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1、电化学第1页，此课件共25页哦电能化学能电解电解电解电解电池电池电池电池 电化学主要是研究电化学主要是研究电能和电能和化学能化学能之间的相互之间的相互转化及转化过程中有关规律转化及转化过程中有关规律的科学。的科学。第2页，此课件共25页哦第一节第一节 电解质溶液的导电性质电解质溶液的导电性质一一.电解质溶液导电现象电解质溶液导电现象导体导体 能够导电的物体能够导电的物体 第一类导体：依靠电子的定向迁移来导电，又称电子第一类导体：依靠电子的定向迁移来导电，又称电子导体，如金属、石墨等。导体，如金属、石墨等。主要特征：温度升高，导电能力下降主要特征：温度升高，导电能力下降 第二类导体：依靠离子的定
2、向迁移来导电，又称离子导第二类导体：依靠离子的定向迁移来导电，又称离子导体，如电解质溶液或熔融电解质等。体，如电解质溶液或熔融电解质等。主要特征：温度升高，导电能力增强主要特征：温度升高，导电能力增强第3页，此课件共25页哦电解池：电能转化为化学能的电化学装置电解池：电能转化为化学能的电化学装置原电池：化学能转化为电能的电化学装置原电池：化学能转化为电能的电化学装置电化学装置电化学装置化学能和电能相互转换的装置化学能和电能相互转换的装置 电解池和原电池均由电极和电解质溶液组成电解池和原电池均由电极和电解质溶液组成阳极：发生氧化反应的电极阳极：发生氧化反应的电极阴极：发生还原反应的电极阴极：发生
3、还原反应的电极正极：电势高的电极正极：电势高的电极负极：电势低的电极负极：电势低的电极电极命名电极命名第4页，此课件共25页哦阴阴极极阳阳极极e+e电解池电解池阳阳极极阴阴极极ee原电池原电池H2Cl2H+ClH+Cl电电解解池池中中与与外外电电源源负负极极相相接接的的电电极极，电电势势较较低低，故故为为负负极极，发发生生还还原原反反应应，所所以以也也是是阴阴极极；与与外外电电源源正正极极相相接接的的电电极极，电势较高，为正极，发生氧化反应，所以也是阳极。电势较高，为正极，发生氧化反应，所以也是阳极。原原电电池池中中发发生生氧氧化化作作用用的的阳阳极极，有有多多余余的的电电子子输输出出至至外外
4、电电路路，故故为为电电势势较较低低的的负负极极；发发生生还还原原作作用用的的阴阴极极，从从外外电电路路接接受受电子，故为电势较高的正极。电子，故为电势较高的正极。第5页，此课件共25页哦二、法拉第电解定律二、法拉第电解定律 1833年，法拉第（年，法拉第（Faraday）在大量实验基础上，归纳出了电流）在大量实验基础上，归纳出了电流通过电解质溶液时，电极上发生反应的物质的量与通过的电量之通过电解质溶液时，电极上发生反应的物质的量与通过的电量之间的关系：间的关系：（1 1）电解时，在任一电极上发生化学反应的物质的量与通）电解时，在任一电极上发生化学反应的物质的量与通入的电量成正比；入的电量成正比
5、；（2 2）在几个串联的电解池中通入一定的电量后，各个电极上发生）在几个串联的电解池中通入一定的电量后，各个电极上发生化学反应的物质的量相同。化学反应的物质的量相同。或或Q：电电解解时时通通过过的的电电量量；n：电电极极上上参参加加反反应应的的物物质质B B的的物物质质的的量；量；z：电极反应中的电子计量系数；：电极反应中的电子计量系数；F：法拉第常数：法拉第常数 第6页，此课件共25页哦 注意：注意：电化学中，元电荷电化学中，元电荷e是指一个质子或一个电是指一个质子或一个电子的电荷绝对值，为物质的量的基本单元，如子的电荷绝对值，为物质的量的基本单元，如H+、等等。法拉第常数法拉第常数F 1m
