物理化学电化学基础
物理化学电化学基础
电导率与浓度的关系
•
摩尔电导率与浓度的关系
• 由于溶液中导电物质的量已给定，都为1mol，所 以，当浓度降低时，粒子之间相互作用减弱，正、 负离子迁移速率加快，溶液的摩尔电导率必定升 高。但不同的电解质，摩尔电导率随浓度降低而 升高的程度也大不相同。
电解质的Λm与c的关系
•
电解质的Λm 与c的关系
电解
电能
电池
化学能
• e
外电源
阴极 阳极 负极 正极
H
H2
Cl2
Cl
HCl溶液
(a)电解池
H2
e Cl2
阳极 阴极 e
负极 正极
e H
Pt
Cl Pt
HCl溶液
(b) 原电池
• 如上图所示：是一电解池，系由与外电源相连接的两个铂 电极插入HCl水溶液而构成。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。这些带电离子的定向迁移，形成了 电流在溶液中通过。
A
m
c
二、电解质溶液电导的测定
•
三、电导率、摩尔电导率与浓度的关系
• 强电解质溶液的电导率随着浓度的增加而升高。 当浓度增加到一定程度后，解离度下降，离子运 动速率降低，电导率也降低，如H2SO4和KOH溶液。
• 中性盐由于受饱和溶解度的限制，浓度不能太高， 如KCl。
• 弱电解质溶液电导率随浓度变化不显著，因浓度 增加使其电离度下降，粒子数目变化不大，如醋 酸。
• 由于不同离子的价数不同，发生1mol物质的电极反应所需 的电子数会不同，通过电极的电量自然也不同。例如， 1mol Cu2+在电极上还原为Cu需要2 mol电子，而1 molAg+ 在电极上还原为Ag 仅需要1 mol电子，所以通过电极的电 量：Q = nzF
大一电化学知识点总结
大一电化学知识点总结电化学是物理化学的重要分支之一，研究的是电与化学之间的相互关系以及涉及电化学反应的性质和机理。
在大一学习电化学的过程中，我们接触了一些基本的概念和知识点。
本文将对这些知识点进行总结和归纳，以便于我们更好地掌握电化学的基本原理和应用。
一、电化学基础知识1. 电解和电解质：电解是指通过外加电势使电解液中的阳离子和阴离子发生氧化还原反应的过程，而电解质是能够导电并在电解过程中溶解、产生离子的物质。
2. 电导率和电解度：电导率是介质导电能力的衡量指标，是指单位长度和横截面积下的电导容。
而电解度则表示电解质溶液中离子化的程度。
3. 平衡电位和反应电位：平衡电位是指在电解质解离或电极上发生氧化还原反应时的电位，而反应电位则是指实际电解质解离或电极反应过程中的电位。
4. 电池和电解槽：电池是将化学能转化为电能的装置，由正极、负极和电解质组成。
而电解槽是用来进行电解反应的容器。
二、电化学反应1. 氧化还原反应：电化学反应中最常见的就是氧化还原反应。
氧化是指物质失去电子，而还原是指物质获得电子。
2. 电极反应：电化学反应发生在电极上，电极上的反应被称为电极反应。
电极反应可以分为氧化反应和还原反应两个部分。
3. 稳定性和活性：电极上反应的稳定性和活性取决于物质的性质和周围环境的条件。
三、电化学电池1. 电池的构成和工作原理：电池由正极、负极和电解质组成，正极接受电子，负极释放电子。
电池中的化学能通过正极和负极之间的电子传导转化为电能。
2. 原电池和可逆电池：原电池是指不能实现反向电流的电池，而可逆电池则可以实现反向电流。
3. 电动势和电池电势：电动势是指单位正电荷从电池外部一点移动到另一点所做的功，而电池电势则是指电池正负极之间的电位差。
4. 电池的分类：电池按照不同的工作原理和化学反应可以分为原电池、干电池和燃料电池等多种类型。
四、电解过程1. 电解的基本规律：电解过程中电荷守恒、质量守恒以及反应物摩尔之间的比例关系。
物理化学知识点总结
物理化学知识点总结物理化学是从物理变化与化学变化的联系入手，研究化学变化规律的一门学科。
它涵盖了众多重要的知识点，以下是对一些关键内容的总结。
一、热力学第一定律热力学第一定律，也称为能量守恒定律，表明能量可以在不同形式之间转换，但总量保持不变。
在一个封闭系统中，热力学能的变化等于系统从环境吸收的热与环境对系统所做的功之和，即ΔU ＝ Q ＋ W 。
这里的热力学能 U 是系统内部能量的总和，包括分子的动能、势能、化学键能等。
热 Q 是由于温度差引起的能量传递，功 W 则是系统与环境之间通过力的作用而发生的能量交换。
例如，在一个绝热容器中，对气体进行压缩，外界对气体做功，气体的温度升高，热力学能增加，此时 Q ＝ 0 ，ΔU ＝ W 。
二、热力学第二定律热力学第二定律指出，在任何自发过程中，系统的熵总是增加的。
熵是系统混乱程度的度量。
常见的表述有克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。
