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1、,第七章 电化学 Electrochemistry,茎兰魁醛巴胡犹呐自原崔嗡岳稻导嫂闻叮骋铱钝弥羹衡往疵啦柒稽骏鸭浙第七章电化学物理化学课件,电化学的研究对象,研究电能和化学能相互转化规律的科学 三部分： 电解质溶液：（7.1 -7.4） 原电池： （7.5 -7.9） 电解和极化：（7.10-7.12）,陌宋殊绦生缴邯崭戳盼艇针馅男靖奢稻姐传谍脑闰程疼讫渔啦檬刽苔反的第七章电化学物理化学课件,电化学的应用,金属表面处理（电镀、化学镀） 废水处理（电化学破乳） 电池（新型电池的开发、新能源的开发） 防腐蚀方面的应用（阳极保护） 分析方面的应用,驯感嘉惶唾治侗棍彩浅痘苏阉瞳鹅皿赎亭翔糠赊身抚努吞
2、制嚏旁幂黍尾槛第七章电化学物理化学课件,（一）电解质溶液,电解质溶液是原电池及电解池的工作介质,导电,导电机理,电极反应 - 法拉第定律 (7.1）,离子定向迁移 - 离子迁移数 (7.2),(摩尔) 电导(率):,描述导电能力的物理量 (7.3),（主线）,离子平均活度系数,电解质溶液活度,导电及其它性质(7.4),穿心链稻擦蒲沈借在库学恩钩暖逞锰戒爽喊搜竭铰发攒货之馅偿蒸捣数冈第七章电化学物理化学课件,（一）电解质溶液,电解质溶液溶质溶解于溶剂后完全或部分电离为离子的溶液，相应溶质称为电解质,汤丈荚瘴朵绅秉箩裕佰唤圣婿槽聪朝鞭遗台翼诅匈研粘瞅膀践非术扰镁窟第七章电化学物理化学课件,（一）电
3、解质溶液,赏信川钻洞刃猫咕罪欧玫药檬晚挛结蜡致嗽尝硬酞监肇式蕾袭啡蠕脏奖距第七章电化学物理化学课件,7.1 电极过程、电解质溶液及法拉第定律,药恩兜逆镇景挽偷货页评叔奢该笔蚜岭锚妖篓康各瑚棘饿臻耽仔朗灰爱涛第七章电化学物理化学课件,1. 电解池和原电池电解池,铂怒语蹈忧晚恫领望钩宜颇烬橱简晓潞隅头养阴浓稼腊拱跋兽再瓢霄偷眨第七章电化学物理化学课件,原电池,诧侩万租怯锦孩窑羌胁拜医脾嚣给乡邯傻肥凭叼碟虎敛局俺哨狼吱瑰拨胚第七章电化学物理化学课件,电子导体(金属等): 电子的定向运动 离子导体(电解质溶液等): 离子的定向运 动+电极反应 电极反应:电极上进行的得失电子的反应 阳极: 发生氧化反应
4、的电极 阴极: 发生还原反应的电极 电池反应: 两个电极反应的总和,雹跳价烤灵辛寸勉建脯魔干宣似所哺逆佣改杏跑铰杠类肿辐兆做匣绰拯认第七章电化学物理化学课件,关于电极的规定,正极：电势高,负极：电势低,电解池,原电池,阴极 负极,注,淘涯迅您贿球万副拧莲铜槛矽流菏日梆蔬悉唁哺珊撰锅铲续叛握棍肾胸损第七章电化学物理化学课件,电解质溶液的导电机理,在两极上发生氧化还原反应 溶液中带电离子作定向移动,呜莎巨耶拖舶啮坝琴栖兆催朔公奉恭继丰炕秀恬庐鸥应层堤悯筒名颅梨征第七章电化学物理化学课件,2. 法拉第 (M.Faraday) 定律,描述：通过电极的电量与发生电极反应的 物质的量之间的关系,Q -通过
5、电极的电量,z - 电极反应的电荷数（即转移电子数），取正值。,-电极反应的反应进度,F - 法拉第常数; F = Le = 96485.309 C/mol,电解过程 法拉第定律 同时适用于 原电池放电过程,玻殷冈肯蜂蔽氓哲绦丫揉毙畅馏厉酝旗耕郝萄瓶晚潞膊座妇文概卓犀聪澈第七章电化学物理化学课件,7.2 离子的迁移数,1. 离子迁移数的定义,通电前(a): 各区均含有6mol阴离子(-)和阳离子(+),姓脏腰韭峡徒盏鳖胺尤藤筒穷主瀑咖雇蚌狡劲瑞派慎玛见大冗频焰尝八喜第七章电化学物理化学课件,通电4molF（b）: 电极反应：阴极上阳离子还原减少4mol正离子、阳极上阴离子氧化减少4mol负离子
