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1、第六章电化学化学电源已成为现代社 会生活的必需品。电能化学能第六章电化学化学电源已成为现代社 会生活的必需品。电能化学能电池电池WGmr 电解电解WGmr maxWWGrmr=? 电化学电化学研究研究电能和化 学能之间的相互转化及转化 过程中有关规律电能和化 学能之间的相互转化及转化 过程中有关规律的科学。定温定压可逆时：的科学。定温定压可逆时：?电化学的研究意义电化学的研究意义1、电解：精炼和冶炼有色金属和稀有金属；电解法制备化工原料；电镀法保护和美化金属；还有氧化着色等。、电解：精炼和冶炼有色金属和稀有金属；电解法制备化工原料；电镀法保护和美化金属；还有氧化着色等。2、电池： 汽车、宇宙飞
2、船、照明、通讯、生物化学、和医学等方面都要用不同类型的化学电源。、电池： 汽车、宇宙飞船、照明、通讯、生物化学、和医学等方面都要用不同类型的化学电源。3、电分析第六章电化学、电分析第六章电化学第六章电化学第六章电化学?本章学习要求：本章学习要求： ?了解了解电解质溶液的导电机理；电解质溶液的导电机理；理解理解电解质溶液活度、 离子平均活度及活度系数的概念；电解质溶液活度、 离子平均活度及活度系数的概念； ?理解理解可逆电池电动势与热力学函数的关系；可逆电池电动势与热力学函数的关系；掌握掌握 Nernst方程及其计算；方程及其计算；掌握掌握各种类型电极的特征和 电动势测定的主要应用。各种类型电极
3、的特征和 电动势测定的主要应用。 ?理解理解产生电极极化的原因和超电势的概念；产生电极极化的原因和超电势的概念；了解了解极 化曲线及意义。极 化曲线及意义。?习题习题(下册下册P46-51)：7-1，7-17， 7-19，7-20，7- 21， 7-28，7-30，7-34，7-38，7-39，7-40第六章电化学第六章电化学?本章内容本章内容 6-1 化学电池导电机理和法拉第定律化学电池导电机理和法拉第定律 6-2 强电解质溶液的活度及活度系数强电解质溶液的活度及活度系数 6-3 可逆电池热力学可逆电池热力学 6-4 电极电势电极电势 6-5 液体接界电势和浓差电池液体接界电势和浓差电池 6
4、-6 电池电动势和电极电势的应用电池电动势和电极电势的应用 6-7 不可逆电极过程和电极的极化不可逆电极过程和电极的极化6-1 化学电池导电机理和法拉第定律化学电池导电机理和法拉第定律原电池原电池 烧杯中的氧化还原反应：化学能转换为热能。烧杯中的氧化还原反应：化学能转换为热能。Zn (s) 2H(aq) Zn2(aq) H2(g) 将该反应的氧化和还原两个半反应，分别于两容器控制进行 的电池装置，化学能转换为电能，如示意图。将该反应的氧化和还原两个半反应，分别于两容器控制进行 的电池装置，化学能转换为电能，如示意图。产生于回路的电流：产生于回路的电流：? 电极及导线电极及导线中的电子迁移；中的
5、电子迁移；? 溶液中的离子迁移；溶液中的离子迁移；? 电极溶液界面的氧化还原反应。电极溶液界面的氧化还原反应。ZnGH2(g)Zn2ClHKee盐桥盐桥()()电极反应：电极反应：?第一类导体，又称电子导体，如金属、石墨等。第一类导体，又称电子导体，如金属、石墨等。1) 自由电子作定向移动而导电，导电总量全部由 电子承担自由电子作定向移动而导电，导电总量全部由 电子承担 2) 导电过程中导体本身不发生变化导电过程中导体本身不发生变化 3) 温度升高，电阻也升高温度升高，电阻也升高?两类导体两类导体6-1 化学电池导电机理和法拉第定律化学电池导电机理和法拉第定律?第二类导体，又称离子导体，如电解
6、质溶液、熔融 电解质等。第二类导体，又称离子导体，如电解质溶液、熔融 电解质等。 1) 正、负离子移动而导电，导电总量分别由正、 负离子分担正、负离子移动而导电，导电总量分别由正、 负离子分担 2) 导电过程中界面发生化学反应导电过程中界面发生化学反应 3) 温度升高，电阻下降温度升高，电阻下降 *固体电解质，如等，也属于离子导体， 但它导电的机理比较复杂，导电能力不高，本章以 讨论电解质水溶液为主。固体电解质，如等，也属于离子导体， 但它导电的机理比较复杂，导电能力不高，本章以 讨论电解质水溶液为主。2AgBrPbI、?两类导体两类导体6-1 化学电池导电机理和法拉第定律化学电池导电机理和法
7、拉第定律返回返回5? 电极和电池反应锌电极：电极和电池反应锌电极：Zn(s)Zn2(aq)2e 为氧化反应，是为氧化反应，是阳极阳极、负极负极; 氢电极：氢电极： 2H(aq)2eH2(g) 为还原反应，是为还原反应，是阴极阴极、正极正极；电池反应：；电池反应： Zn(s) 2H(aq) Zn2(aq) H2(g)将正极用将正极用Cu 板及板及CuSO4溶液替代，得到铜锌原电池溶液替代，得到铜锌原电池(丹尼尔 电池丹尼尔 电池)： （）（）Zn | Zn2(c1)Cu2(c2) | Cu（）（）电池反应：电池反应： Zn(s)Cu2(aq) Zn2(aq) Cu (s)（）（）Zn | Zn2