开尔文表述：不可能从单一热源取热使之完全变为有用功而不产生其他影响。
比如，热机在工作时，从高温热源吸收热量，一部分转化为有用功，一部分传递给低温热源，导致整个系统的熵增加。
三、热力学第三定律热力学第三定律表明，纯物质完美晶体在 0 K 时的熵值为零。
这为计算物质在其他温度下的熵值提供了基准。
四、化学平衡化学平衡是指在一定条件下，化学反应正逆反应速率相等，各物质的浓度不再发生变化的状态。
平衡常数 K 可以用来衡量反应进行的程度。
对于一个一般的化学反应 aA ＋ bB ⇌ cC ＋ dD ，平衡常数 K ＝ C^cD^d ／ A^aB^b 。
影响化学平衡的因素包括温度、压力、浓度等。
升高温度，平衡会向吸热方向移动；增大压力，平衡会向气体分子数减少的方向移动；改变浓度会直接影响平衡的位置。
五、相平衡相平衡研究的是多相系统中各相的存在状态和相互转化规律。
相律是描述相平衡系统中自由度、组分数和相数之间关系的定律，即 F ＝ C P ＋ 2 。
大二电化学基础知识点总结
大二电化学基础知识点总结电化学是物理化学的一个重要分支，研究了电学和化学之间的相互关系，涉及电解池的构建、电荷传递、电流测量和反应动力学等方面。
下面将对大二电化学基础知识点进行总结。
一、电解池电解池是电化学实验中基本的设备，由阳极和阴极以及电解质溶液组成。
阳极是电子流出电解池的地方，发生氧化反应，通常是正极性电极；阴极是电子流入电解池的地方，发生还原反应，通常是负极性电极。
二、电荷传递电荷传递是电解池中最重要的过程之一。
它包括两种类型的传递：电子传递和离子传递。
电子传递是指电解质溶液中的离子通过电极表面的电子进行氧化还原反应。
离子传递是指离子在电解质溶液中通过迁移速率进行的。
电荷传递的速率与电流强度成正比。
三、电流测量电流是电化学实验中重要的物理量之一，用于测量反应过程中的电子流动。
电流的测量通常使用电流计，它的原理是根据静电感应的效应来测量电流通过导体的大小。
四、反应动力学反应动力学是研究电化学中反应速率和反应机制的科学。
反应速率取决于电荷传递过程、溶液中的电导率以及反应物浓度。
反应动力学可以用实验数据和数学模型来描述。
五、电极反应电极反应是电化学中发生在电解池中的氧化还原反应。
在阳极，一般是发生氧化反应；在阴极，则发生还原反应。
电极反应是电池工作的基础，也是电化学研究的核心内容。
六、标准电极电势标准电极电势是衡量氧化还原反应进行方向性和速率的指标。
它是在标准状态下，即温度为25°C、压力为1个大气压时，电极与H+离子浓度为1 mol/L的溶液之间的电位差。
七、电化学细胞电化学细胞是由两个半电池构成，其中一个半电池发生氧化反应，另一个半电池发生还原反应。
电化学细胞可以将化学能转化为电能或者反之。
八、电解过程电解是指通过外加电流将化学反应逆转，实现非自发反应。
在电解过程中，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。
电解可以用于实现金属电镀、电解制氢等重要应用。
九、氧化还原反应氧化还原反应是电化学中最为基础且重要的反应类型。
物理化学知识点
物理化学知识点物理化学知识点概述1. 热力学定律- 第零定律：如果两个系统分别与第三个系统处于热平衡状态，那么这两个系统之间也处于热平衡状态。
- 第一定律：能量守恒，系统内能量的变化等于热量与功的和。
- 第二定律：熵增原理，自然过程中熵总是倾向于增加。
- 第三定律：当温度趋近于绝对零度时，所有纯净物质的熵趋近于一个常数。
2. 状态方程- 理想气体状态方程：PV = nRT，其中P是压强，V是体积，n是摩尔数，R是理想气体常数，T是温度。
- 范德瓦尔斯方程：(P + a(n/V)^2)(V - nb) = nRT，修正了理想气体状态方程在高压和低温下的不足。
3. 相平衡与相图- 相律：描述不同相态之间平衡关系的数学表达。
- 相图：例如，水的相图展示了水在不同温度和压强下的固态、液态和气态的平衡关系。
4. 化学平衡- 反应速率：化学反应进行的速度，受温度、浓度、催化剂等因素影响。
- 化学平衡常数：在一定温度下，反应物和生成物浓度之比达到平衡时的常数值。
5. 电化学- 电解质：在溶液中能够产生带电粒子（离子）的物质。
- 电池：将化学能转换为电能的装置。
- 电化学系列：金属的还原性或氧化性排序。
6. 表面与胶体化学- 表面张力：液体表面分子间的相互吸引力。
- 胶体：粒子大小在1到1000纳米之间的混合物，具有特殊的表面性质。
7. 量子化学- 量子力学基础：描述微观粒子如原子、分子的行为。
- 分子轨道理论：通过分子轨道来描述分子的结构和性质。
- 电子能级：原子和分子中电子的能量状态。