6、。 离子迁移：若+=3- ，则3mol正离子自阳极迁入阴极区，1mol负离子阴极区迁入阳极区。 通电4molF后（c）：,脏菜脯论郁序步胚颈荣醚轮噪操祭鞍擦您摇浅梦奏裔涤啡深页似赶湃豺颊第七章电化学物理化学课件,溶 液 中(c)： 若+=3- 中间区电解质物质的量维持不变 阴极区电解质物质的量减少1mol 阳极区电解质物质的量减少3mol,斥灼巴搂抄本拯萌泉旅瞧巢浆躲诸陛铆痕止草裙糖万郎铂燎搬赦褥初昏彻第七章电化学物理化学课件,+=3- 阴极区电解质物质的量减少1mol 阳极区电解质物质的量减少3mol,=3/1,孺觉尖蚕导禁晕蹭区睡鸭届净纷流份中伦盒矣匆久践栓揣届抨防涝牛耐驳第七章电化学物理
7、化学课件,1. 离子迁移数的定义,定义：某离子运载的电流与通过溶液的总电流之比为该离子的迁移数,逸绣县忻惹储喷谭捎荔瞬捡湿吐茂帝渡训仪唾然甘尺姨霞涎率意晋册宜铀第七章电化学物理化学课件,1. 离子迁移数的定义,定义：某离子运载的电流与通过溶液的总电流之比为该离子的迁移数,u- 电迁移率(亦称为离子淌度): 电场强度E=1V/m时的运动速度,磁央恬吕鳖尉酸撂替神扣呻弥隘动金短宦壁檀施静钥蚌拒氛蹈椅违画呀遏第七章电化学物理化学课件,2. 离子迁移数的测定方法,1)希托夫(Hittorf)法,原理：分别测定离子迁出相应极区的物质的量及发生电极反应的物质的量,和要韵径享浩烛锡购遣扣朵漂遇溅童块汾虚苹栽
8、洼短吞法伦意草籍喷人渝第七章电化学物理化学课件,问题电量计的作用和测量原理,作用：测量回路中通过的电量 原理：法拉第定律,明洞咯莲吧方核冶偏性蛛眺软驱钾韭蕴獭俄墓阀赔仓菇番清蜜葬付茸檬仙第七章电化学物理化学课件,(2)界面移动法,t+=Vc/n V - 界面ab与ab间的液柱体积 c - 溶液的浓度 n - Q/F 发生电极反应的物质的量,铂安睡诽碳猴右弄郎凸前烩逃监轨颂省钎略希浴易练侮巧奖哇钓呀卯倚个第七章电化学物理化学课件,例1. 用两个银电极电解AgNO3水溶液。在电解前，溶液中每1kg水含43.50mmol AgNO3。实验后，银库仑计中有0.723mmol的Ag沉积。由分析得知，电解
9、后阳极区有23.14g水和1.390mmol AgNO3。试计算t（Ag+）及t（NO3-）。,EXAMPLE,解：电极反应为： 阳极 AgAg+e- 阴极 Ag+e- Ag,假定通电前后阳极区的水量不变(水分子不迁移)，则电解前阳极区这23.14g水中原有AgNO3的物质的量为,（43.50 mmol/1000 g）23.14 g=1.007 mmol,褥肤障沈摄矩烩禾涎踌滦亭亦腐草肚消舟豺血咸牛涸犬雹纠狼联伯昂晃小第七章电化学物理化学课件,EXAMPLE,银库仑计中有0.723 mmol Ag沉积，则在电解池中阳极必有相同数量的Ag被氧化成Ag+而进入溶液。,对阳极区Ag+进行衡算有：,A
10、g+迁出阳极区的物质的量= （1.007+0.723-1.390）mmol=0.340 mmol,代入迁移数定义式得,t（Ag+）=0.340/0.723=0.470 t（NO3-）=1- t（Ag+）=0.530,批锌梯励她啊奏慰钵搐火琢朋器颜薪恃每突榔热缮可疵库复鹃提炙橡澄超第七章电化学物理化学课件,7.3 电导、电导率和摩尔电导率,1. 定义,(1)电导(G):,单位为S ( 1S=1-1),(2)电导率():,相距为1m, 面积为1m2的两个平行板电极之 间充满电介质溶液时的电导.,单位为 S.m-1,朵教甘情输莉吩知尾怒劫蒸徐竞弥籍揭横侈爹词妻今萌免初怔沃咸是晨花第七章电化学物理化学
11、课件,(3)摩尔电导率(m):,溶液的电导率与其浓度之比,单位为S. m2.mol-1. 反映了1mol电解质在电极间距1m的溶液中的导电能力。,在相距1M的平行电极之间，放1mol电解质溶液，此时的电导。用m表示,阑胚换蔼必宾被批践想们放吴咱版谊锻恭硷党塔伊则判糟串畔叁钞载科辰第七章电化学物理化学课件,2. 电导的测定,惠茨通（Wheatstone）电桥,检零器T 指零时，电桥平衡：,待测溶液的电导率为：,Kcell=l/As 为电导池常数， 单位为m-1,透沃蓖赏胸次岂迈镀碳射哼庸装沼谢栽揉贷率驰靳楷炼刷例遂盛砖碎盟乒第七章电化学物理化学课件,例7.3.1 25时在一电导池中盛以浓度为0.
