電化學(xué)基礎(chǔ)與

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1、第八章電化學(xué)基礎(chǔ)與可逆電極反應(yīng)電化學(xué)制作：韋卉8.1電化學(xué)概念和法拉第定理8.1.1導(dǎo)體(conductor)定義：能導(dǎo)電的物質(zhì)。分類：電子導(dǎo)體和離子導(dǎo)體。分類：導(dǎo)體(conductor)電子導(dǎo)體離子導(dǎo)體（金屬，石墨）（解質(zhì)溶液，金屬鹽，熔融鹽，固體電解質(zhì)…）通電后無變化溫度升高，導(dǎo)電能力下降兩電極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)，組成變化，溫度升高，離子移動(dòng)速率加快，導(dǎo)電能力增強(qiáng)注：離子導(dǎo)體導(dǎo)電需要兩個(gè)電子導(dǎo)體組成電池或外加電源組成電解池。8.1.2電池定義：能將化學(xué)能和電能直接轉(zhuǎn)化的裝置。氧化還原反應(yīng)條件特定裝置中進(jìn)行傳導(dǎo)電子，參加反

2、應(yīng)電極（2個(gè)）組成電解質(zhì)溶液離子遷移，參加反應(yīng)導(dǎo)線傳導(dǎo)電子，不參加反應(yīng)電化學(xué)裝置電解池（Electrolyze）原電池（battery）電能→化學(xué)能化學(xué)能→電能非自發(fā)變化，需要輸入電能自發(fā)變化蓄電池充電、電解冶煉干電池、蓄電池8.1.3電極電極名稱電極（Electrode）陽極（Anode）陰極（Cathode）氧化（Oxidation）還原（Reduction）原電池：負(fù)極（電勢低）原電池：正極（高）電解池：正極（電勢高）電解池：負(fù)極（低）當(dāng)原電池或電解池中有電流通過時(shí)，電極中的電子和電解質(zhì)溶液中的離子作定向移動(dòng)：陰離子→

3、陽極陽離子→陰極當(dāng)陰、陽離子接近電極時(shí)，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，即發(fā)生電子交換。Danill電池（原電池）電解池（電解CuCl2，惰性電極）陰極：Cu2++2e=Cu(s)陽極：2Cl--=Cl2+2e陽極：Zn(s)=Zn2++2e陰極：Cu2++2e=Cu(s)注意：電極反應(yīng)，應(yīng)根據(jù)具體情況，按照電極電勢大小的具體情況來書寫。一般情況下：①陰極：電極電勢越大，越易得電子，越先發(fā)生反應(yīng)。②陽極：電極電勢越小，越易失電子，越先發(fā)生反應(yīng)。8.1.4法拉第定理1883年，F(xiàn)araday定理：電極上反應(yīng)的摩爾數(shù)析出物的質(zhì)量電解池通過的

4、電量＝＝法拉第常數(shù)電子計(jì)量系數(shù)析出物的摩爾質(zhì)量法拉第常數(shù)（Faradayconstant）：1mol的電量，為96485C·mol-1或96500C·mol-1：＝96484.6C·mol-1C·mol-1QFaraday定理說明：1、電解時(shí)，在電極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)的數(shù)量與通入的電量Q成正比。2、若將幾個(gè)電池串連，通入一定電量Q以后，在各電池的電極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)的量相等，析出物質(zhì)的質(zhì)量與其摩爾質(zhì)量成正比。3、Faradaylaw在任何、下都適用，對電池、電解池都適用。電流效率電解食鹽水：鍍鋅：主要反應(yīng)：2Cl-→Cl2↑+

5、H2O+2e主要反應(yīng)：Zn2++2e=Zn(s)次級反應(yīng)：Cl2+H2O+2e→HClO2+HClO4+10e副反應(yīng)：2H++2e=H2(g)有次級反應(yīng)發(fā)生，或有副反應(yīng)發(fā)生，此時(shí)消耗的電量Q要大于法拉第定律計(jì)算出的理論電量，因此，存在電流效率的問題：電流效率＝理論電量/實(shí)際消耗電量*100%＝電極上實(shí)際產(chǎn)量/理論產(chǎn)量*100%8.2離子遷移和遷移數(shù)8.2.1離子遷移現(xiàn)象（1）＝即陰陽離子各負(fù)擔(dān)一半電量的遷移假設(shè)：=4F=4mol8.2離子遷移和遷移數(shù)8.2.1離子遷移現(xiàn)象（1）＝3即陽離子負(fù)擔(dān)3/4電量的遷移，陰離子承擔(dān)1/

6、4的電量遷移。假定：=4F=1mol，=3mol；，結(jié)論：1、通入溶液的總電量＝遷移的正離子的物質(zhì)的量+遷移的陰離子的物質(zhì)的量；2、陽極部物質(zhì)的量的減少/陰極部物質(zhì)的量的減少＝/＝正離子的遷移速率/負(fù)離子的遷移速率實(shí)驗(yàn)中，若我們把陽極部、陰極部和中部隔開，通過測定各部分電解質(zhì)的濃度求出遷移率，即可求得遷移數(shù)。8.2.2離子淌度（transportrate）離子在兩極間（電場中）移動(dòng)，其移動(dòng)速率除與離子的本性(半徑，水化程度，電荷等)有關(guān)外，與電場的電位梯度有關(guān)：＝；＝、--單位電位梯度時(shí)離子的遷移速率（遷移率；淌度），單位：

7、m2s-1V-1。P516表7.28.2.3離子遷移數(shù)＝＝離子B的遷移數(shù)無量綱8.2.4遷移數(shù)和的關(guān)系＝＝因?yàn)檎?fù)離子處于同一電位梯度下，因此有：＝＝+=1如果離子不止兩種，則：＝＝＝+=18.2.5離子遷移數(shù)的測定Hittorf法方法界面移動(dòng)法（Movingboundarymethod）電動(dòng)勢法Hittorf法Hittorf法將各管內(nèi)裝入優(yōu)點(diǎn)：簡單濃度C的溶液，缺點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)中很難避免已知，通小因振動(dòng)、擴(kuò)散、對流及電流電，一段時(shí)水分子隨離子遷移等因間后，分別放出素給結(jié)果帶來的誤差。兩極部溶液，進(jìn)行稱重分析得出，再把電量計(jì)通過的

8、電量記錄下來，＝可求。界面移動(dòng)法（Movingboundarymethod）界面移動(dòng)法優(yōu)點(diǎn)：簡單按先后順序，把具有缺點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)結(jié)果與界同離子的兩種電解質(zhì)溶液面清晰程度、不同小心地放入垂直管中，借助離子遷移速率及濃度、（如CdCl2和HCl溶液）,分別溫度等因素有關(guān)。于溶液顏色形成明顯的aaˊ