6、ol元电荷所具有的电量元电荷所具有的电量 法拉第定律没有使用的限制条件，在任何温度和压力下都法拉第定律没有使用的限制条件，在任何温度和压力下都能适用能适用,是自然界中为数不多的最准确定律之一。是自然界中为数不多的最准确定律之一。第7页，此课件共25页哦例例1 1 在一含有在一含有CuSO4溶液的电解池中通入溶液的电解池中通入2.0A直流电直流电 482s，问有多少质量的铜沉积在阴极上？，问有多少质量的铜沉积在阴极上？解：通入的电量解：通入的电量Q为为阴极电极反应阴极电极反应：Cu2+2e-Cu因此，沉积在电极上的铜的质量因此，沉积在电极上的铜的质量m为为电极上参加反应的物质电极上参加反应的物质
7、Cu2+的物质的量的物质的量n为为第8页，此课件共25页哦三、离子的电迁移和迁移数三、离子的电迁移和迁移数（一）离子的电迁移现象（一）离子的电迁移现象 离子的电迁移：在电场作用下，离子的定向运动离子的电迁移：在电场作用下，离子的定向运动 接接通通电电源源，通通入入4mol电电子子的的电电量量。4mol的的正正离离子子在在阴阴极极发发生生还还原原反反应应，4mol的的负负离离子子在在阳阳极极发发生生氧氧化化反反应应。同同时时，溶溶液液中中的的离离子子作作定定向向移移动动。由由于于电电解解质质溶溶液液内内部部电电量量的的输输运运是是由由正正负负离离子子共共同同担担当当的的，且且随随每每种种离离子子
8、迁迁移移速速率率的的不不同同，各各自自输输运运的的电电量量也也不不尽尽相相同同。从从而而造造成成电电解解质质在在两两极极附附近近的的溶液中浓度变化的不同。溶液中浓度变化的不同。阴阴极极通电前通电前阳阳极极阴极区阴极区阳极区阳极区中间区中间区+第9页，此课件共25页哦1.1.正负离子迁移速率相等，各自分担一半导电任务正负离子迁移速率相等，各自分担一半导电任务阴阴极极迁移情况迁移情况阳阳极极阴极区阴极区阳极区阳极区中间区中间区+阴阴极极阳阳极极阴极区阴极区阳极区阳极区中间区中间区 +迁移结果迁移结果通电结束后，中间区溶液浓度没有变化，阴极区和阳极区浓通电结束后，中间区溶液浓度没有变化，阴极区和阳极
9、区浓度发生了相同的变化，各减少了度发生了相同的变化，各减少了2mol 正负离子。正负离子。第10页，此课件共25页哦2.2.正离子的迁移速率是负离子的三倍，承担正离子的迁移速率是负离子的三倍，承担3/43/4导电任务导电任务 阴阴极极迁移情况迁移情况阳阳极极阴极区阴极区阳极区阳极区中间区中间区 +阴阴极极阳阳极极阴极区阴极区阳极区阳极区中间区中间区 +迁移结果迁移结果通电结束后，中间区浓度保持不变，阴极区和阳极区溶液通电结束后，中间区浓度保持不变，阴极区和阳极区溶液的浓度发生了不同的变化，阴极区减少了的浓度发生了不同的变化，阴极区减少了1 mol 正、负离子，正、负离子，阳极区减少了阳极区减少
10、了3 mol 正、负离子。正、负离子。第11页，此课件共25页哦（1）通过溶液的总电量通过溶液的总电量Q等于正离子迁移的电量等于正离子迁移的电量Q和和负离子迁移的电量负离子迁移的电量Q之和之和。（2）结论：结论：第12页，此课件共25页哦（二）离子迁移数（二）离子迁移数离子迁移数离子迁移数tB：离子离子B所迁移的电量与总电量的比所迁移的电量与总电量的比对于只含有一种正离子和一种负离子的电解质溶液：对于只含有一种正离子和一种负离子的电解质溶液：离子迁移数的测定方法有希托夫（离子迁移数的测定方法有希托夫（Hittorf）法、界面移）法、界面移动法和电动势法，其中以希托夫法最为常用。动法和电动势法，