8. 光谱学- 吸收光谱：分子吸收特定波长的光能，导致电子能级跃迁。
- 发射线谱：原子或分子在电子能级跃迁时发出特定波长的光。
- 核磁共振（NMR）：利用核磁共振现象来研究分子结构。
9. 统计热力学- 微观状态与宏观状态：通过系统可能的微观状态数来解释宏观热力学性质。
- 玻尔兹曼分布：描述在给定温度下，粒子在不同能量状态上的分布。
822物理化学基础
822物理化学基础物理化学是物质本质及其性质与变化的研究。
它主要涉及纯物质的结构性质、各种物质的相互作用、物质的能量转换、物质变化的速率、物质状态变化的动力学机制等方面。
下面是一些可以参考的物理化学基础知识。
1. 热力学基础热力学是物理化学的基础，它研究物质和能量之间的关系。
热力学的基本概念包括：系统、热力学状态、态函数、定态与平衡、等温过程、绝热过程等。
热力学的基本定律包括：热力学第一定律（能量守恒定律）、热力学第二定律（熵增原理）以及热力学第三定律（绝对零度不可达到定律）。
2. 动力学基础动力学研究物质的变化速率以及变化过程的机理。
动力学的基本概念包括：反应速率、活化能、反应机理、反应平衡等。
其中，反应速率可以由速率方程来描述，而速率方程的形式与反应机理密切相关。
动力学的研究方法包括：观察法、实验法和理论计算方法。
3. 量子化学基础量子化学是物理化学的重要分支，它研究微观领域的分子和原子的行为。
量子化学的基本概念包括：量子力学、波粒二象性、波函数、算符、能级、轨道等。
量子化学主要应用于计算化学、分子结构预测、分子光谱学等方面。
4. 界面化学基础界面化学研究物质的界面以及在界面上发生的物理化学过程。
界面化学的基本概念包括：表面张力、表面活性剂、界面吸附、电化学界面等。
界面化学在材料科学、电化学、纳米科学等领域有广泛的应用。
5. 电化学基础电化学研究电与化学的相互作用以及电化学过程。
电化学的基本概念包括：电极、电解质、电势、电流、电解等。
电化学应用于电池、电解产氢、金属腐蚀、电化学分析等领域。
6. 光谱学基础光谱学研究物质与电磁波的相互作用。
光谱学的基本概念包括：吸收光谱、发射光谱、紫外可见光谱、红外光谱、核磁共振光谱等。
光谱学应用于分析化学、生物化学、化学工程等领域。
7. 结构化学基础结构化学研究物质的结构及其与性质的相互关系。
结构化学的基本概念包括：分子结构、晶体结构、络合物、配位化学等。
结构化学在合成化学、材料科学、生物化学等方面有重要应用。
物理化学 电化学
能导电的物质称为导电体，通常分为两类： 第一类导体又称电子导体，如金属、石墨等 第一类导体的特点是： 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
第二类导体又称离子导体，如电解质溶液、熔 融电解质等 第二类导体的特点是： 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 C. 温度升高，电阻下降
阳极上发生氧化作用
2 H 2 O l O 2 (g ) 4 H 4 e
-
电源 +
-
Pt
e
e
+
-
阴极上发生还原作用
2H
Pt
aq 2 e H 2 (g )
N a 2S O 4
电解池
电极上的反应次序由 离子的活泼性决定
在电解池中， 都用铜作电极
阳极上发生氧化作用
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，阳极是正极。 发生还原作用的极称为阴极。
阴极：
在原电池中，阴极是正极；在 (Cathode) 电解池中，阴极是负极。
在原电池中
负载电阻
阳离子迁向阴极
正 极 -
负 极
在阴极上发生还原的是
Cu
2
Zn
e
-
Cu
2+
e
aq 2e
l A
1
面 积 =A
单位长方体
m
1
电导率
电导率也就是电阻率的倒数：
R k 1
(a )
电导率的定义
电导率与电解质性质、浓度、溶液浓度有关。
物理化学电化学课件
重金属离子去除。
物理化学电化学的发展历程
早期发展
物理化学电化学的早期发展可以追溯到18世纪，当时科学家开始研究电解现象和电池的 原理。
现代发展
20世纪以来，随着电子学和材料科学的快速发展，物理化学电化学在能源转换和储存、 工业应用以及环境监测与治理等领域取得了重要突破。
未来展望
随着可再生能源和环保意识的不断提高，物理化学电化学在未来将发挥更加重要的作用。 未来研究方向包括新型电池和燃料电池技术的开发、高效能量转换与储存材料的探索以及 环境友好型电化学过程的开发等。
恒温水浴
用于控制实验温度，保证实验 结果的准确性和可靠性。
电化学实验操作与安全
实验前应仔细阅读相关 操作规程和注意事项， 确保实验安全。
在实验过程中，应佩戴 防护眼镜、实验服和化 学防护手套等个人防护 用品。