8、(c1)H(c2) | H2(p),Pt（）（）?电池装置用电池装置用电池图示电池图示表示为：表示为：6-1 化学电池导电机理和法拉第定律化学电池导电机理和法拉第定律?法拉第定律：在电极界面上发生化学变化物质的质 量与通入的电量成正比。法拉第定律：在电极界面上发生化学变化物质的质 量与通入的电量成正比。6-1 化学电池导电机理和法拉第定律化学电池导电机理和法拉第定律Qm MezMz+ + +AezAz (6-1-1) BBBBB MmzFnzFFzQ= = =F法拉第常数法拉第常数 m电极上发生反应的物质的质量电极上发生反应的物质的质量z为得失电子数 。若通入的 电量为为得失电子数 。若通入的
9、 电量为 Q，电极上发生反应的 进度为，电极上发生反应的 进度为，则有：，则有：法拉第常数在数值上等于法拉第常数在数值上等于1 mol电子的电量。已 知电子电量为电子的电量。已 知电子电量为1.602210-19 C F=Le =6.0221023mol-11.602210-19 C =96484.6 Cmol-1 96500 Cmol-1?法拉第定律法拉第定律6-1 化学电池导电机理和法拉第定律化学电池导电机理和法拉第定律例例6-1-1、通电于、通电于Au(NO3)3溶液，电流强度溶液，电流强度 I=0.025A，析出，析出Au的质量为的质量为1.20 g，已知，已知 M(Au)=197.0
10、 gmol-1。 求： 通入电量。 求： 通入电量Q； 通电时间； 通电时间t； 阳极上放出氧气的物质的量。； 阳极上放出氧气的物质的量。?法拉第定律法拉第定律6-1 化学电池导电机理和法拉第定律化学电池导电机理和法拉第定律6-1 化学电池导电机理和法拉第定律化学电池导电机理和法拉第定律例例6-1-1、 通入电量、 通入电量QAue3Au3+mol1009. 6mol10 .19720. 13AuAuAuAuAu = = =Mmn C1763C9650031009. 63= zFQ 通电时间 通电时间t：s1005. 7A025. 0C17634=IQt 阳极上放出氧气的物质的量 阳极上放出氧
11、气的物质的量+H3O43e3OH2322mol104.57mol1009. 643 4333 AuO2=nn6-2 强电解质溶液的活度及活度系数强电解质溶液的活度及活度系数一、离子的平均活度和平均活度系数一、离子的平均活度和平均活度系数对任意价型电解质对任意价型电解质B BBlnaRT+=+=+=)/()/(bbbbaaaB+ += =aaaBbB+bB-bB( () )+=+=+=+=aaRT ln B)/()/)(+= =bbbbz-zAMAM+ + +=+=+ a )/(bb 定义： 离子平均活度离子平均活度系数离子平均质量摩尔浓度定义： 离子平均活度离子平均活度系数离子平均质量摩尔浓度
12、一、离子的平均活度和平均活度系数一、离子的平均活度和平均活度系数( () )/(BbbbaaaaB+=(6-2-1)()/()(11BBbbb+=1)/()/(+bbbbBBdef/bb adef1)(+aa+ += = def1)(+一、离子的平均活度和平均活度系数一、离子的平均活度和平均活度系数)()/(BbbbaaaaB+=例例8-1-1：z-z价型电解质价型电解质 NaCl，ZnSO41-2(2-1)价型电解质价型电解质 Na2SO4，CaCl23-2价型电解质价型电解质 Al2(SO4)3( () )22 BBBbbaa+=+( () )334BBBbbaa+=+( () )5510
13、8BBBbbaa+=+?二、离子强度及强电解质溶液的离子互吸理论二、离子强度及强电解质溶液的离子互吸理论?离子氛 这是德拜离子氛 这是德拜-休克 尔理论中的一个 重要概念。认为 在溶液中，每一 个离子都被反号 离子所包围，由 于正、负离子相 互作用，使离子 的分布不均匀。休克 尔理论中的一个 重要概念。认为 在溶液中，每一 个离子都被反号 离子所包围，由 于正、负离子相 互作用，使离子 的分布不均匀。二、离子强度及强电解质溶液的离子互吸理论二、离子强度及强电解质溶液的离子互吸理论式中式中bB是离子是离子B的真实浓度（若是弱电解质，应乘电 离度）。的真实浓度（若是弱电解质，应乘电 离度）。I 的单位：的单位：molkg-1大量实验事实表明，大量实验事实表明，影响离子平均活度系数的 主要因素是离子的浓度和价数影响离子平均活度系数的 主要因素是离子的浓度和价数。1921年，年，Lewis提 出了离子强度的概念，表示离子相互作用的强度。 当浓度用质量摩尔浓度表示时，离子强度提 出了离子强度的概念，表示离子相互作用的强度。 当浓度用质量摩尔浓度表示时，离子强度 I 等于：等于： = =2 21 BBzbI(6-2-2)二、离子强度及强电解质溶液的离子互吸理论二、离子强度及强电解质