11、其中以希托夫法最为常用。第13页，此课件共25页哦第二节第二节 电解质溶液的电导电解质溶液的电导一、电解质溶液的电导一、电解质溶液的电导（一）电导、电导率（一）电导、电导率电导电导G电阻的倒数电阻的倒数电导率电导率 电阻率的倒数电阻率的倒数单位单位：S m 1 物理意义：相距物理意义：相距1 m、截面积为截面积为1 m2的两平行电极间放置的两平行电极间放置1 m3电解质溶液时所具有的电导。电解质溶液时所具有的电导。1m21m电导的单位电导的单位：S（西门子（西门子 )或或 1（姆欧姆欧）第14页，此课件共25页哦1.1.定义：相距为定义：相距为1 m的两平行电极间放置含有的两平行电极间放置含有
12、1 mol电电 解质的溶液所具有的电导。解质的溶液所具有的电导。2.2.符号：符号：m m3.3.单位：单位：4.4.摩尔电导率与电导率的关系摩尔电导率与电导率的关系 1.1.c的单位为的单位为molm 3 2.2.用用 m m比较不同类型电解质的导电能力时，必须比较不同类型电解质的导电能力时，必须 在荷电量相同的基础上进行。在荷电量相同的基础上进行。注意：注意：nB=1mol1m（二）摩尔电导率（二）摩尔电导率 第15页，此课件共25页哦二、电解质溶液的电导测定二、电解质溶液的电导测定 电导测定实际上测定的是电阻，常电导测定实际上测定的是电阻，常用的惠斯通电桥如图所示。用的惠斯通电桥如图所示
13、。AB为均匀的滑线电阻，为均匀的滑线电阻，为可变为可变电阻，并联一个可变电容电阻，并联一个可变电容 以便调以便调节与电导池实现阻抗平衡，节与电导池实现阻抗平衡，M为放为放有待测溶液的电导池，有待测溶液的电导池，电阻待测。电阻待测。I 是频率是频率1000Hz左右的高频交流左右的高频交流电源，电源，G为耳机或阴极示波器。为耳机或阴极示波器。第16页，此课件共25页哦 接通电源后，移动接通电源后，移动C点，使点，使DGC线线路中无电流通过，如用耳机则听到声路中无电流通过，如用耳机则听到声音最小，这时音最小，这时D，C两点电位降相等，两点电位降相等，电桥达平衡。根据几个电阻之间关系电桥达平衡。根据几
14、个电阻之间关系就可求得待测溶液的电导。就可求得待测溶液的电导。第17页，此课件共25页哦电导池常数电导池常数 单位是单位是 。因为两电极间距离因为两电极间距离 和镀有铂黑的电极面积和镀有铂黑的电极面积 无无法用实验测量，通常用已知电导率的法用实验测量，通常用已知电导率的KCl溶液注入电溶液注入电导池，测定电阻后得到导池，测定电阻后得到 。然后用这个电导池测未。然后用这个电导池测未知溶液的电导率。知溶液的电导率。第18页，此课件共25页哦三、电导率、摩尔电导率与浓度的关系三、电导率、摩尔电导率与浓度的关系1.1.电导率与浓度的关系电导率与浓度的关系 强电解质强电解质溶液的电导率随着浓度的增溶液的
15、电导率随着浓度的增加而升高。当浓度增加到一定程度后，加而升高。当浓度增加到一定程度后，离子间的作用力增强，离子运动速率离子间的作用力增强，离子运动速率降低，电导率也降低，如降低，电导率也降低，如 H2SO4和和KOH溶液。溶液。弱电解质弱电解质溶液电导率随浓度变化不显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，粒著，因浓度增加使其电离度下降，粒子数目变化不大，如醋酸。子数目变化不大，如醋酸。中性盐中性盐由于受饱和溶解度的限制，浓由于受饱和溶解度的限制，浓度不能太高，如度不能太高，如KCl。第19页，此课件共25页哦2.2.摩尔电导率与浓度的关系摩尔电导率与浓度的关系 电电解解质质溶溶