避免使用易燃、易爆、 有毒或有腐蚀性的试剂 ，并确保实验室有良好 的通风 系统。
在实验结束后，应按照 实验室规定正确处理废 弃物，并确保实验室安 全卫生。
要点二
详细描述
物理化学电化学在生物医学领域的应用广泛，如生物传感 器、药物输送等。生物传感器可用于检测生物体内的物质 浓度，为疾病的诊断和治疗提供依据。药物输送方面，利 用物理化学电化学方法可将药物精准地输送到病变部位， 提高药物的疗效并降低副作用。此外，物理化学电化学还 可用于基因治疗、组织工程等领域的研究和应用。
电感的感抗
电感是衡量线圈产生自感电动 势能力的物理量，定义为线圈 的自感电动势与通过线圈的电 流的比值。
电容与电感的应用
电容和电感在电子电路中有着 广泛的应用，如滤波器、振荡 器、变压器等。
电解与电镀
电解的概念
电解是将电能转化为化学能的化 学反应过程，通过电解可实现金 属的提取和精炼、电解反应的合
物理化学电子课件第七章电化学基础
第二节 电解质溶液
六、电导测定的应用
2. 难溶盐或微溶盐在水中的溶解度很小，很难用普通的滴定方法测 定出来，但是可以用电导的方法测定。用一已预先测定了电导率的高 纯水，配置待测微溶或难溶盐的饱和溶液，测定此饱和溶液的电导率 κ，则测出值为盐和水的电导率之和，故
第二节 电解质溶液
3. 在科学研究及生产过程中，经常需要纯度很高的水。例如，半导 体器件的生产和加工过程，清洗用水若含有杂质会严重影响产品质量 甚至变为废品。
第二节 电解质溶液
表7－2 25 ℃时几种浓度KCl水溶液的电导率
第二节 电解质溶液
四、摩尔电导率与浓度的关系
科尔劳施 (Kolrausch)对电解质溶液的摩尔电导率进行了深入的 研究，根据实验结果得出结论：在很稀的溶液中，强电解质的摩尔电 导率Λm与其浓度c的平方根呈直线关系，即科尔劳施经验式：
第七章 电化学基础
第一节 电化学的基本概念 第二节 电解质溶液第三节 可逆电池及原电池热力学 第四节 电极电势 第五节 不可逆电极过程 第六节 电化学的基本应用
第一节电化学的基本概念
一、电解池与原电池
电化学的根本任务是揭示化学能与电能相互转换的规律，实现这 种转换的特殊装置称为电化学反应器，分为电解池和原电池两类。电 解池是将电能转化为化学能的装置，而原电池是将化学能转化为电能
第三节 可逆电池及原电池热力学
四、可逆电池的热力学 1.可逆电池的电动势E与电池反应的摩尔反应吉布斯函数ΔrGm的关
在恒温、恒压且电池可逆放电过程中，系统吉布斯函数的变化量等 于系统与环境间交换的可逆电功，即等于电池的电动势E与电量Q的乘积。 根据法拉第定律，每摩尔电池反应的电量为zF，故
第三节 可逆电池及原电池热力学
物理化学知识点归纳
物理化学知识点归纳物理化学是化学领域中研究物质的性质以及与能量之间相互关系的学科。
它基于物理学和化学的原理，研究了物质的构成、结构、性质和变化规律等方面的知识。
本文将对物理化学的一些重要知识点进行归纳，以便读者更好地理解和掌握这门学科。
1. 热力学热力学是研究热、能量和它们之间相互转化关系的学科，是物理化学的核心内容之一。
它涉及热容、焓、熵、自由能等概念，用于描述化学反应的热效应和平衡条件。
热力学定律包括热力学第一定律（能量守恒定律）和热力学第二定律（熵增定律）。
2. 动力学动力学是研究化学反应速率、反应速度方程和反应机理的学科。
它关注反应速率与反应物浓度、温度、催化剂等因素之间的关系。
通过动力学研究，可以确定反应的速率常数和反应级数，从而预测和控制化学反应的进行。
3. 量子化学量子化学是利用量子力学原理研究分子和原子的结构、性质和变化的学科。
它通过求解薛定谔方程来描述物质微观粒子的行为，并解释了许多化学现象，如键的形成、光谱学等。
量子化学对于研究化学反应的活化能和反应机理有重要意义。
4. 分子结构与光谱学分子结构与光谱学研究分子的构型、键长和键角等参数，以及分子在不同波长的光下的吸收、散射和发射谱线。
这些数据对于确定分子的结构和识别化合物具有重要意义。
常见的光谱学技术包括红外光谱、核磁共振光谱和质谱等。
5. 电化学电化学是研究电和化学反应之间相互关系的学科。
它包括电解池的构成、电极反应、电动势和电解质溶液等内容。
电化学可应用于电池、电解、电镀和电化学分析等领域，对于能源转换和环境保护具有重要意义。
6. 界面化学界面化学研究物质在界面上的相互作用和现象。
界面可以是液体与气体、液体与固体、液体与液体等之间的交界面，研究内容包括吸附、表面活性剂、胶体稳定性和界面反应等。
界面化学在化妆品、涂料、纳米材料等领域具有广泛应用。
7. 热力学统计热力学统计是将热力学和统计力学相结合的学科，用于解释热力学现象的微观机制。
高考化学物理化学基础知识清单
