第七章电化学1

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1、物理化学 课件第七章第七章 电化学电化学 （一）电解质溶液之（一）电解质溶液之7.1 离子的迁移离子的迁移 2. 原电池和电解池原电池和电解池 电化学过程必须通过电化学池（简称为电池）才能实现，电池电化学过程必须通过电化学池（简称为电池）才能实现，电池可以分为两类：原电池和电解池。可以分为两类：原电池和电解池。 体系通过电极反应自发地将本身的体系通过电极反应自发地将本身的化化学能转变为电能的装置学能转变为电能的装置称为称为原电池，原电池，又称又称为为化学电源化学电源。如图（。如图（a）所示的丹尼尔电池。）所示的丹尼尔电池。 电解池电解池是将是将电能转变为化学能的装电能转变为化学能的装置置。最常

2、见的情况是使原本自发进行的。最常见的情况是使原本自发进行的化学反应逆向进行。如图（化学反应逆向进行。如图（b）所示。）所示。 （a）（b）物理化学 课件第七章第七章 电化学电化学 （一）电解质溶液之（一）电解质溶液之7.1 离子的迁移离子的迁移 原电池：原电池：在图在图a中，虚线框内称为内电路，虚线框外为外电路。中，虚线框内称为内电路，虚线框外为外电路。 内电路导体为电极内电路导体为电极Cu(+)、Zn(-)和电解质溶液和电解质溶液 (a) (b)物理化学 课件第七章第七章 电化学电化学 （一）电解质溶液之（一）电解质溶液之7.1 离子的迁移离子的迁移 外电路：外电路：e e 导电，电流导电，

3、电流i i由正由正负；电子负；电子e e由负由负正正 内电路：内电路：离子导电离子导电+ +电极反应电极反应 ，阴离子，阴离子阳极阳极， 阳离子阳离子阴极。阴极。电极是电子得失场所，即发生氧化电极是电子得失场所，即发生氧化-还原的地方还原的地方 (a) (b)物理化学 课件第七章第七章 电化学电化学 （一）电解质溶液之（一）电解质溶液之7.1 离子的迁移离子的迁移 从整体结构看，从整体结构看，多孔滤芯膜（允许离子通过）将电池分为两部分：多孔滤芯膜（允许离子通过）将电池分为两部分： (a) (b)阳极阳极（负极）：一部分由（负极）：一部分由Zn电极及其相应的电解质电极及其相应的电解质ZnSO4构

4、成；构成； 阴极阴极（正极）：一部分由（正极）：一部分由Cu电极和相应的电解质电极和相应的电解质CuSO4构成；构成； 两个电极与相应的电解质构成一完整的电池（或电解池）。两个电极与相应的电解质构成一完整的电池（或电解池）。 物理化学 课件 为了使为了使Zn极发生还原反应，需要从外电路输入电子，故将极发生还原反应，需要从外电路输入电子，故将Zn接到外电路的低电势端即负极；接到外电路的低电势端即负极； (a) (b)第七章第七章 电化学电化学 （一）电解质溶液之（一）电解质溶液之7.1 离子的迁移离子的迁移 而而Cu则发生氧化反应，需要向外输出电子，故将则发生氧化反应，需要向外输出电子，故将Cu

5、接到外电接到外电路的高电势端即正极。路的高电势端即正极。 电解池电解池 最常最常见的情况是使原见的情况是使原本自发进行的化本自发进行的化学反应逆向进行。学反应逆向进行。如图（如图（b）所示。）所示。 物理化学 课件第七章第七章 电化学电化学 （一）电解质溶液之（一）电解质溶液之7.1 离子的迁移离子的迁移 (a) (b) 外电路电流的方向：外电源外电路电流的方向：外电源正极正极 阳极阳极阴极阴极 电源电源负极负极(导体种类的改变要通过电极反应）导体种类的改变要通过电极反应） 第一类导体导电第二类导体离子导电第一类导体导电物理化学 课件(a) (b)第七章第七章 电化学电化学 （一）电解质溶液之