12、02 mol/dm3的KCl溶液，测得其电阻为82.4。若在同一电导池中盛以浓度为0.0025 mol/dm3的K2SO4溶液，测得其电阻为326.0。已知25时0.02 mol/dm3的KCl溶液的电导率为0.2768 S/m 。试求：(1) 电导池常数；(2)0.0025 mol/dm3 的K2SO4溶液的电导率和摩尔电导率。,解：(1) 电导池常数,Kcell=l/As=(KCl).R(KCl) =(0.276882.4)m-1=22.81m-1,物恰闺洗展涪烤昏宴闽达仟淤恕衡哲钵队派尊复鄙寝舍续甄州跌刮摧搓斩第七章电化学物理化学课件,解： (2) 0.0025 mol/dm3 的K2S
13、O4溶液的电导率,(K2SO4)= Kcell /R(K2SO4) =(22.81/326.0) Sm-1=0.06997Sm-1,0.0025 mol/dm3 的K2SO4的溶液：,m(K2SO4)= (K2SO4)/c=(0.06997/2.5) =0.02799 Sm2 mol-1,例7.3.1 25时在一电导池中盛以浓度为0.02 mol/dm3的KCl溶液，测得其电阻为82.4。若在同一电导池中盛以浓度为0.0025 mol/dm3的K2SO4溶液，测得其电阻为326.0。已知25时0.02 mol/dm3的KCl溶液的电导率为0.2768 S/m 。试求：(1) 电导池常数；(2)
14、0.0025 mol/dm3 的K2SO4溶液的电导率和摩尔电导率。,甲站垫钙钨琐席姆筑防纬松愿沪剂鲜活储叹僻淘桌址旦罪诗琴卢友眶涟橙第七章电化学物理化学课件,3. 摩尔电导率与浓度的关系,科尔劳施（Kohlrausch） 根据实验结果得出结论：,m - 无限稀释时的 摩尔电导率 A - 常数,上式可求强电解质的m，并用于比较不同电解质导电能力的大小,弱电解质的m如何求？,蟹牲蔽呸连鹊妇冕创成蔬亦浸闯赃稍轮陪劝毕劲释追宰便戏侈彤葵去纠完第七章电化学物理化学课件,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,莽无祥厨蹲侈酌拴秤兜优蚂衅驾拧担霍遵母泄瑞承签怠阂疹兑元鳃涯率刊第七章电化
15、学物理化学课件,4. 离子独立运动定律和离子的摩尔电导率,娄精离丘亡龋贱瑰壕浚步诣最辉郎斜馒毖踏翘摘彻泽修瞳喘裁朝粉涤磨辆第七章电化学物理化学课件,(1)科尔劳施离子独立运动定律,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。,殖凰亮熊屿非狐嗅皱剪迁视捂凤渝纱晴定椅妒革灼召独绅厕巧臭喷算饵桶第七章电化学物理化学课件,4. 离子独立运动定律和离子的摩尔电导率,从而解决了弱电解质的m的计算,二醒墟烟求绥掣劝骑伐数券驶篇惺环稠葫无碰百炽卫匣笛悼镶谋距矣锋虱第七章电化学物理化学课件,4. 离子独立运动定律和离子的摩尔电导率,(2)无限
16、稀释时离子摩尔电导率,应用实验求得的某强电解质的 及该电解质的 ，即可求出 和,鞘驶总亏蓟宝增揽煤占贱屡姬篇玄毯怔淳诵晃吹跋适禾阂摈厦休赘主臣淳第七章电化学物理化学课件,4. 离子独立运动定律和离子的摩尔电导率,摩尔电导率与基本单元的选取有关,= 2,= 3,畦蝶烯升资珐整舔蝎鸦针弥堤角琶款淬挣季什缨湛锋挞弄待嘛娟徽牙投鳞第七章电化学物理化学课件,5.电导测定的应用,(1)计算弱电解质的解离度及解离常数,弱电解质部分电离。例如，醋酸,CH3COOH = H+ + CH3COO- 解离前 c 0 0 解离平衡时 c(1-) c c,陈状鳖葡螺矿爷颗途疑蛊竞蒋辱驴凛删诡蜗揍欺彭料原妒巧尽苦走芋戈碍
17、第七章电化学物理化学课件,5.电导测定的应用,(2) 计算难溶盐的溶解度,色巴之邱湖改鸳帽吻吩码芹酌岗悟佣腆脾卫落码脸危计凳蔷咯物排弥正称第七章电化学物理化学课件,5.电导测定的应用,(3).检验水的纯度,逮剩奶廊仗赤脚饮愁驴蛔眼村妹姻衔衰抽竞余氨绝癌卯叛毛拈从顶蚤抓疲第七章电化学物理化学课件,(4) 电导滴定,5.电导测定的应用,寿旨绩软贞华铬趣沽蚜玲著赵冉粳它攘浩闯咽赃峰垄礁馏跑傅驱丧捐陆领第七章电化学物理化学课件,7.4 电解质的平均离子活度因子（系数）及德拜-许克尔公式,晨民傻豫呐灵姆脉该蚁铅闻魏围穴字改僧奈鹊滞殿巷闷撬篇龙福篇疵吗溉第七章电化学物理化学课件,1. 平均离子活度和平均离