高考化学物理化学基础知识清单一、基本概念和原理1. 原子结构：元素、原子核、电子云2. 元素周期表：元素周期性、主族元素、副族元素、过渡元素3. 化学键：离子键、共价键、金属键、氢键4. 化学方程式：物质的化学变化、摩尔比例、化学计量5. 氧化还原反应：氧化剂、还原剂、氧化态、还原态6. 酸碱中和反应：酸、碱、pH值、酸碱指示剂二、物质的性质和变化1. 固体：晶体结构、晶体缺陷、固体的力学性质2. 液体：表面张力、黏度、液体的蒸发3. 气体：理想气体状态方程、气体的扩散、气体的压力4. 溶液：溶解度、溶解过程、饱和溶液、稀释溶液5. 热力学：焓变、熵变、自由能变化、平衡常数三、化学反应与能量变化1. 反应速率：活化能、反应速率的影响因素、反应速率定律2. 化学平衡：平衡常数、化学平衡的移动、平衡浓度的影响3. 热化学：焓变、熵变、吉布斯自由能、热化学方程式四、电化学1. 电解质溶液：电离程度、强电解质、弱电解质、非电解质2. 电池：电化学电池、电动势、电解质溶液的浓度对电池电动势的影响3. 电解：电解质溶液中放电与电解质溶液中电流五、化学分析1. 离子反应：阳离子分析、阴离子分析、络合物2. 仪器分析方法：质谱、红外光谱、核磁共振等六、化学工业和实际应用1. 有机化学：烃类、醇类、酮类、醛类、酸类等2. 高分子化合物：聚合反应、聚合物的性质与应用3. 化学肥料与农药：氮肥、磷肥、钾肥、杀虫剂、除草剂等4. 化学能源与环境：石油、煤炭、天然气、核能、清洁能源以上是高考化学物理化学基础知识清单。
希望这份清单能帮助你复习和掌握化学知识，为高考取得好成绩打下坚实的基础。
祝你成功！。
天津大学物理化学第七章-电化学PPT课件
对阳极区的Ag+ 进行物料衡算，假定通电前后阳极区的水量不变(水分 子不迁移)，则电解前阳极区23.14g水中原有AgNO3的物质的量为:
n 电 解 前 ( A g N O 3 )4 1 3 0 . 0 5 0 0 2 3 . 1 4 m m o l1 . 0 0 7 m m o l = n 电 解 前 ( A g + )
化学能与电能之间 相互转换的规律
原电池
利用化学反应来 产生电能将 能够自发进行的 化学反应放在原 电池装置中使化 学能转化为电能
电解池
利用电能来驱动 化学反应将 不能自发进行的 反应放在电解池 装置中输入电流 使反应得以进行
-
4
无论是原电池还是电解池，其内部工作介质都离不 开电解质溶液。因此本章除介绍原电池和电解池外，还
电解过程 法拉第定律 同时适用于
原电池放电过程
1 mol 电子电量=L×e = 6.023×1023(mol-1)×1.602×10－19 (库仑，C) = 96485 C·mol-1 = 1 F
-
12
电极反应的通式可写为：
或：
M ( 氧 化 态 ) z e
M ( 还 原 态 )
M ( 还 原 态 ) M ( 氧 化 态ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ)z e
但如将逆反应放入如图 所示装置内，通电后，逆反 应可进行。
极板/溶液：电子得失 溶液中： 离子定向迁移
利用电能来发生化学反 应的装置成称为电解池
H2 阴极－
Fe
电解池
-
电源
O2 ＋阳极 Ni
KOH 水溶液
6
物理化学 第七章 电化学
§7-1 电解质溶液的导电性质
一、电解质溶液的导电机理 1．导体： 能够导电的物体叫导体。 第一类： 靠导体内部自由电子的定向运动而导电的物体
如
金属导体
石墨
性质:
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
第二类
靠离子的定向运动而导电物体 如 性质: 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 C.温度升高，电阻下降 电解质溶液 熔融电解质
第七章
电 化 学
研 究
电现象 电 能
→ ←
→ ←
化学现象
化学能
电化学装置有两种
电解池 原电池
电解池： 电能转化为化学能的装置
原电池： 化学能转化为电能的装置 电化学装置的组成
电解质溶液：实现转化的物质基础 电极：实现转化的地点（界面处）
电化学在工业上的应用:
★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。 ★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
令：K为电导池常数
GK
l K A
l G A
l:导体的长度或电解质溶液中两极间的距离； A:导体的截面积或电解质溶液中电极的极面积 ρ:电阻率，Ω·m 影响电导率的因素： 电解质的种类 电解质的浓度 温度
2．摩尔电导率
m
