电解质溶液知识课件

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1、电解质溶液知识课件 电解质溶液第五章1引言言电能化学能规律条件金属类导体/电解质溶液电极金属类导体的导电规律物理学电子得失，电荷的传递和转移氧化/还原反应得电子被还原，失电子被氧化电解质溶液的导电规律界面电化学反应的规律电化学原电池电解池电极过程第33节原电池和电解池第44节电解质溶液的电导第55节离子淌度和离子迁移数第66节强电解质溶液的活度及活度系数第77节电解质溶液理论简介第22节氧化还原反应的基本知识第11节引言2氧化还原反应的基本知识 一、氧化数氧化数（也称氧化态或氧化值）指化合物分子中某元素一个原子的表观电荷数。 这种电荷数是将化合物中成键的电子都归为电负性更大的原子一方而定义的。

2、 规则1.习惯规定教材P P421，例K2MnO 4、KMnO 4、Cr2O72-、HClO中各原子的氧化数各为多少？化合价整数氧化数整数、分数，可能超过化合价的值。 决定电子得失数，如Fe3O4FeO Fe+(8/3)+2，(8/3)-2=2/3，3(2/3)=2Fe3O4+2e-+2H+=3FeO+H2O氧化数高的状态氧化态氧化数低的状态还原态CuSO4+Zn=Cu+ZnSO4+200+2降低，被还原升高，被氧化 二、氧化还原反应的概念物质的氧化数有变化的反应统称氧/还反应氧化数升高的物质为还原剂，过程叫氧化；氧化数降低的物质为氧化剂，过程叫还原。 Zn是还原剂，被氧化；Cu是氧化剂，被还

3、原；Cu2+Zn=Cu+Zn2+ 三、氧化还原反应方程式的配平1.氧化数法熟悉2.离子电子法分别配平氧化、还原反应对于水溶液反应的配平问题若方程式两边的电荷无法平衡时，可以用用H+或或OH-补充！对于氧化数法难以配平的反应，离子电子法可能比较方便。 原则物质守恒，电荷守恒例例离子电子法配平碱液吸收氯气的反应方程式。 （11）写出离子反应式Cl2+OH-ClO3-+Cl- （22）将反应写成两个半反应氧化反应Cl2+OH-ClO3-还原反应Cl2Cl- （33）配平半反应两端的原子数和电荷数0.5Cl2+6OH-ClO3-+5e-+3H2O0.5Cl2+e-Cl- （44）根据得失电子数相等原则

4、，配平两个半反应，并合并为一个离子方程式 （55）改写成分子方程式150.5Cl2+6OH-ClO3-+5e-+3H2O0.5Cl2+e-Cl-+）Cl2+6OH-ClO3-+5Cl-+3H2O Cl2+6NaOH=NaClO3+5NaCl+3H2O配平技巧半反应式两边氧原子数不等时酸性介质中，在多氧的一边加H H+，少氧的一边加水；碱性介质中，在多氧的一边加水，少氧的一边加水H H+3原电池和电解池 一、原电池和电解池导体能导电的物质。 电子导体靠自由电子的定向运动而导电，导电过程中自身不发生化学变化。 温度升高，导电能力降低。 金属、石墨、金属化合物，etc.离子导体依靠离子的定向移动（迁

5、移）而导电。 温度升高，导电能力升高。 电解质溶液、熔融电解质，etc.?化学能电解池电能电能原电池化学能电池两个化学电极(金属类导体/电解质溶液)电池电流通过正、负离子定向移动，到界面处发生氧化/还原反应。 物理现象电流、电阻；化学现象氧化/还原反应 二、原电池和电解池的组成1.电解池例电解HCl(aq)水溶液阴极-+阳极多孔隔膜Cl-+电源H+电解池Pt Pti Cl22e-e-H2正(阳)极反应2Cl-Cl2(g)+2e负(阴)极反应2H+2eH2(g)电池反应HClH2+Cl2-100+1氧化反应阳极正极高电势还原反应阴极负极低电势电化学学物理学学阳极-+阴极多孔隔膜Cl-+负载H+原

6、电池Pt Pti Cl22e-e-H2负(阳)极反应H2(g)2H+2e正(阴)极反应Cl2(g)+2e2Cl-电池反应H2+Cl2HCl0+1-102.原电池氧化反应阳极负极低电势还原反应阴极正极高电势电化学学物理学学正极电解时氧化反应，原电池还原反应；负极电解时还原反应，原电池氧化反应；一般，讨论原电池多用物理学规定（正、负极）讨论电解池多用电化学规定（阴、阳极）3.电解质溶液的导电步骤4.离子的定向移动（迁移）；5.通过两电极上的氧化or还原反应维持可持续续6.的迁移。 4电解质溶液的电导 一、法拉第电解定律通电于电解质溶液之后， (1)在电极上发生化学变化的物质的量与通入的电量成正比；

7、 (2)若将几个电解池串联，在各个电解池的电极上发生反应的物质的量相等，析出物的质量与其摩尔质量成正比。 法拉第常数(F)1mol质子的电荷(元电荷)F=Le=6.02210231.602210-19=96485/Cmol-196500/Cmol-1设通过电量为Q，则|e enF nL eQ?F zQMW|B B?B z+z+e-B Bz-B+z-e-F zQ n?BF zQ n?BzFQn?BBBBMWn?纯离子导电的体系；不受温度、压强、电极材料、溶液浓度影响；正、负极都适用。 实际电解中，电极上常有副反应或次级反应发生，或有漏电现象，对法拉第定律产生偏差。 电流效率表示偏差程度当通过一定