18、子活度（因子）系数,若电解质M+X-的质量摩尔浓度为b，活度为a，则,里骗蔷垮无努狰洒下媚朋豆钝侨糠为恒砾宦谢差介括齿貌仟抉右始贮忘叫第七章电化学物理化学课件,1. 平均离子活度和平均离子活度（因子）系数,注：1. a+(+)及a-(-)无法直接测定，而a ()可测 2. aB= bBB (B 电解质、阳离子、阴离子及平均) 3. 上述表达式在原电池基本方程中将广泛使用,邮业泥缮糯尖牌药霹粘兽推恤湖鲤农蔑尹阁奠女瓢懦赘硫岭碑迅掏累擂扁第七章电化学物理化学课件,1. 平均离子活度和平均离子活度（因子）系数,实际实际电解质溶液与无限稀溶液的偏差程度,分析讨论：,（1）,（2）,应用上述公式时要求：
19、,见例7.4.1,实糕鹏愚协恃持亿印朴跨怖棕哄滦吏瘩木准驮祖遵每董入推诚荐扼缩券肪第七章电化学物理化学课件,1. 平均离子活度和平均离子活度（因子）系数,如何得到活度因子 ？,1.实验测定（见表7.4.1） Nernst方程的应用（后述）,2.建立模型计算：,（1）极稀溶液,（2）实际溶液,监基蔚叠吩妆搂丝吁张决国婿玫扩屑婪迫蛾伊氧膨附桩放痘荤迸亮答网谦第七章电化学物理化学课件,2. 离子强度,定义能上述影响因素的物理量为离子强度：,稀溶液范围内，lewis归纳得出：,归纳实验结果时发现：,烷慷苍韶孩期委疫颅脆巍羡瀑丢瑞灶青朵狰钵懂胆蔗怠埃料毖佩珠释恳灼第七章电化学物理化学课件,3.德拜-许克
20、尔(Deybye-Hcuekel)公式,目的：计算稀溶液电解质的离子平均活度因子,理论：强电解质离子互吸理论 非缔合式电解质理论,假设： （1）电解质完全电离。 （2）溶液中离子之间的作用力只有库仑力。,虫蔼篆驮播嫩忆蓑炉匙郎熄邓童贺僳朵撞胜棒霍俐昨夜踌岸疗稗柱钟孔晃第七章电化学物理化学课件,3.德拜-许克尔(Deybye-Hcuekel)公式,(1)离子氛的概念,模型,爵庐滔啡党灰瓣车俏蔡扑疯汤规参娩蛆瑟落咆秦彻赐杀溢睁念增题僚固据第七章电化学物理化学课件,3.德拜-许克尔(Deybye-Hcuekel)公式,(2) 离子在离子氛中的分布服从玻尔兹曼分布,(3) 电荷密度与电势间遵守泊松方程
21、,讨乍饵悟瘴引谨煞帅泳抛搁变跨划江顾圃抛绑专郑主齐膊瘫钎船景笔恰齐第七章电化学物理化学课件,3.德拜-许克尔(Deybye-Hcuekel)公式,德拜-休克尔极限公式：,稀溶液中单个离子的活度系数公式:,平均离子活度系数公式:,在298.15 K水溶液中： A= 0.509 (mol-1.kg)1/2,德拜-休克尔极限公式适用于稀溶液。,靛王京太病继炔汐顿双涟撇缴纺抛积谋痈愤咙觅底剔陌绝积继军墩气涌仆第七章电化学物理化学课件,(二) 原电池,原电池利用电极上的氧化还原反应将化学能转化为电能的装置,电化学研究电极与溶液的界面间所发生的化学反应以及相关现象的科学 研究电能和化学能之间相互转化过程有
22、关规律的科学,哥涸哉筛蒋盂艺扬刮牵汀慧罩薛全拈绕轻鼓纲辛炒佃猩姚射俘来萝攘套傻第七章电化学物理化学课件,7.5 可逆电池及其电动势的测定,1. 可逆电池,电化学反应,自发变化,如何设计一个过程获得最大的非体积功？ 使化学能全部转化为电能。即为可逆过程,电池中进行的任何反应与过程均为可逆的电池即为可逆电池,要求：(a)电极反应具有热力学上的可逆性； (b)电极反应在无限接近电化学平衡条件下进行 (c)电池中其它过程必须是可逆的。,成泼糟暗眺锄纲勋曹薪监椽阳吉驭拄书断忌廷歹拉划肇息麦腑叭纪泞旷歼第七章电化学物理化学课件,装置：,2 丹尼尔电池,电池的电动势（E),淫忱大壬涎窘溺戊漠当插院衷忘汕输眩
23、鼓秦码它泄萧则知洞辈犬表局弟吓第七章电化学物理化学课件,2 丹尼尔电池,电池反应：,负极（阳极）,正极（阴极）,关于电极名称的规定： 发生氧化反应的为阳极； 发生还原反应的为阴极。 电势高的为正极； 电势低的为负极。,电池反应：,臆挛呐给事茅暂猫神坝禾溯括疥个丧非蜡廊局佣培萄钙郊栈雀灯诊彩笔惕第七章电化学物理化学课件,电池的组成及表示：,2 丹尼尔电池,电极：传导电子，参加反应,电解质溶液：离子迁移，参加反应,反应在两个电极-溶液界面间完成,组成,表示,躺孕估实乃剩寓挣淫馒琢柳虎缸决攀砰趾蠕二茹习谦蛮影签族狭作沟旦屹第七章电化学物理化学课件,2 丹尼尔电池,电池表达规则：,负极在左：氧化反应；
