; ax,B=γx,B xB; 标准态为：同温下xB=1且符合亨利定律的溶质 （假想状态）。 ; ab,B=γb,B bB; 标准态为：同温下bB=1且符合亨利定律的溶质（假想 状态）。 ; a%,B=γ%,B[%B]; 标准态为：同温下[B%]=1且符合亨利定律的溶质 （一般为假想状态）。 三、各种平衡规律 1、液态混合物的气液平衡 pA=pax,A ; pA=pax,A ; p=pA+pB 2、溶液的气液平衡 pA=pax,A；pB=kx,Bax,B=kb,Bab,B=k%,Ba%,B；p=pA+pB 3、理想稀溶液的凝固点降低 4、分配定律 5、化学平衡 6、西弗特定律
第八章 表面现象
一、表面吉布斯函数 1、产生 表面分子与内部分子的差别。 2、定义及单位 ；J/m2或N/m；因此又称表面张力。 3、影响因素 物质本性、温度、相邻相、溶质的种类。 4、表面热力学 在温度、压力、组成不变的情况下， 缩小表面积和降低表面张力为自发方向。
二、弯曲液面的表面现象 1、附加压力 2、饱和蒸气压 3、毛细管现象
第十章 复合反应动力学
一、复合反应基本类型 1、平行反应 ； 2、对行反应 ； 3、连串反应 ；；
第一章电化学
解：负极2 H2(Pө) -4e-→4H+(aH+) 正极O2(Pө) +4H++4e- →2H2O(l) 净反应2 H2(Pө) + O2(Pө) → 2H2O(l) 2 H2(Pө) +
△rGm,1 △rGm,2 △rGm O2(Pө) → 2H2O(l,Ps=3.2Kpa)
△rGm,3
2 H2O(g,Pө)
电化学分析法
王勤
Email:qinwang86@
第一节 概 述 电化学：是研究化学现象和电现象之间的 相互关系以及化学能与电能相互转换规律 的学科。 电化学分析法 ：应用电化学的基本原理和 实验技术，依据物质的电化学性质来测定 物质组成及含量的分析方法称之为电化学 分析或电分析化学。 电位法 ：根据测定原电池的电动势，以确 定待测物含量的分析方法 。
（一）电解质溶液 （1）电解质溶液的导电机理
能够导电的物体称为导体
金属 依靠自由电子的迁移导电
导体分为
电解质溶液、熔融电解质或固体电 解质 依靠离子的迁移导电
电解质溶液的连续导电过程必须在电化学装置中实现， 而且总是伴随着电化学反应和化学能与电能相互转换发 生。
电化学装置示意图（a）电解池
负极(阴极)：2H++2e-→H2
与外电源相连的两个铂电极插入HCl 水溶液而构成。（实际应该两个烧 杯的溶液放在一个水槽中）。在溶 液中，由于电场力的作用，H+ 向着 与外电源负极相连的、电势较低的 Pt电极-负极迁移，而Cl-向着与外电 源正极相连的、电势较高的Pt电极正极迁移。这些带电离子的迁移， 形成了电流在溶液中的通过。外加 电压的存在保证了电流的连续。
2 H2O(g,3.2Kpa)
应用电化学 第二章 电化学基础理论 第二节 电化学过程热力学
r Gm RT ln K ,T , P a
r H m ZEF ZFT E
r S m ZF E
T
T
P
P
ห้องสมุดไป่ตู้
rU m QR W f ,max ZFT E
T
P
ZEF
7
W、Q不同，不可逆过程电功Wi,f为
Wi , f ZVF
5
体积功为0时，由热力学第一定律，得电池反应内能变化为：
rU m QR W f ,max ZFT E
T
P
ZEF
6
二、不可逆电化学过程的热力学
实际电化学过程有一定电流通过，为不可逆过程。等温、等压、反应进度 §=1mol时，不可逆电池的 rGm, rHm, rSm, rUm与可逆电池相同：
不可逆电解过程热效应：
Qi, rU m Wi, f ZFT E T ZF ( E V )
ZFT E
) T
P
P
可逆电解时吸收的热量；
-ZF(V-E)为克服电解过程各阻力放出的热量
实际电解过程中，体系放出热量，需移走热量、维持温度恒定。
9
EӨ标准电动势
ln K zF
a
KӨ电池反应的平衡常数
温度系数
r H m zEF zFT E
T
P
4
电池短路时（不作电功，直接发生化学反应）热效应
QP r H m
r S m zF E
T
（电池反应的熵变）
P
等温可逆电池反应热效应：
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A. 4.48L
B. 5.6L
C. 6.72L
D. 7.84L
二、混合溶液的电解
练习四： 在1L K2SO4和CuSO4的混合液
中,c( SO42-)= 2moL/L,用石墨做电极 电解，两极均收集到22.4L气体（标 况），则原混合液中K+的物质的量 浓度为
练习二：
在100mL H2SO4和CuSO4的混合液中用 石墨做电极电解，两极均收集到
2.24L气体（标况），则原混合液中
Cu2+的物质的量浓度为
A. 1moL/L
B. 2moL/L
C. 3moL/L
D. 4moL/L
二、混合溶液的电解
练习三：
将0.2moL AgNO3 、0.4moLCu(NO3)2
四、串联电路的电解：
练习：把两个电解槽串联起来如下图所 示，电解一段时间后，铜阴极的质量增 加了0.192g,金属X阴极质量增加了 0.195g,已知X的相对原子质量为65，求 X离子所带电荷数？
X
X Cu
Cu
X的硫酸盐
CuSO4
三、非惰性电极做阳极的电解
练习四： 用质量均为100g的铜做电极，电解AgNO3
溶液，一段时间后，两电极质量相差 28g,此时两电极质量分别为： A. 阳极93.6g 阴极121.6g B. 阳极100g 阴极128g C. 阳极91.0g 阴极119.0g D. 阳极86.0g 阴极114.0g
电解原理及应用 电化学计算的基本方法
—关于电解计算的基本方法
东营市第一中学 杨同刚
一、单一溶液的电解
练习一：
用两个惰性电极插入500mL AgNO3 溶液中，通电电解。当电解液的 从6.0变为3.0时（设电解时阴极没 有氢气逸出，且电解液体积变化可 以忽略），电极上析出的质量是多 少？
二、混合溶液的电解