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1、物理化学物理化学第十章电解质溶液理论第十章电解质溶液理论电电 化化 学学 电化学电化学是研究化学能和电能的相互转化及其规律的科学。是研究化学能和电能的相互转化及其规律的科学。电化学的应用电化学的应用应用应用科学科学研究研究工业工业生产生产热力学参数的测定热力学参数的测定:U:U、H H、G G、S S分析化学中的应用分析化学中的应用:pH:pH法、电导法、极谱法、电导法、极谱 分析、电泳分析等分析、电泳分析等分析仪表：各种电化学传感器分析仪表：各种电化学传感器电解制备：烧碱、电解制备：烧碱、H H2 2、NaNa、烧、烧CuCu、AgAg、AuAu等等电池：一次电池、二次电池等电池：一次电池、
2、二次电池等电化学的研究内容电化学的研究内容1、电解质溶液理论电解质溶液理论(离子活度理论，电导理论等离子活度理论，电导理论等)2、电化学平衡电化学平衡(可逆电池、电极电势、电动势、可逆电池、电极电势、电动势、可逆电池可逆电池 电动势同热力学函数的关系等电动势同热力学函数的关系等)3、电极过程动力学电极过程动力学(从动力学角度阐明电极反应从动力学角度阐明电极反应的细节的细节)4、实用电化学实用电化学（包括电化学腐蚀及防护，电（包括电化学腐蚀及防护，电 分析研究等）分析研究等）1 电化学电化学(Electrochemistry)绪论绪论1.1.基本概念基本概念原电池原电池电解池电解池正极、负极正极
3、、负极阴极、阳极阴极、阳极两类导体两类导体电化学研究对象电化学研究对象2.2.法拉第定律法拉第定律电极的分类正极：正极：电势电势高高的极称为的极称为正正极。极。负极：负极：电势电势低低的极称为的极称为负负极。极。阴极：阴极：(Cathode)发生发生还原作用还原作用的的极称为极称为阴极。阴极。阳极：阳极：(Anode)发生发生氧化作用氧化作用的极的极称为称为阳极。阳极。离子迁移方向离子的定向迁移和电极反应同时离子的定向迁移和电极反应同时进行。进行。阴阴离子迁向离子迁向阳阳极极:Anion Anode阳阳离子迁向离子迁向阴阴极极:Cation Cathode 两类导体1.1.第一类导体第一类导体
4、又称电子导体，如金属、石墨等。又称电子导体，如金属、石墨等。A.A.自由电子作定向运动而导电；自由电子作定向运动而导电；B.B.导电过程中导体自身不发生化学变化；导电过程中导体自身不发生化学变化；C.C.温度升高，电阻也升高，导电能力下降；温度升高，电阻也升高，导电能力下降；D.D.导电总量全部由电子承担。导电总量全部由电子承担。第二类导体第二类导体 又称离子导体，如电解质溶液、又称离子导体，如电解质溶液、熔融电解质等。熔融电解质等。A.A.正、负离子作反向移动而导电；正、负离子作反向移动而导电；B.B.导电过程中电极相界面上发生化学变化；导电过程中电极相界面上发生化学变化；C.C.温度升高，
5、电阻下降，导电能力增加；温度升高，电阻下降，导电能力增加；D.D.导电总量分别由正、负离子分担。导电总量分别由正、负离子分担。电化学体系由电化学体系由两类导体两类导体共同完成电流共同完成电流的传递，导体间电流传递任务的交接是在的传递，导体间电流传递任务的交接是在电极界面上完成，途径为电极界面上完成，途径为电极反应电极反应：例如：例如：Cu2+2e-Cu(S)电极界面上电极反应电极界面上电极反应的发生以及电解质的发生以及电解质溶液中离子的移动都是电化学重要的研究溶液中离子的移动都是电化学重要的研究对象对象。电化学研究对象电化学研究对象法拉第定律法拉第定律Faradays Law（1833）电解过
6、程中两电极上产生或消耗的电解过程中两电极上产生或消耗的 物质的量与通入的电量成正比；物质的量与通入的电量成正比；若将几个电解池串联，通入相同的若将几个电解池串联，通入相同的电量后，在各电极上发生反应的物质电量后，在各电极上发生反应的物质的量等同，析出物质的质量与其摩尔的量等同，析出物质的质量与其摩尔质量成正比。质量成正比。法拉第定律的数学表达式法拉第定律的数学表达式 电子的得失数为电子的得失数为 Z，当通入的电量为，当通入的电量为 Q时，电极时，电极上发生反应的物质的量上发生反应的物质的量(n)为：为：nM=Q/(ZF),一般情形下，可写作一般情形下，可写作Q=nzF电极上发生反应的物质的质量
7、电极上发生反应的物质的质量 m 为：为：m=nM=QM/(zF)F为法拉第常数，在数值上等于为法拉第常数，在数值上等于1 mol电子的电量。电子的电量。F=Le=6.0221023 mol-11.602210-19 C =96484.6 Cmol-196500 Cmol-1法拉第定律的意义法拉第定律的意义1.该定律是电化学最早的、定量的基本定律，该定律是电化学最早的、定量的基本定律，揭示了通入的电量与析出物质之间的定量揭示了通入的电量与析出物质之间的定量关系。关系。2.该定律的使用没有什么限制条件，在任该定律的使用没有什么限制条件，在任何温度、任何压力下均可以使用。何温度、任何压力下均可以使用。3.该定律是自然科学中最准确的定律该定律是自然科学中最准确的定律 之一。之一。