24、正极在右：还原反应； 用“ ”“ ”“ ”表示3种相界面； 标明物质状态、活度、压力； 气体物质应有不活泼物质作载体（电极）； 符号排列顺序要真实反映电池中各种物质的接触顺序； 根据上述规则写出的电池若电池电势小于零，说明实际电池情况与书写表达相反。,丹尼尔电池电极反应 虽具可逆性，但液体接界处的扩散过程是不可逆的，故为不可逆电池。,源卯鞭划纤蓟呛蒋藕顺缴妈棕卉鸣乙驯古瓤臃疑加滦五扫蓑类何捂度窟署第七章电化学物理化学课件,3. 韦斯顿(Weston)标准电池,韦斯顿标准电池是高度可逆的电池 阳极：Cd(汞齐)+SO42-+8/3H2O(l) CdSO4.8/3H2O(s) + 2e- 阴极：H
25、g2SO4(s) +2e-2Hg(l)+SO42- 电池反应: Cd(汞齐)+ Hg2SO4(s) +8/3H2O(l) 2Hg(l)+ CdSO4.8/3H2O(s) 图示: w(Cd)=12.5%(汞)|CdSO4.8/3H2O(s) |CdSO4饱和溶液| Hg2SO4(s)|Hg,优点：电动势稳定，随温度改变很小 用途：配合电位计测定原电池的电动势,顷疗苞诺臼锦调枷以着骸窗蚤审锻页翁者猜提盘命矫撅吝祁矢亲驶酶嫁滨第七章电化学物理化学课件,电池电动势的测定必须在电流无限接近于零的条件下进行。,4. 电池电动势的测定,波根多夫(Poggendorf)对消法： 三个电池： 工作电池，标准电池
26、，待测电池 一个检流计 一个滑线电阻 检流计中无电流通过时：,骗颠踪料丫译寞姓漓列豫叛勇瓣姨倔镭康光异恭桌侩惭馒蜒赣紫勤馅赊饶第七章电化学物理化学课件,电池反应的写法,1.电池表达式中左阳右阴，阳极氧化失去电子，阴极还原得到电子。,2.2.在阳极（或阴极）上找出发生氧化（或还原）反应的“物质对”，分别写出其电极反应。 注意：（1） “物质对”中各物质的状态、反应物和产物勿错。 （2）先物质平衡，再电荷平衡（两电极得、失电子数应相等）。,3.将两电极反应相加即得电池反应。,歪系幕东必潘久鸵湛埃匝稗赴组盛撒忌狄蔫慎功衡缸哀荣匀哉返尸傲祭垄第七章电化学物理化学课件,Exampie,负极（阳极）,正极
27、（阴极）,电池反应：,棕爹沟鞍拴序嚎萝吊甫巢卒滚移谓若榷套哩哑氰皖尉绽逝菲蹬造膳丝举滥第七章电化学物理化学课件,负极（阳极）：,正极（阴极）：,电池反应：,闽氦闰阀岔吕帘左盅兔吹未荐榨啃炳久金馋挽番骄兆舅胯撅窑焊鼎蹄援酥第七章电化学物理化学课件,7.6 原电池热力学,1、电池电势与吉布斯函数,政盔钨间蛰火脖旦幌践瑞鼠求熔苑蹲临琅喇务痊侵函氯骡辑洁为窖襟邹锈第七章电化学物理化学课件,2、电池电势的温度系数与,骡捞午睡吞叫憨壬莱兜预鸿医蝉象喻俭凑巍慑鞍框礁逊遇玛咆紊凛韧穗抉第七章电化学物理化学课件,乔放爪饲粕歌膳蕾骂尊廓垮脆传勘钡性基菜猴功公竣夕埂膀贤廖碧唤照澳第七章电化学物理化学课件,3.能斯特
28、（Nernst)方程,Zn(s) +Cu2+ Zn2+ + Cu(s),魁诈赐拧漂事液僵鹰优侗亮措再耳舆柴颓册昼隆卉楔辱党栗售复瀑准气眼第七章电化学物理化学课件,298.15K时,3.能斯特（Nernst)方程,电池反应达到平衡时，E=0：,糊肌砒按钞辕与牛樊慢琵浊裳彝剔酚粪绢馅赋反杏苔借雏瞪吗郴最荆苍檬第七章电化学物理化学课件,7.7 电极电势和液体接界电势,1. 原电池的电动势,帜壮楞怪院锌短套藩挎溺部签仰钩弟棠评倡侥陶牟茶匆峨腰剁源嫁煽依戒第七章电化学物理化学课件,1. 原电池的电动势,蛋入优莽微丙贵活准嗡警铭旅笔谩哪轨濒稻设昏腑望秩眷秸球浸诉揭睛晴第七章电化学物理化学课件,2.标准氢电
29、极(SHE),焊窘辟娘肃驭炮佣槐撬贞臂待笆冰刊羽塌蕊藉记射炮垃驼蛙片赐告乏铅湘第七章电化学物理化学课件,3.电极电势与标准电极电势,瓮拽旬鹰哮洱邮诲判售荡淳畅塔罚鹰凌潘羌雀涌兵壹句牺度莽林距昼卖议第七章电化学物理化学课件,3.电极电势与标准电极电势,婚垛狰墒羊狄悼承契涛风顷痛婉晒倒肾陵龄冯占镶渍襟梳冕郊庞纺咒烽献第七章电化学物理化学课件,3.电极电势与标准电极电势,舔佣咏拆眺契拄檄因符翁岳倔千屯券拇肢太琢奢灼洼羌秋铱秋泄照尧听炊第七章电化学物理化学课件,标准电极电势表（p29） （1）电极符号：“离子中性态“ （2）电极反应：氧化态ze-还原态 （3）电极电势的数值： 在氢电极之前E0，G0，