定义: 将一摩尔电解质溶液置于相距一米的两 平衡电极之间，此时，电解质溶液的导电能力 为摩尔电导率。 摩尔电导率相当于固定了电解质的量都是 1mol，对于浓度不同的电解质，当物质量都 是1mol时，在相距一米的两平衡电极之间， 溶液的体积是不同的
《物理化学》第五章-电化学 ppt课件
0.05
0.830 0.823 0.815 0.823 0.818 0.574 0.529 0.340 0.304 0.556 0.230 0.202
第五章 电化学
(Charper 5 Electrochemistry)
电化学：研究电子导体/离子导体(电解质溶液)和离子 导体/离子导体的界面结构、界面现象及其变化过程与 机理的科学。
应用：1、生命现象最基本的过程是电荷运动。生 物电的起因可归结为细胞膜内外两侧的电势差。
a: 细胞的代谢作用可以借用电化学中的燃料电池的 氧化和还原过程来模拟;
根据离子的无限稀释摩尔电导率 m.、m.，可以计
算弱电解质的
m
，也可以用强电解质的
m
计算弱
电解质的
m
。
m (HA )C m (H ) m (A)c m (H ) m (A)c m (C)l m (C)l m (N)a m (N)a
m (H)C lm (Na) A m (cNa ) Cl
（1）在电极上发生化学反应的物质的量与通入 的电量成正比；
（2）通入相同的电量时，在各个电极上发生反 应的物质的量相同。
n = Q/zF 或 Q = nzF
Q = nzF
Q — 通入的电量 n — 参加反应的物质的量 z — 电极反应式中的电子计量系数 F — 法拉第常数（1 mol元电荷所具有的电量） F = e×L = 1.6022×10-19 C ×6.0221×1023 mol-1
课堂练习
1、在一定温度和较小的浓度情况下，增大强电解质溶液的浓
度，则溶液的电导率κ与摩尔电导率 m的变化为（ B）
A、κ增大，
增大
m
B、κ增大， 减m 少
电化学知识点思维导图高一
电化学知识点思维导图高一电化学是物理化学的一个重要分支，主要研究电荷的流动和化学反应的关系。
在高一的学习中，电化学是一个必修的内容。
下面我们来探讨一下电化学这一知识点，并通过思维导图的形式，对电化学的基本概念、电化学反应、电化学电池等内容进行归纳总结。
一、电化学的基本概念电化学研究电荷的流动和化学反应的关系。
其中，电荷是指电子或离子。
电化学的基本概念包括电荷、电流、电势差、电解质和溶剂。
1. 电荷：电荷是物质所具有的一种物理特性，分为正电荷和负电荷。
正电荷的载体是离子，负电荷的载体是电子。
2. 电流：电流是电荷在单位时间内通过导体的数量，用I表示。
电流的单位是安培（A）。
3. 电势差：电势差是单位正电荷所具有的电势能差，用V表示。
电势差的单位是伏特（V）。
4. 电解质：电解质是在溶液中能够产生离子的化合物。
分为强电解质和弱电解质。
5. 溶剂：溶剂是用来溶解其他物质的介质。
在电化学中，常用水作为溶剂。
二、电化学反应电化学反应是指在电解质溶液中，通过外加电势差使电荷在电解质中自由移动，从而引发化学反应。
根据电解质溶液中氧化还原反应的特点，电化学反应分为两类：氧化反应和还原反应。
1. 氧化反应：氧化反应是指物质失去电子的反应，称为氧化剂。
氧化剂的特点是能接受电子，使物质的价态或氧化数增加。
2. 还原反应：还原反应是指物质获得电子的反应，称为还原剂。
还原剂的特点是能够捐赠电子，使物质的价态或氧化数减少。
三、电化学电池电化学电池是利用电化学反应的产生和流动的电荷来进行能量转化和储存的装置。
根据电池的工作原理和性质，电化学电池分为两类：原电池和电解池。
1. 原电池：原电池是利用化学反应直接产生电能的装置。
原电池包括电解质溶液、阳极和阴极。
著名的原电池有锌铜电池和铅酸电池等。
2. 电解池：电解池是利用电能来引发化学反应的装置。
电解池也包括电解质溶液、阳极和阴极。
在电解过程中，电荷从阳极流向阴极，引发物质的氧化还原反应。
物理化学电化学总结
物理化学电化学总结1. 引言物理化学电化学是研究化学过程中涉及电子转移的科学。
随着电子技术的发展，电化学的研究在科学和工程中扮演着重要的角色。
本文将总结物理化学电化学的基本概念、原理和应用。
2. 电化学基础电化学是研究电子转移和化学反应之间相互关系的学科。
它的基础是电解质溶液中的电离和电极上的电荷转移过程。
2.1 电解质溶液电解质溶液是指在溶解过程中离解成离子的化合物，如盐类、酸类和碱类。
在电解质溶液中，离子之间发生相互作用，并形成离子云。
这些离子可以通过电荷转移参与化学反应。
2.2 电极电极是电解质溶液中电子转移的场所。
根据电极上产生和接收电子的能力，可以将电极分为氧化剂和还原剂。
•氧化剂：具有高电子亲和性的物质，可接受电子，将其本身还原。
