电化学基础

1. 电化学基础

2. 负极 正极 阴 极 阳 极  + 7.1 溶液的导电机理及法拉第定律 1 电解质溶液的导电机理 • 电解质溶液(或熔融的电解质)的导电过程是通过离子的定向运动完成的。溶液中有电流通过时，阳离子向负极方向运动，阴离子向正极方向运动

3. 负极 正极 阴 极 阳 极  + 7.1 溶液的导电机理及法拉第定律 1 电解质溶液的导电机理 • 在电极和电解质溶液的界面上，电荷的传递是通过氧化-还原反应完成。 • 阳极上发生氧化反应 • 阴极上发生还原反应

4. 负极 正极 阴 极 阳 极  + 7.1 溶液的导电机理及法拉第定律 2 Faraday定律 • 在一定时间内，电路中通过的电量大小(Q)与在电极上发生反应的物质的量(或者是电极反应进度)成正比。 Faraday常数值为96500 C mol-1

5. I 负 极 正 极 7.1 溶液的导电机理及法拉第定律 2 Faraday定律 • 在一定时间内，电路中通过的电量大小(Q)与在电极上发生反应的物质的量(或者是电极反应进度)成正比。 • Faraday定律对化学电池中的电极反应同样适用

6. 负极 正极 阴 极 阳 极  + 7.2 离子的迁移数 1 离子迁移数的定义 请思考一个问题!! 既然溶液导电是由带不同电荷、大小不等的离子的定向运动完成的，可以说每一种离子在导电时都承担着搬运电荷的角色，那么，不同离子搬运电荷的能力是否相同呢？

7. 请回答：溶液中所有离子的迁移数之和等于多少？请回答：溶液中所有离子的迁移数之和等于多少？ 负极 正极 阴 极 阳 极  + 7.2 离子的迁移数 1 离子迁移数的定义 • 很显然，由于离子的电迁移能力不同，每种离子所带电荷有差异，同一溶液中的不同离子搬运电荷的能力不同 • 在一定的时间内，由某种离子携带通过溶液中某一横截面的电量与电路中通过该横截面的总电量的比值，即为该离子的迁移数

8. 衡量某种离子迁移能力大小的物理量通常用单位电场强度下该离子的电迁移速率值表示，即离子淌度衡量某种离子迁移能力大小的物理量通常用单位电场强度下该离子的电迁移速率值表示，即离子淌度 负极 正极 阴 极 阳 极  + 7.2 离子的迁移数 1 离子迁移数的定义 请思考： 离子的哪些性质决定离子迁移数的大小？ • 离子的迁移能力 • 离子的荷电量

9. 负极 正极 阴 极 阳 极 z- z+ 7.2 离子的迁移数 恒量某种离子迁移能力大小的物理量通常用单位电场强度下该离子的电迁移速率值表示，即离子淌度 1 离子迁移数的定义 离子迁移数(t)、离子荷电量(z)及离子淌度(u)三者之间的关系如何？

10. Why? 25℃无限稀释水溶液中几种离子的离子淌度值比较 7.2 离子的迁移数 恒量某种离子迁移能力大小的物理量通常用单位电场强度下该离子的电迁移速率值表示，即离子淌度 1 离子迁移数的定义 阳离子 阴离子 H+ 36.3010-8 OH- 20.5210-8 K+ 7.6210-8 SO42- 8.2710-8 Ba2+ 6.5910-8Cl- 7.9110-8 Na+ 5.1910-8NO3- 7.4010-8

11. 7.2 离子的迁移数 2 离子迁移数的测定方法

12. 1 m 1 m 1 m 7.3电导、电导率、摩尔电导率 1 电导及电导率的定义 请思考：怎样深入理解某一电解质溶液的电导和电导率？哪些因素会影响它们的大小？ • 某一电解质溶液的电导定义为 该式中比例系数为该溶液的电导率 • 电解质种类 • 电解质溶液浓度 • 电解质温度

13. 7.3电导、电导率、摩尔电导率 1 电导及电导率的定义 • 某电解质溶液的电导率与该电解质的摩尔溶液的比值称为该溶液的摩尔电导率 请思考：怎样深入理解电解质的摩尔电导率？

14. A 标准KCl溶液用于标定 7.3电导、电导率、摩尔电导率 请思考：为什么采用交流电源，而不采用直流电源来测定电解质溶液的电导或电导率？ 2 电导的测定 • 采用Weston电桥测定电导池中电解质溶液的电阻，进而根据电导池常数计算得到未知电解质溶液的电导率

15. 强电解质  (S /m) 弱电解质 c (mol/L) c (mol/L) 7.3电导、电导率、摩尔电导率 3 摩尔电导率与浓度的关系 请思考：浓度的大小应该怎样影响着电解质溶液的摩尔电导率值

