电化学 第二章 电化学系统

负极材料：Pb SO42- PbSO4 2e
PbO2
: 239.2
Q nF
239.2 13.33 3600 2 96500
59.5(ｇ）
Pb : 207.2 13.33 3600 51.5（4 ｇ） 2 96500
离子迁 + + + + + → + + + + + → + + + + + →
移情况 阳 ← _ _ _ _ _ 最后结果 极 － － － － +_ _+ _+
←
_____←
_____ +
阴
+_+_ +_ +_ _+ +_+_ +_ ++ 极
+
迁移速率相等
离子迁 移情况
最后结果
阳 极
++ ← － － － －
放放 电电
（（原原电电池池 ）） 对对外外作作功功
I
e
e
-2e Pb
Pb2+ PbSO4
H2 OH+
+2e PbO2
SO4=
SO4= Pb2+
H+ PbSO4
硫酸
2.5 法拉第定律与量的关系
反应电子数 法拉第常数 克当量
Faraday定律
电解过程中，在电极上析出的物质的重量与通 过电解池的电量之间的关系，遵守Faraday定律，可 用下式表示
2）两种或两种以上金属接触并有电解液时，可据此判断哪种金属 加速腐蚀，哪种被保护
3）初步估计电解过程中，溶液中各种离子在阴极析出的先后顺序
4）判断组成可逆电池的正负极，或者氧化还原反应的方向
2.4 电池和电解的作用
2.5 法拉第定律与量的关系
电解时的电流方向及电化学反应
铅铅酸酸蓄蓄电电池池 ((11886600年年----))
请复习《物理化学》1.4电解质溶液的电导及1.5电解质的 活度
回答如下问题：
1.影响电解质溶液电导的主要因素 2.离子独立移动原理和适用范围 3.离子迁移率、离子迁移数和离子摩尔电导率之间的关系 4.为什么要引入活度概念？它反映了什么物理实质
§6－2离子的电迁移和迁移数
电解质溶液的电导靠离子，而离子总是成对出现，正离 子与负离子，电导靠正、负两种离子的迁移完成电导。 对1：1型电解质，惰性电极，Q＝4，其迁移现象如图：
阳极物质减少的量 Q u 阴极物质减少的量 Q u
• Q+(-)：离子传导的电量 • u+(-)：离子的迁移速率
第二章 电化学系统的基本原理
2.1 电化学研究对象 2.2 电极的原理和电化学反应的特征 2.3 电势的意义 2.4 电池和电解作用 2.5 法拉第定律
2.1 电化学的研究对象
2.2 电极的原理和电化学反应的特征 电化学反应的特征：
特殊的异相氧化还原反应 氧化和还原反应分别在不同的地点进行
实现化学能和电能的转换
2.3 电势的意义
2.3 电势的意义
Li Li
l3 / Al
nO22
/
Zn( OH
1)
2
/
OH
1
( OH
1)
Cd (OH )2
/
Cd
( OH
1)
PbSO 4 /Pb
/ H 2(H 1)
nO2
/
MnOOH
(( OH
1)
Cu2 Cu
g / Ag
2 / H2O((H 1) Cl2 Cl PbO2 / PbSO4
V
几种代表性的标准电极电势
电 势
V
电 子 能 量
意义引申： 电极电位越负，相应电对中电子的能量越高，越容易失去电子，反
之
1）反应金属的活泼性，包括金属在水溶液中的置换顺序
电化学体系回路：两类导体串连 两类载流子：自由电子、离子 两类载流子之间的电荷转移过程伴随 着得失电子的化学反应(物质变化)
第二个例子 电镀镍：水龙头
－
Байду номын сангаас
＋
直流电源 e
－
＋
镀
镍
件
片
Ni2+
SO42-
电流
阳极： Ni Ni2 2e
阴极： Ni2 2e Ni
电镀镍过程
第三个例子 腐蚀
Fe(s) Fe2+ (aq) + 2e– O2 + H2O (l) + 4e– 4 OH– (aq)
发生氧化反应的电极称为阳极，例如：
2H 2O 4e O2 4H
Pb SO42 2e PbSO4
发生还原反应的电极称为阴极 ，例如： PbO2 4H SO42 2e PbSO4 2H 2O
2. 电池的正和负是电池特有的规定，以电势高、低为准 电势高的为电池的正极，电势低（负）为电池的负极
WM Q zF
例1、100％充电的铅蓄电池，放电量为其总容量的42％时， 所放电量为5.6A.h。设在100％充电状况下，正极和负极具有 相同的电容量，试求电池正极活性物质二氧化铅和负极活性 物质的质量。
解： 100％放电时，总电量为：Q 5.6/42%=13.33Ah
正极材料:PbO2＋4H SO42 2e PbSO 4 2H2O
+ _
+ _ +_
+ _ _+
→ __
+++++ → ← _____ +_+_ +_ +_ _+
+++++ ← ____ _+ _+ _+_+
→ _ + ++ +
阴 极
迁移速率不等
• 中间部分浓度不变，两极浓度降低，正离子迁移快 时，阴极浓度大；负离子迁移快时，阳极浓度大。
• 正、负离子的总迁移电量等于通电总量。 • Q＝Q＋＋Q－ • 一般而言，Q＋Q－，二者关系如下：
E
电极上的氧 化和还原反应
I
氢
氧
+R
电子导电回路
载流子是电子, 电子导体 金属、合金、粉末:第一类导体
铂网 0.5mol/L H2SO4
2H2 4H 4e
O2 4H 4e 2H2O
离子导体:依靠物体内部的离子 运动而导电
两类回路比较：
电子导电回路： 一类导体组成 载流子：自由电子 自由电子可以自由跨越两相界面 无化学变化
2 Fe(s) + O2 + H2O 2 Fe2+ (aq) + 4 OH– (aq)
电化学可定义为：研究出现在一个 电子导体相（通常为金属）和一个离子 导体相（通常为电解质水溶液或有机溶 剂溶液、熔盐、固体电解质）界面上的 各种效应的科学。
2.2 电极的原理和电化学反应的特征
1. 电极：阳极和阴极（一对氧化还原反应同时发生）