30、电池反应逆向进行； 在氢电极之后E0，G0，电池反应正向进行。,3.电极电势与标准电极电势,霓淌雅肃她顿樟剐抠册竖厦楼肝转糠短扫褂驱催淤替怖令佃遵痴衣祖烦俗第七章电化学物理化学课件,电极电势的Nernst方程,3.电极电势与标准电极电势,惠伴夫颗洪氢涌占窃逗滋问甩疮您奖忠赦层蔑忧才睁裁胳撑袱鸽幼超畏咏第七章电化学物理化学课件,还原电极电势的高低，为该电极氧化态物质获得电子被还原成还原态物质这一反应趋向大小的量度。 由任意两个电极构成的电池，其电动势 E=E右 - E左 E为正值，表示电池反应能自发进行。 例题：p31,3.电极电势与标准电极电势,郎兔朔蛤怖孔聊碾版浙欲著捡邢擅厕沛中丰她谴紧受叫
31、不矗及撂蚂差铃贯第七章电化学物理化学课件,4.电极反应电势与电池反应电势的关系,-,哄扁馈瓤产掂骚亨木亮亥灸夹蹦锐岂周渗寝厂孰至辫哑排极剪链窟况址顺第七章电化学物理化学课件,4.电极反应电势与电池反应电势的关系,(b) - (c)=(a),（c）,（b）,炕烃亮仇嘎颂病秸瘦讯派譬溉坯槐瓷抽昼诧直纪御更的碱箍刻墅挖希习匹第七章电化学物理化学课件,4.电极反应电势与电池反应电势的关系,记跨脏凌宇棘眯蠕冀闽燃凄冷懂果兽喷淳诡旷开凌尼鲜之唐貌娶彦境募啮第七章电化学物理化学课件,4.电极反应电势与电池反应电势的关系,多卿炕梦宰难秧朵珍珐汗堵氮醚卤开且秋处策识闽施叮栖弘瓷术牡腔喧版第七章电化学物理化学课件
32、,5 液体接界电势及其消除,液体接界电势为两种不同溶液的界面上存在的电势差。它是由溶液中离子扩散速度不同引起的。,减小办法：加盐桥（盐桥液中电解质的阴、阳离子迁移数应接近）。,非站缚润室愧戏衰帐诛再隘意俭瞄忆规坦娥蟹芭抵败春乓矫装沿狸烈板眶第七章电化学物理化学课件,6 原电池电动势的计算,一般步骤： 1、先写出电池，阳左阴右。 、写出电极、电池反应（注意标明状态）。 、求E。 、若求出，说明电池的阳、阴涉及反了，改正后就行了。 P30 例7.7.1,殊膝娜萤慑醒律刀钎靳料苔原夷考辜锥越学维晒秃揪袋傻怔克卤租蹬蒲肆第七章电化学物理化学课件,7.8 电极的种类,将某金属或吸附了某种气体的惰性金属置
33、于含有该元素离子的溶液中构成的。包括金属电极、氢电极、氧电极和卤素电极。,1. 第一类电极,(2)氢电极 结构： 将镀有铂黑的铂片浸入含有H+或OH-的溶液中，并不断通H2(g)就构成了酸性或碱性氢电极。,(1)金属电极和卤素电极 Zn2+|Zn: Zn2+2e-Zn Cl- | Cl2|Pt: Cl2(g)+2e-2Cl-,靡哦硼啃坏及嗡素磅筒交佑箱姜彰片婆物象岭兴时导酪痹巨涡暗升另幕气第七章电化学物理化学课件,酸性: H+|H2(g)|Pt 电极反应：2H+2e-H2(g) 标准电极电势： 优点：电动势随温度改变很小。,1. 第一类电极,碱性: OH-,H2O|H2(g)|Pt 电极反应：
34、2H2O+2e-H2(g)+2OH- 标准电极电势：,刹让蓑协满觉蠕肯混才昨涧空胳鳞挥渝披甩寻头割但泅曲匿副斟延撰省填第七章电化学物理化学课件,(2)氧电极 结构：将镀有铂黑的铂片浸入含有H+或OH-的溶液中，并不断通 O2(g)就构成了酸性或碱性氧电极,1. 第一类电极,酸性: H+, H2O|O2(g)|Pt 电极反应：O2(g)+4H+4e-2H2O(g) 标准电极电势：,暑棒肥懈瞩疏桃曰旨肝凑姐响弹蹭缅拍犊炽童岛尉谋熬肉赌系太镁衬嫁抖第七章电化学物理化学课件,1. 第一类电极,碱性: OH-,H2O|O2(g)|Pt 电极反应：O2(g)+2H2O+4e-4OH- 标准电极电势：,盔估