6、（一）电解质溶液之7.1 离子的迁移离子的迁移 在第二类导体中，导电总量是由在第二类导体中，导电总量是由正正、负负离子离子共同承担的共同承担的, , III 阴离子阴离子迁向迁向阳极阳极( (AnionAnionAnodeAnode) )；阳离子阳离子迁向迁向阴极阴极( (CationCationCathodeCathode) )，并分别在并分别在阳极上阳极上发生氧化、发生氧化、阴极阴极还原反应。还原反应。 物理化学 课件 为了保持整个回路中电流的连续性。如图（为了保持整个回路中电流的连续性。如图（a）、（）、（b）所示，）所示，在回路中任一截面上，无论是金属导线、电解质溶液还是在极板与在回路

7、中任一截面上，无论是金属导线、电解质溶液还是在极板与溶液的界面上，在相同时间内，必然有相同的电流通过。溶液的界面上，在相同时间内，必然有相同的电流通过。 (a) (b)第七章第七章 电化学电化学 （一）电解质溶液之（一）电解质溶液之7.1 离子的迁移离子的迁移 物理化学 课件无论是原电池还是电解池，其共同特性是：无论是原电池还是电解池，其共同特性是： 当外电路接通时当外电路接通时,在电极与溶液的界面上有电子得失的化学反应在电极与溶液的界面上有电子得失的化学反应发生，溶液内部有离子作定向迁移运动。发生，溶液内部有离子作定向迁移运动。 (a) (b)第七章第七章 电化学电化学 （一）电解质溶液之（

8、一）电解质溶液之7.1 离子的迁移离子的迁移 物理化学 课件1mol电子电子阴极阴极1molAg+ (AgNO3溶液溶液) Ag1mol(107.868g)沉积在沉积在阴极阴极上上 1mol电子电子阴极阴极1mol(1/2Cu2+) (CuSO4溶液中溶液中) （1/2Cu）1mol(1/263.546g)沉积在沉积在阴极阴极上上 第七章第七章 电化学电化学 （一）电解质溶液之（一）电解质溶液之7.1 离子的迁移离子的迁移 物理化学 课件第七章第七章 电化学电化学 （一）电解质溶液之（一）电解质溶液之7.1 离子的迁移离子的迁移 此外，不管是电解池还是原电池、不管是多个电化学装置串联此外，不管

9、是电解池还是原电池、不管是多个电化学装置串联起来的反应还是同一电极上的平行反应，法拉第定律都适用。起来的反应还是同一电极上的平行反应，法拉第定律都适用。 因此，通过串联的电化学装置，因此，通过串联的电化学装置，可以设计出用于测量电路中所通过可以设计出用于测量电路中所通过电量的装置，这种装置称为电量的装置，这种装置称为“电量计电量计”或或“库仑计库仑计”。常见电量计有。常见电量计有“银电量银电量计计”、“铜电量计铜电量计”、“气体电量计气体电量计”。 物理化学 课件第七章第七章 电化学电化学 （一）电解质溶液之（一）电解质溶液之7.1 离子的迁移离子的迁移 当当 时，根据法拉第定律有：时，根据法

10、拉第定律有： 196500CQF96500=1mol1 96500QzF由反应进度的定义可知：由反应进度的定义可知： BAgAgB= ,1 11molnn 即当有即当有1法拉第电量通过电路时，银电量计中就有法拉第电量通过电路时，银电量计中就有1mol的的Ag+还原还原为为Ag析出。析出。 例例7.1 在电路中串联有两个电量计，一个银电量计，一个铜电量在电路中串联有两个电量计，一个银电量计，一个铜电量计。当有计。当有1法拉第的电量通过电路时，问两个电量计上分别析出多少法拉第的电量通过电路时，问两个电量计上分别析出多少摩尔的银和铜？摩尔的银和铜？ 解：（解：（1）银电量计的电极反应为）银电量计的电

11、极反应为 -Ag +eAg， =1z物理化学 课件（2）铜电量计的电极反应为）铜电量计的电极反应为 第七章第七章 电化学电化学 （一）电解质溶液之（一）电解质溶液之7.1 离子的迁移离子的迁移 2+Cu+2eCu z=2，当当 时，根据法拉第定律有：时，根据法拉第定律有： 196500CQF965000.5mol2 96500QzF由反应进度的定义可知：由反应进度的定义可知： BB= 1 0.50.5molCuCunn 即当有即当有1mol的法拉第电量通过电路时，铜电量计就有的法拉第电量通过电路时，铜电量计就有0.5mol的的Cu2+还原为还原为Cu析出。析出。 物理化学 课件第七章第七章 电