16、液液的的摩摩尔尔电电导导率率，随随溶溶液液的的稀稀释释而而增增加加。对对强强电电解解质质而而言言，当当浓浓度度达达到到极极稀稀时时，摩摩尔尔电电导导率率接接近近一定值。一定值。m m与与c c之间符合经验关系：之间符合经验关系：是是电电解解质质的的无无限限稀稀释释摩摩尔尔电电导导率率，可可由由直直线线外外推推法法求求得得。弱弱电电解解质质的的 m m与与c c之之间间不不存存在在上上述述关系。关系。m/S m2 mol-1/(mol L-1)1/2电解质溶液的摩尔电导率电解质溶液的摩尔电导率与浓度的关系与浓度的关系HClH2SO4NaClHAc第20页，此课件共25页哦四、离子独立运动定律四、
17、离子独立运动定律 德国科学家科尔劳许（德国科学家科尔劳许（Kohlrausch）根据大量的实验根据大量的实验数据，发现了一个规律：数据，发现了一个规律：在无限稀释溶液中，每种离子独在无限稀释溶液中，每种离子独立移动，不受其它离子影响，电解质的无限稀释摩尔电立移动，不受其它离子影响，电解质的无限稀释摩尔电导率可认为是两种离子无限稀释摩尔电导率之和：导率可认为是两种离子无限稀释摩尔电导率之和：利用离子独立运动定律计算任意强、弱电解质的无利用离子独立运动定律计算任意强、弱电解质的无限稀释摩尔电导率。限稀释摩尔电导率。第21页，此课件共25页哦第三节第三节 电解质溶液的电导测定应用电解质溶液的电导测定
18、应用一、一、测定水的纯度测定水的纯度水中离子杂质越少，电导率越小水中离子杂质越少，电导率越小 自来水自来水 =101 S m1 普通蒸馏水普通蒸馏水 =104 S m1（符合药用要求）（符合药用要求）电导水电导水 =106 S m1极限极限 =5.5 106 S m1 第22页，此课件共25页哦二、二、弱电解质电离度和电离常数的测定弱电解质电离度和电离常数的测定 AB型弱电解质在溶液中的电离平衡型弱电解质在溶液中的电离平衡 AB A+B 起始时起始时：c 0 0平衡时平衡时：c(1)c c 奥斯特瓦尔德奥斯特瓦尔德（Ostwald）稀）稀释定律：释定律：电离平衡常数：电离平衡常数：第23页，此
19、课件共25页哦三、三、难溶盐溶解度的测定难溶盐溶解度的测定 难溶盐饱和溶液的浓度极稀，可认为难溶盐饱和溶液的浓度极稀，可认为 ，的值的值可从离子的无限稀释摩尔电导率的表值得到。可从离子的无限稀释摩尔电导率的表值得到。运用摩尔电导率的公式就可以求得难溶盐饱和运用摩尔电导率的公式就可以求得难溶盐饱和溶液的浓度溶液的浓度 。难溶盐本身的电导率很低，这时水的电导率就不能忽略，所难溶盐本身的电导率很低，这时水的电导率就不能忽略，所以：以：第24页，此课件共25页哦在滴定过程中，离子浓度不断变化，电导率也不断变化，在滴定过程中，离子浓度不断变化，电导率也不断变化，利用电导率变化的转折点，确定滴定终点。利用电导率变化的转折点，确定滴定终点。电导滴定的优点是电导滴定的优点是不用指示剂不用指示剂，对有色溶液和沉淀反应都，对有色溶液和沉淀反应都能得到较好的效果，并能自动纪录。例如：能得到较好的效果，并能自动纪录。例如：四、电导滴定四、电导滴定（1）NaOH滴定滴定HCl 终点终点/S m-1VNaOH/cm3终点终点/S m-1VNaOH/cm3（2）NaOH滴定滴定HAc 第25页，此课件共25页哦