16. 强电解质 弱电解质 c (mol/L) 7.3电导、电导率、摩尔电导率 3 摩尔电导率与浓度的关系 Kohlrausch定律 描述了强电解质溶液的摩尔电导率与其浓度之间的定量关系

17. 强电解质 弱电解质 c1/2(mol/L)1/2 7.3电导、电导率、摩尔电导率 3 摩尔电导率与浓度的关系 Kohlrausch定律 描述了强电解质溶液的摩尔电导率与其浓度之间的定量关系 请思考：某电解质的极限摩尔电导率的意义是什么？

18. 7.3电导、电导率、摩尔电导率 4 离子独立运动定律和离子的摩尔电导率 极限摩尔电导率的实验结果 (25℃) 阴离子相同，而阳离子不同的两种电解质的极限摩尔电导率之差为一常数，该常数值与阴离子的类型无关 结果的规律性

19. 离子独立运动定律： 在无限稀释溶液中，离子彼此独立运动，互不影响，无限稀释电解质的摩尔电导率等于无限稀释时阴、阳离子的摩尔电导率之和 7.3电导、电导率、摩尔电导率 4 离子独立运动定律和离子的摩尔电导率 极限摩尔电导率的实验结果 (25℃) 请思考：这两点实验结果的规律性说明了什么？ 阳离子相同，而阴离子不同的两种电解质的极限摩尔电导率之差为一常数，该常数值与阳离子的类型无关 结果的规律性

20. 离子独立运动定律： 在无限稀释溶液中，离子彼此独立运动，互不影响，无限稀释电解质的摩尔电导率等于无限稀释时阴、阳离子的摩尔电导率之和 7.3电导、电导率、摩尔电导率 4 离子独立运动定律和离子的摩尔电导率 极限摩尔电导率的实验结果 (25℃) 请思考： 在有限浓度状态下，溶液中的阴、阳离子为什么不能独立运动？ 阳离子相同，而阴离子不同的两种电解质的极限摩尔电导率之差为一常数，该常数值与阳离子的类型无关 结果的规律性

21. 离子独立运动定律： 在无限稀释溶液中，离子彼此独立运动，互不影响，无限稀释电解质的摩尔电导率等于无限稀释时阴、阳离子的摩尔电导率之和 电解质的极限摩尔电导率 阳离子的极限摩尔电导率 阴离子的极限摩尔电导率 7.3电导、电导率、摩尔电导率 4 离子独立运动定律和离子的摩尔电导率 离子独立运动定律的数学表达

22. 强电解质 弱电解质 c1/2(mol/L)1/2 7.3电导、电导率、摩尔电导率 4 离子独立运动定律和离子的摩尔电导率 离子独立运动定律的数学表达 请思考： 弱电解质的极限摩尔电导率值如何测定？

23. 7.3电导、电导率、摩尔电导率 4 离子独立运动定律和离子的摩尔电导率 离子独立运动定律的数学表达 请思考： 怎样通过实验测定离子的极限摩尔电导率？

24. (S/ m) 水中的含盐量 7.3电导、电导率、摩尔电导率 5 电导测定的应用 电导在水处理中的应用 根据H+和OH-的极限摩尔电导率，试计算出纯水的理论电导率 Direct-Q 超纯水系统只需单机作业，自来水直接变成18.2MΩ的超纯水

25. (S/ m) 测定液加入量 7.3电导、电导率、摩尔电导率 5 电导测定的应用 电导滴定法 利用测定体系电导随测定过程的变化进行测定分析 强酸+强碱滴定

26. (S/ m) 测定液加入量 7.3电导、电导率、摩尔电导率 5 电导测定的应用 电导滴定法 利用测定体系电导随测定过程的变化进行测定分析 沉淀滴定

27. 7.3电导、电导率、摩尔电导率 5 电导测定的应用 计算弱电解质的解离常数

28. 7.4电解质的平均活度因子 1 平均离子活度和平均离子活度因子 请思考：电解质和非电解质的本质不同是什么？ 整体电解质的化学势等于组成该电解质阴、阳离子的化学势的代数和。

29. 7.4电解质的平均活度因子 1 平均离子活度和平均离子活度因子

30. 平均离子活度为： 平均离子活度因子为： 平均质量摩尔浓度为： 7.4电解质的平均活度因子 1 平均离子活度和平均离子活度因子 定义：

31. 7.4电解质的平均活度因子 1 平均离子活度和平均离子活度因子

32. 7.4电解质的平均活度因子 2 离子强度 从大量实验事实看出，影响离子平均活度系数的主要因素是离子的浓度和价数，而且价数的影响更显著。1921年，Lewis提出了离子强度（ionic strength）的概念。当浓度用质量摩尔浓度表示时，离子强度等于： 式中bB是离子的真实浓度，若是弱电解质，应乘上电离度。 离子强度的单位与浓度 的单位相同。