8、电量后，%100?实际所消耗的电量理论电量按法拉第定律计算所需电流?%100?得的产物质量按法拉第定律计算应获电极产物的实际质量电流?RG1?1.电导单位西门子，记为S S或-11即lAGs1? 二、电导率sAlR?导体电阻，定义电导为U IG IRU?端电压一定时，电导越大，通过电流越大，即，导体的导电能力大；几种电解质共存，溶液的电导G l=G1+G2+，R t-1=R1-1+R2-1+，?电导率，单位Sm-1是两极板为单位面积(1m2)，其距离为单位长度度(1m)，中间放置1m3时电解质溶液时的电导。 2.电导率lAlAGs s1?sAlR?，电阻率，sAlR?电导池常数单位m-1，11

9、种电解质，且浓度极稀，溶液的电导G l=G溶剂+G溶质=G0+G B影响的因素温度、浓度、一定电场中离子的运动速度温度T，；，溶剂化作用，离子的运动速度，导电能力。 浓度c，先后；稀溶液时c，离子数，导电能力；非稀溶液c一定程度后，离子相互作用增强（制约），导电能力。 电解质=溶液-溶剂=l0/(S?m-1)H2SO4KOH KClMgSO4CH3COOH015510c/(mol?dm-3)20406080298K电导率与浓度的关系强酸、强碱的电导率较大，其次是盐类，它们是强电解质；而弱电解质，CH33COOH等为最低。 三、摩尔电导率定义在两极相距1m的电导池中放入含有1mol电解质的溶液的

10、电导，用m表示。 c?m在在SI制中摩尔电导率的单位是Sm2mol-1，c的单位为molm-3，而物质的量浓度习惯上常用moldm-3，故c3m10?注意摩尔电导率是指摩尔电荷的电导率；摩尔浓度是指摩尔物质量；两者可能不相等。 如浓度为1moldm-3的的MgCl2水溶液，其正、负离子（Mg2+，Cl-）所带的电荷均为2moldm-3，故讨论MgCl2摩尔电导率就要注明摩尔的所指)MgCl(221m或或)MgCl(2m)MgCl (2)MgCl(221m2m?两者关系为 四、影响摩尔电导率的因素一般，影响的因素也对m有影响1.电解质本性H+和和OH-的m值特别大；原因质子H+是无电子层的原子核

11、，对电子有特别强的吸引作用，质子与水分子相遇形成H3O+离离子。 在电场作用下，H+从一个分子向具有一定方向的相邻的其它水分子传递，这种传递可在相当长距离内实现质子交换，称为质子跃迁机理。 迁移实际上只是水分子的转向，所需能量很少，因此迁移得快。 H HOH+H HOH+H HOH+H HOH+H HOH+强电解质的m值比弱电解质的m值大；原因强电解质完全电离，弱电解质部分电离，同价、同浓度溶液，强电解质溶液中离子多些。 同价态离子，随离子半径增大，m值减小；原因离子半径增大，离子运动速度下降。 实际半径不同价态离子，随离子电荷增大，m；原因同电场力作用下，高价态离子受到的推动力大，离子运动速

12、度增加。 2.电解质溶液浓度强、弱电解质不同。 弱弱急降趋缓；强强近线性某些电解质的水溶液的摩尔电导率与其浓度的平方根关系(298.15K)400300xx003Bdm/mol?c?m/(S?cm2?mol-1)HCl NaOHAgNO3CH3COOH00.51.01.5c A?m极限摩尔电导率无限稀释c0，c0；利用c0外推可得强电解质；弱电解质的m在较浓的范围内随电解质的c c减小而增大的幅度很小，而在溶液很稀时，m急剧增加，因此对弱电解质不能外推求。 五、离子的摩尔电导率?z zA M A M?设强电解质溶液中离子的摩尔电导率定义为?c cm m?,?,m m,m m,m)(1?c c?

13、)(SO)(Na2)SO(Na24m m42m?例例)SO21()(Na)SO Na21(24m m42m? 六、离子独立运动定律Kohlrausch研究强电解质稀溶液，如124HNO,HCl,mol m S109.404213.004xx.03?124KNO,KCl,mol mS109.4014496.0014986.03?124LiNO,LiCl,mol mS9.401101.0011503.03?根据大量实验事实总结出?,B,?无论是强电解质还是弱电解质，在无限稀释时，离子间的相互作用均可忽略不计，离子彼此独立运动，互不影响。 每种离子的摩尔电导率不受其它离子的影响，它们对电解质的摩尔电导率都有独立的贡献。 因而电解质摩尔电导率为正、负离子摩尔电导率之和。 即即离子独立运动定律NaAc,NaCl,HCl,Ac,Na,Na,Cl,Cl,H,Ac,H,HAc,?外推法分别可以求出,HCl，,NaCl和,NaAc查表8-3也可以求出,HAc。 5离子淌度和离子迁移数 一、离子淌度溶液中的阳、阴离子在电场作用下，沿着电场力的方向，彼此向相反的方向移动，共同完成导电任务。 离子在电场的作用下的移动称为电迁移。 ),(0l UT cz rf u?lUulUudddd?确定的溶液和温度下lUU ulUUudddd?比例系数U+和和U-称为离子淌度是单位电势梯度（1