•还原剂：具有低电子亲和性的物质，可提供电子，将其本身氧化。
2.3 电池电池是利用化学能产生电能的装置。
它由正极、负极和电解质溶液组成。
电池中的化学反应将化学能转化为电能。
•正极：发生氧化反应的电极。
•负极：发生还原反应的电极。
3. 电化学过程电化学过程涉及到两个重要的过程：氧化和还原。
3.1 氧化反应氧化反应指物质失去电子而增加氧化态的过程。
氧化反应在正极发生，是电池中电荷转移的起点。
例如，铜（Cu）在溶液中氧化为二价铜离子（Cu2+）的反应方程式为：Cu -> Cu2+ + 2e-3.2 还原反应还原反应指物质获得电子而减少氧化态的过程。
还原反应在负极发生。
例如，二价铜离子（Cu2+）在负极还原成纯铜（Cu）的反应方程式为：Cu2+ + 2e- -> Cu3.3 电解电解是指通过外加电势将化合物分解成离子。
电解可以是非自发的，需要外加电势才能进行。
例如，将氯化钠溶液通过电解分解成氯离子和钠离子的反应方程式为：2NaCl -> 2Na+ + 2Cl-4. 应用电化学在许多领域都有广泛的应用，包括电池、腐蚀、电镀和电分析等。
4.1 电池电池是电化学最常见的应用之一。
大三化学必背知识点
大三化学必背知识点化学作为一门基础学科，为大学化学专业的学生提供了坚实的理论基础和实践技能。
在大三阶段，掌握并牢记一些重要的化学知识点对于学生的学习和将来的研究生考试都有着至关重要的作用。
下面将介绍大三化学必背的知识点。
1. 无机化学基础知识无机化学是化学的重要分支，研究无机物质的结构、性质和变化。
大三化学学习的无机化学基础知识包括：- 元素周期表：掌握元素的周期性规律，了解元素的周期表排列和元素的周期性趋势，如电子亲和力、电离能等。
- 配位化学：理解配位化学的基本概念，学会表示配位物的配位数、配位键和配位数的计算方法。
- 配位化合物的结构和性质：了解配位化合物的结构类型，掌握配位化合物的命名方法和性质。
- 酸碱理论：熟悉酸碱反应的基本原理，了解酸碱溶液的pH值计算和酸碱溶液的中和反应。
- 晶体结构：了解晶体的结构类型，掌握晶体结构的表示方法和晶体的物理性质。
2. 有机化学基础知识有机化学是研究有机物质的结构、性质和变化的学科。
大三化学学习的有机化学基础知识包括：- 有机化合物命名：掌握有机化合物的命名方法，包括烷烃、烯烃、炔烃、醇、醚、酮、醛、酸等有机化合物的命名规则。
- 有机反应机理：了解有机反应的机理，包括加成反应、消除反应、置换反应等，熟悉常见有机反应的机理和条件。
- 有机官能团：掌握有机化合物中常见的官能团，了解官能团对有机化合物性质的影响。
- 反应活性与选择性：了解有机反应中的反应活性和选择性，理解反应条件和反应物结构对反应的影响。
3. 物理化学基础知识物理化学是研究物质宏观、微观性质和变化机理的学科。
大三化学学习的物理化学基础知识包括：- 热力学：理解热力学基本概念，包括热力学第一定律、第二定律和熵的概念，学会计算物质的热力学参数。
- 动力学：了解反应速率、反应速率常数和反应级数的概念，掌握动力学反应速率方程和反应速率常数的计算方法。
- 电化学：熟悉电化学基本概念，包括电解池、电解质溶液和电解过程中的电化学计算。
物理化学电化学(新)PPT课件
波根多夫对消法
检流计中无电流通过时：
E E AC x N AC
.
38
§7.6 原电池热力学
根据热力学第二定律：
dGT，p = δW’r
又
W’=-EIt=-EQ,
δW’r = - Ed(zFξ) = dGT，p 则单位反应进度的反应：
ΔrGmG T,p zFE
标准态下进行的反应：ΔrGmӨ = - zFEӨ
3Δ )rG m zF ;Δ r E S m z F E T p Q rm , T Δ rS m
.
43
§7.7 电极电势和液体接界电势
1. 电极电势 选氢电极作为参考标准，定义其在标准态
下的电极电势为0，以此电极为负极与欲测电 极组成电池，测得此电池的电动势即为欲测电 极的电极电势,也称为还原电极电势。
之间的关系:
QzF
Q --通过电极的电量;
z -- 电极反应的电荷数（即转移电子数)
ξ--电极反应的反应进度;
F -- 法拉第常数, ≈96500 C·mol-1.
.
7
例题
0.20 A的电流通过 CuCl2溶液2 h，在 阴极上析出了Cu和H2，析出Cu的质量为 0.3745 g，求析出H2标准状况下的体积， Cu的相对原子质量为63.33。
17
5. 应用举例
(1)柯尔劳施公式可以求算弱电解质的极限摩尔电
导率。
例题
已知25℃HCl、CH3COONa和NaCl极限摩 尔电导率分别是426.16×10-4、91.01×10-4和
126.45 S·m2·mol-1, 求CH3COOH 的极限摩尔电 导率。
.