33. 7.4电解质的平均活度因子 2 离子强度 德拜-休克尔根据离子氛的概念，并引入若干假定，推导出强电解质稀溶液中离子活度系数γi的计算公式，称为德拜-休克尔极限定律。 式中zi是i离子的电荷，I是离子强度,A是与温度、溶剂有关的常数，水溶液的A值有表可查。

34. 7.4电解质的平均活度因子 2 离子强度 德拜-休克尔极限定律的常用表示式： 这个公式只适用于强电解质的稀溶液、离子可以作为点电荷处理的体系。式中γ±为离子平均活度系数，从这个公式得到的γ±为理论计算值。用电动势法可以测定γ±的实验值，用来检验理论计算值的适用范围。

35. 电池的书写方式 Zn棒 Cu棒 多孔素烧 瓷杯 CuSO4(aq) ZnSO4(aq) 7.5可逆电池及其电动势测定 1 可逆原电池 • 适当的设计可以使某一化学反应在原电池中进行，在这个过程中，化学反应系统对环境做了非体积功（即电功）

36. Zn棒 Cu棒 多孔素烧 瓷杯 CuSO4(aq) ZnSO4(aq) 7.5可逆电池及其电动势测定 1 可逆原电池 • 电池的书写方式规定 • 从左到依次书写出构成电池负极到正极的各个“物相及组成” • 各“物相”之间的界面用“单竖垂线”或“逗号”隔开。若电池中用到“盐桥”，则用“双垂线”表示出来

37. 7.5可逆电池及其电动势测定 1 可逆原电池 • 可逆电池具备的条件 • 电极反应必须是可逆反应 • 电池中发生的所有过程(包括物质迁移扩散等)都是在可逆过程中进行的 不可逆电池

38. 7.5可逆电池及其电动势测定 1 可逆原电池 • 可逆电池具备的条件 • 电极反应必须是可逆反应 • 电池中发生的所有过程(包括物质迁移扩散等)都是在可逆过程中进行的

39. CdSO2 饱和溶液 7.5可逆电池及其电动势测定 2 韦斯顿标准电池 • 标准电池是在一定的条件下其电动势被精确测定的，且其电动势值随外界条件变化波动很小的一些研究用电池，韦斯 顿标准电池是其中的一种

40. 7.5可逆电池及其电动势测定 2 韦斯顿标准电池

41. Ew R A C H ES。。 B G 标准电池的可逆电动势（已知） Ex 7.5可逆电池及其电动势测定 2 电池可逆电动势的测定 Poggendorff 对消法测电池的可逆电动势

42. 7.6原电池热力学 1 由可逆电动势计算电池反应的摩尔吉布斯函数变 当一个物质系统在恒温、恒压条件下进行状态变化，其Gibbs自由能的变化量(G)T，p等于该物质系统“能够对环境作出的最大非体积功” 只有在可逆状态变化过程中，体系能环境才能作最大功，因此，要作出最大非体积功，也只有在可逆状态变化过程中才能达到

43. 反应系统 初始状态 反应系统 终止状态 恒温 恒压下 可逆电池中进行 7.6原电池热力学 1 由可逆电动势计算电池反应的摩尔吉布斯函数变

44. 反应系统 初始状态 反应系统 终止状态 恒温 恒压下 可逆电池中进行 7.6原电池热力学 1 由可逆电动势计算电池反应的摩尔吉布斯函数变

45. 7.6原电池热力学 1 由可逆电动势计算电池反应的摩尔吉布斯函数变 同一电池反应，当反应方程式的写法不同时，所对应的反应摩尔吉布斯函数变化量不同，与该反应相对应的原电池的可逆电动势是相同的

46. 电化学与热力学的联系 桥梁公式:

47. 7.6原电池热力学 2 由原电池电动势的温度系数计算电池反应的摩尔熵变

48. 7.6原电池热力学 3 由原电池电动势及其电动势的温度系数计算电池反应的摩尔焓变

49. 电池不吸热，也不放热 电池从环境中吸热 电池向环境放热 7.6原电池热力学 4 计算原电池可逆放电时的反应热 电池的可逆热不是通常所说的一个化学反应的恒压反应热

50. 7.6原电池热力学 5 Nernst方程（E与活度a的关系） Pt,H2(p1)|HCl(0.1mol·kg-1)|Cl2(p2),Pt (-) H2(p1)→2H+(aH+)+2e- (+) Cl2(p2)+2e-→2Cl-(aCl-) 净反应：H2(p1)+Cl2(p2)→2H+(aH+)+ 2Cl-(aCl-) （1） →2HCl(a) （2）