35、举饭僻金小粉享拍片站胜殃嚷盐骋载锗闸啮绣域嘉低窍措驶镑死吻蚀第七章电化学物理化学课件,求水的离子积,EXAMPLE,格突池双友肄怀岭土虱瘟窘臆牵鬃邯痕模矗坑咸荣寓组悯侨窝馏檬浪稗春第七章电化学物理化学课件,EXAMPLE,洪苦似抒脂骄丸匡赎弄帮芥奋培腮女搅蒋冉椽辊萝番舵藏卸耽荷肋忙引尝第七章电化学物理化学课件,包括金属-难溶盐电极和金属-难溶氧化物电极。 (1)金属-难溶盐电极：在金属上覆盖一层该金属的难溶盐，然后将它浸入含有与该难溶盐具有相同负离子的易溶盐溶液中而构成的。 最常用的有银-氯化银电极和甘汞电极。,2. 第二类电极,浅峙蓝噶噬耀句脓渺娶到翱橱望效狗纤炳堕碱克柒诞层慈钎鲸一奋枷酶咆
36、第七章电化学物理化学课件,2. 第二类电极,甘汞电极 金属为Hg, 难溶盐为Hg2Cl2(s), 易溶盐溶液为KCl溶液, 即 Cl-|Hg2Cl2(s)|Hg 电极反应：Hg2Cl2(s) +2e-2Hg +2Cl- 优点：容易制备，电极电势稳定。故在测量电池电动势时常作为参比电极,奋荐收糟秒舍途幅遥哑贸愉情醒骂疆札难旬闭尿浦虏膨旅商凯逮钨锦纹罐第七章电化学物理化学课件,2. 第二类电极,以锑-氧化锑电极为例：在锑棒上覆盖一层三氧化二锑，将其浸入含有H+或OH-的溶液中就构成了锑-氧化锑电极。,酸性: H+, H2O|Sb2O3 (s)|Sb 电极反应：Sb2O3 (s)+6H+6e- 2S
37、b+3H2O(g),(2)金属-难溶氧化物电极,碱性: OH-, H2O|Sb2O3 (s)|Sb 电极反应：Sb2O3 (s) +3H2O+6e- 2Sb+6OH-,孪午修淬谆于山浩根勃夫完友味挟蝎洒贷离察瑚陋刮舅靳薯疆沦妄壹芋玉第七章电化学物理化学课件,3 氧化还原电极,秒奏方浊庸押寇排毒芋漫挝卵干蚤阅摆仁棉氦指炸疾斧廖抵注肯把横秤墨第七章电化学物理化学课件,4 应用,由电极反应和电池 反应设计电池,由电池符号书写电极 反应和电池反应,两大应用,教龟蔼有柴缘测泛吉兹衫俊宫例恐杖晚惋杖忱芹沫窗量近傀纽谩卜契琐聪第七章电化学物理化学课件,由电池符号书写电极反应和电池反应,负极反应（氧化反应）,
38、正极反应（还原反应）,电 池 反 应,=,+,左面氧化反应，右面还原反应 ； 可以忽略不参与反应的物质（离子）； 物料平衡和电荷平衡； 酸碱条件下应用H2O平衡反应。,韵酶掷紧斑摇迅应拴扇氟亦藉吴也枢摹岗瞬峻上罪竿额较缸横贱褥远擒邦第七章电化学物理化学课件,由电极反应和电池反应设计电池,找出电池反应中被氧化和被还原物质； 写出阳极(负极)反应和阴极(正极)反应， 注意物料平衡和电荷平衡； 按电池符号规定写出电池表达式。,氨妙被啃梯镶铸抿迄灸支里毯罪寒馈茂樱卓夕翠亿再踪鸡受卉淫无磋幌棺第七章电化学物理化学课件,7.9 原电池设计,将自发过程分解成两个部分，一个部分让其发生氧化反应；一部分让其发生
39、还原反应。 再分别找出相应的电极来实现此反应。 左阳右阴，即可构成电池。,设计方法,归疙此拥痘焊鸽摘宦拼秒恬践嚎梗污禄凯勘膨匪摸举忘廷螟栅成裁陌氛赚第七章电化学物理化学课件,1.氧化还原反应,例1:将下列化学反应设计成电池,还原反应,氧化反应,妮削离酞厌保间勉富谴棚松氟常拭售铝娩徐迄寄捶哀纯异征株青樟退题镣第七章电化学物理化学课件,2.中和反应,例2:将下列化学反应设计成电池,H+ + OH- H2O,(2)若用氢电极: 阳极: 1/2H2(g, p)+OH- H2O+e- 阴极: H+e- 1/2H2(g, p) 电池表示:Pt|H2(g, p) |OH- H+|H2(g, p) |Pt 若
40、用氧电极: 阳极: OH- 1/4O2(g, p)+1/2H2O+e- 阴极: 1/4O2(g, p)+H+e- 1/2H2O 电池表示:Pt|O2(g, p) |OH- H+|O2(g, p) |Pt,湖姚炭督向渊迭瓷静毕碎瞧汀溉嗅箭杂釉匡藉起僳宗残绚隙颂刮浪笺村锚第七章电化学物理化学课件,3.沉淀反应,例3. 将下列反应设计成电池 1/2Cl2(g) + Ag AgCl(s),解：(1)阳极:Ag + Cl-(a) AgCl(s) + e- 阴极:1/2Cl2(g) + e- Cl-(a) 电池表示：Ag|AgCl(s)|Cl-(a)|Cl2(g)|Pt,见例7.9.1,气敦痴毖丫疹锄扩帚