18
(2)计算弱电解质的解离度及解离常数
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二、法拉第定律
• 1833年，法拉第（Faraday）在研究电解作用时，归纳实验结 果得出法拉第定律。实际上，该定律不论对电解反应或电池反 应都是适用的。法拉第定律的主要内容是：“当电流通过电解 质溶液时，通过电极的电量与发生电极反应的物质的量成正 比。”
• 电极上只有电化学反应，法拉第定律则是必然的结果。电流通 过电极是由于电化学反应而实现的。通过的电量越多，表明电 极与溶液间得失电子的数目越多，发生化学变化的物质的量必 然会越多，因为电子的电量是一定的。1 mol电子的电量是 96485C·mol-1，称为一法拉第，以F表示。通常取值为 1F=96500C·mol-1。
Q
而t++t－=1。
（二）离子迁移数
• 假设在面积为1m2的两电极A与B之间盛以一电解质 溶液，此溶液中正、负离子的浓度分别为c+和c－ （单位为mol·m－3），正、负离子的价数分别为z+ 和z－，两电极间距离为l（单位为m），外加电压为 V，在此电势梯度之下，正、负离子的迁移速率分 别为u+和u－。今取溶液中任一截面EFHG，则单位时 间内由正、负离子通过此截面传输的电量Q+、Q－以 及总电量Q分别为
• 应强调指出，借助电化学装置实现电能与化学能 的相互转换时，必须既有电解质溶液中的离子定 向迁移，又有电极上发生的电化学反应。若二者 缺一，则转换是不可能持续进行的。
（i）电化学装置的两电极中，电势高者称为正极， 电势低者称为负极；
（ii）电化学装置的两电极中，发生氧化反应者称 为阳极，发生还原反应者称为阴极；
25℃时一些正离子的迁移数
电解质
HCl KCl NaCl LiCl NH4Cl KBr KI AgNO3 KNO3 NaAs
0.01 0.825 0.490 0.392 0.329 0.491 0.483 0.488 0.465 0.508 0.554
0.02 0.827 0.490 0.390 0.326 0.491 0.483 0.488 0.465 0.509 0.555
• 综上所述，可以归纳两点结论
1、借助电化学装置可以实现电能与化学能的相互转 化。在电解池中，电能转变为化学能；在原电池 中，化学能转变为电能。
2、电解质溶液的导电机理是：
（i）电流通过溶液是由正负离子的定向迁移来实现 的；
（ii）电流在电极与溶液界面处得以连续，是由于 两电极上分别发生氧化还原作用时导致电子得失 而形成的。
电解
电能
电池
化学能
• e
外电源
阴极 阳极 负极 正极
H
H2
Cl2
Cl
HCl溶液
(a)电解池
H2
e Cl2
阳极 阴极 e
负极 正极
e H
Pt
Cl Pt
HCl溶液
(b) 原电池
• 如上图所示：是一电解池，系由与外电源相连接的两个铂 电极插入HCl水溶液而构成。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。这些带电离子的定向迁移，形成了 电流在溶液中通过。
• 只要外加电压达到足够数值，负极附近的H+就会 与电极上的电子结合，发生还原作用而放出氢气。
2H 2e H 2
正极附近的Cl－向电极放出电子，发生氧化作 用而形成氯气
2Cl 2e Cl 2
• 氧化还原作用使两电极分别得到和放出电子，其 效果就好像在负极有电子进入了溶液，而正极得 到了人溶液跑出来的电子一样，如此使电流在电 极与溶液界面处得以连续。两电极间的外电路靠 第一类导体的电子迁移导电。这样就构成了整个 回路中连续的电流。
Q+=c+u+z+F； Q－=c－u－z－F
Q=Q++Q－=c+u+z+F+c－u－z－F
• 由于任何电解质均有c+z+=c－z－的关系存在，所以
t
Q Q
u u u
t
Q Q
u u u
此即迁移数与离子迁移速率的关系。
• 外加电压的大小能改变离子的迁移速率，但由于正、负离 子处于相同的电场强度作用下，其迁移速度会按照相同的 比例变化，因此外加电压的大小不会影响离子迁移数。离 子迁移数随电解质溶液的浓度及温度而变化。下表列出一 些电解质在25℃时不同浓度下正离子迁移数的实验测定值。 由表可见，同一种离子在不同电解质中，其迁移数是不相 同的。
c / (mol·dm－3) 0.05 0.829 0.490 0.388 0.321 0.491 0.483 0.488 0.466 0.509 0.557
（iii）一般在习惯上对原电池常用正极和负极命名， 对电解池常用阴极和阳极命名。但有些场合下， 不论对原电池还是电解池，都需要既用正、负极， 又用阴、阳极，此时需明确正、负极和阴、阳极 的对应关系。见下表。
• 电极命名的对应关系
原电池 正极是阴极（还原极） 负极是阳极（氧化极）
电解池 正极是阳极（氧化极） 负极是阴极（还原极）
三、离子的电迁移和迁移数
（一）离子的电迁移
离子的电迁移现象
• 每一种离子所传输的电量在通过溶液的总电量中
所占的分数，称为该种离子的迁移数，用符号t表
示。对于最简单的，即只含有正、负离子各一种 的电解质溶液来说。
正离子的迁移数tຫໍສະໝຸດ 正离子传输的电量 总电量 Q
Q
负离子的迁移数
t
负离子传输的电量 总电量 Q
第五章 电化学基础
目录
电解质溶液的导电性
电解质溶液的电导及应用 可逆电池 电极过程动力学简介
第一节 电解质溶液的导电性
• 一、电解质溶液的导电机制
导体：能够导电的物质，可分为两类： 1.电子导体：利用电子的定向运动进行导电 2.离子导体：利用离子的定向运动进行导电
• 依据能量转化的方向
原电池：将化学能转化为电能的装置 电解池：将电能转化为化学能的装置
• 由于不同离子的价数不同，发生1mol物质的电极反应所需 的电子数会不同，通过电极的电量自然也不同。例如， 1mol Cu2+在电极上还原为Cu需要2 mol电子，而1 molAg+ 在电极上还原为Ag 仅需要1 mol电子，所以通过电极的电 量：Q = nzF
• 上式即为法拉第定律的数学表达式，式中n是电极反应时 得失电子的物质的量。若发生电极反应的物质的量为1 mol，一般说来，n的数值就等于该离子的价数。