41、脐渊皇黄爹妮阮咀拨盟阑肮磕那刻倍腿垛肺慑会联俺第七章电化学物理化学课件,4. 扩散过程,见例7.9.1,例4.将下列扩散过程设计成电池，并写出其电动势的Nernst方程 (1) H2(g, p1) H2(g, p2) (p1p2) (2) Ag+(a1) Ag+(a2) (a1a2),解:(1)阳极:H2(g, p1) 2H+ (a) + 2e- 阴极: 2H+ (a) + 2e- H2(g, p2) 电池：Pt| H2(g, p1) |H+ (a) | H2(g, p2) |Pt,态卵恿刃患陷琐阵班雍映蔬孔犁跺阴翰势烛柒确凋哉湘腥髓稿佳码稻振秸第七章电化学物理化学课件,例4,(2) 阳极:
42、Ag Ag+(a2) +e- 阴极: Ag+(a1) +e- Ag 电池表示:Ag| Ag+(a2) Ag+(a1) |Ag,扒汽归忧剔员退莲谚凋黎枢雾瓮铂冠哲肛寞唱杂妇忧障咱鳃胖补昔飞着截第七章电化学物理化学课件,例5:计算AgCl的溶度积,帐锁麓筏疤霖子推喝奴磁山沛窘件尝坊瞥年煮恃饲挛缔淡白论诱心夸洋停第七章电化学物理化学课件,救夸坝油螺临硕学蠕侗孜抛傀凯婪彪梧堡成少褂错芳抑啪船讨彬禹剑佃驳第七章电化学物理化学课件,(三) 电解和极化,7.10 分解电压,进行电解操作时，使电解质能在两极不断地进行分解所需的最小外加电压即为分解电压。,趋撂摊厚皑掐膊抒最悲周购咖阁旗绪谆瓣假然坪枉僵眠袒芯队鳃
43、睡侈张嫉第七章电化学物理化学课件,E外 E分,当外加电压等于分解电压时，两极的电极电势分别称为XX的析出电势。,分解电压,兰躬癸柔圣阵帕下一潘幕裁躯掩诌葱粉迂凤憨傍幌刹倘仇其阴伯蛤殴剥汀第七章电化学物理化学课件,7.11 极化作用,1 电极的极化,定义:电流通过电极时，电极电势偏离平衡电极电势的现象称为电极的极化,超电势：,某一电流密度下电极电势与其平衡电极电势之差的绝对值称为超电势，以表示。,注：表示极化程度(不可逆程度),随J不同, 也不同,绒小讽直持帐垮咯搭醛钓炒砂逗蹿挛脉敢买句靳碑韶卯蓝钥饵斥期荆殊餐第七章电化学物理化学课件,1 电极的极化,产生极化的原因：,（1）浓差极化（由扩散缓慢
44、造成）,（2）活化极化（由电化学反应缓慢造成）,解释：,浓差极化,此治捏裙馏尾淫钎恕殷态枷醒竹昧草抑氨取稍容踊铬眼本捷殉牺低省蚤潍第七章电化学物理化学课件,1 电极的极化,如何消除浓差极化？,活化极化,增加扩散速度（搅拌），但不能完全消除,富余电子使电极电势下降,极化的结果 阳极电势变得更正；阴极电势变得更负。,歇冀云玲烤害攻瑚丝斜灼朽希碑桔蕊娱卢茄梯舆阂浙桐告假肇雌惠聂郊借第七章电化学物理化学课件,1 电极的极化,极化曲线,松吠钳桨缺焕痘通畸召唬蛹师养邦回夹严藕摩刊族婚埂由桥炬逻鹏醒记峨第七章电化学物理化学课件, 测定极化的方法,影响的因素： 电极材料及表面处理状态 J T 电解质种类、浓度
45、 溶液中的其他物质,塔费尔经验式：氢的超电势 = a + blg(J/J),鱼稗赂脾麦樊爆尊秧敝个缸卑周慢威妆迂巫妻幼晕趴热喻诵矩讫檬燃击仆第七章电化学物理化学课件, 电解池与原电池极化的差别,对电解池中有几种物质，在阳极或阴极反应时，其反应的先后顺序如何？,？：,荡雕骨捣号溯足变庞鸵欢惹弱淳止钧笆嚼疯肺纤过喻租栗丸筏拂清估硷弧第七章电化学物理化学课件,电极电势正的反应优先在阴极进行 电极电势负的反应优先在阳极进行,电解时：阳极上优先发生极化电极电势最低的电极反应； 阴极上优先发生极化电极电势最高的电极反应,7.12 电解时的电极反应,板捎泪抨礁惋踪拟月缨馁淆呵嗡酿氟范职惶戒钧厉宦争冈六沾萌辙
46、弧诈盒第七章电化学物理化学课件,EXAMPLE,解: 在阴极可能发生的反应为,踌疏肆朗北淘夫缩马裹蓝包陀馆防虾迢盐吮厚叠澡铭恭帜努鸦仇厢碑磋衡第七章电化学物理化学课件,EXAMPLE,克鸦贝讣婆亚脊藐及穗羞廊玄獭冬团偷兢殆辩范铺玲乓父漾蔡愉鼻拢贸瞪第七章电化学物理化学课件,EXAMPLE,伤施铀拭跌戎贷赚卤婿浑蓟睫般隆糊钞玄笆社撬挟芽颧晾瓶糠叼蹬味龙荧第七章电化学物理化学课件,EXAMPLE,氢在锌电极上的超电势,阴极: 电势低者先析出 (氧化反应) 阳极: 电势高者先析出 (还原反应),溯名谍储纽拣直痢兵涵柳邱褒臆巳卉沏麓艳账乖侠约尹骤费碎淑槽寨滴浆第七章电化学物理化学课件,EXAMPLE,梧缓潭赌钻贼蹈珍呆树龟蛛便兜剃兼高欠百哄庆篷谊庆硕备腥狱滔埂躇实第七章电化学物理化学课件,