第十一讲《电化学》
第十一章 电化学基础1
Zn 极
Zn —— Zn2+ + 2 e
（ 1）
电子留在 Zn 片上，Zn2+ 进入溶液，发生氧化
Cu 极
Cu2+ + 2 e —— Cu
（ 2）
通过外电路从 Zn 片上得到电子，使 Cu2+ 还原成 Cu，沉积在 Cu 片上。
Zn —— Zn2+ + 2 e
Cu2+ + 2 e —— Cu
（ 1）
价，将从化学式出发算得的化合价定义为 氧化数。 S2O32－ 中的 S 元素的氧化数为 2，
S4O62－ 中的 S 元素的氧化数为 2.5。
前面的讨论中我们看到，从物质的微观
结构出发得到的化合价只能为整数，但氧化
数却可以为整数也可以为分数。 一般来说元素的最高化合价应等于其所 在族数，但是元素的氧化数却可以高于其所 在族数。
电池中电极电势 大的电极为正极，故 电池的电动势 E 的值为正。
有时计算的结果 E池 为负值，这说明计 算之前对于正负极的设计有特殊要求。
（–）Zn Zn2+（1mol· dm－3） Cu2+（1mol· dm－3）Cu（+）
E池 ＝ + － －
＝ 0.34 V －（－ 0.76 V） ＝ 1.10 V
价为正； 得到电子的原子带负电，这种元素的化合 价为正。
在共价化合物里，元素化合价的数值，就
是这种元素的一个原子与跟其他元素的原子形 成的共用电子对的数目。 化合价的正负由电子对的偏移来决定。
由于电子带有负电荷，电子对偏向哪种元
素的原子，哪种元素就为负价；电子对偏离哪
种元素的原子，哪种元素就为正价。
11-3最可几分布、平衡分布、玻尔兹曼分布及配分函数定义
Physical Chemistry(下册）物理化学（下册）第七章电化学第九章化学动力学第八章界面现象第十章胶体化学第十一章统计热力学物理化学（下）绪论第十一章统计热力学Chapter 11 Statistical thermodynamics§11-！本章基本要求§11-1统计热力学基本概念及术语§11-2能级分布的微态数及系统的总微态数§11-3最可几分布、平衡分布、玻尔兹曼分布及配分函数定义§11-4粒子配分函数的计算§11-5系统内能热容与配分函数的关系§11-6系统熵与配分函数的关系§11-7其它热力学函数与配分函数的关系§11-8理想气体反应标准平衡常数与配分函数的关系§11-$本章小结与学习指导一、概率二、等概率定理三、最概然分布四、最概然分布与平衡分布五、最概然分布推导六、粒子配分函数定义七、玻尔兹曼分布§11-3最概然分布、平衡分布、玻尔兹曼分布及配分函数定义1.概率若一个事件有多种可能则称为复合事件，各种可能出现的事件称为可能事件，或偶然事件。
复合事件重演m 次偶然事件A 出现n 次，当m趋于无穷大时，n/m 为定值，定义为事件A 出现的概率或称概然率，用PA表示。
一、概率§11-3最概然分布、平衡分布、玻尔兹曼分布及配分函数定义一、概率§11-3最概然分布、平衡分布、玻尔兹曼分布及配分函数定义在统计热力学中，系统的粒子数量级一般为1024左右，且粒子在不停的运动，碰撞频率极高，使系统微态不断变化。
在很短的时间内粒子经历的微态已足以反映出各种微态出现几率的稳定性。
即出现各微态的可能性与数学几率相符。
等概率定理：在（N、U、V）确定情况下，系统各微态出现的概率相等。
P=1/二、等概率定理§11-3最概然分布、平衡分布、玻尔兹曼分布及配分函数定义1.分布概率在（N、U、V）确定时粒子的各种分布D的微态数ωD不同，所以各种分布出现的几率不同。
电化学阻抗谱EIS高级电化学测量技术讲课文档
常相位角元件
常相位角元件（Constant Phase Element, CPE）具有电容 性质，它的等效元件用Q表示，Q与频率无关，因而称为常相 位角元件。
ZCPE
1
j(Q)n
1 n 1 n ZQY 0ncos2jY 0nsin2
通常n在0.5和1之间。对于理想电极（表面平滑、均匀）， Q等于双层电容，n=1。n=1时，
第五页，共44页。
3. 稳定性条件（stability）: 扰动不会引起系统内部结构发 生变化，当扰动停止后，系统能够回复到原先的状态 。可逆反应容易满足稳定性条件；不可逆电极过程， 只要电极表面的变化不是很快，当扰动幅度小，作用 时间短，扰动停止后，系统也能够恢复到离原先状态 不远的状态，可以近似的认为满足稳定性条件。
ZC
1
j(Q)1
1
jC
第二十五页，共44页。
1 n 1 n ZQY 0ncos2jY 0nsin2
上面介绍的公式中的n实质上都是经验常数，缺乏确切的物 理意义，但可以把它们理解为在拟合真实体系的阻抗谱时对 电容所做的修正。
第二十六页，共44页。
电荷传递和扩散过程混合控制的EIS
平板电极上的反应：
第三十三页共44页。
3.阻抗谱必须指定电极电势 电极所处的电势不同，测得的阻抗谱必然不同。阻抗谱与电 势必须一一对应。 为了研究不同极化条件下的电化学阻抗谱，可以先测定极化曲 线，在电化学反应控制区（Tafel区）、混合控制区和扩散控制 区各选取若干确定的电势值，然后在响应电势下测定阻抗。
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RT Rct nFi0
第三十页，共44页。
扩散阻抗的直线可能偏离45，原因：
生活中的电化学
生活中的电化学
电化学是一门研究电子在化学反应中的作用的学科，它在我们的日常生活中扮
演着重要的角色。
从电池到电镀，从蓄电池到电解水，电化学无处不在。
首先，让我们来谈谈电池。
电池是一种将化学能转化为电能的装置，它们广泛
应用于我们的日常生活中，如手提电话、手表、遥控器等。
电池内部的化学反应产生了电子，这些电子通过导线流动，从而产生了电流。
这种电流为我们的生活提供了便利，让我们的设备可以随时随地使用。
其次，电化学还在金属加工领域发挥着重要作用。
电镀就是电化学的应用之一。
通过在金属表面上施加电流，可以使金属离子在电极上还原成金属沉积在表面上，从而实现对金属表面的保护或者美化。
这种技术被广泛应用于汽车零部件、家具、珠宝等领域，为我们的生活带来了美观和保护。
此外，电化学还在环境保护和能源领域发挥着重要作用。
蓄电池和电解水就是
两个很好的例子。
蓄电池可以将电能储存起来，当我们需要时可以释放出来，为可再生能源的发展提供了便利。
而电解水则可以将水分解成氢气和氧气，这种技术可以用来制取氢气燃料，为替代传统石油燃料提供了可能。
总的来说，电化学在我们的日常生活中扮演着重要的角色，从电池到电镀，从
蓄电池到电解水，它无处不在。
它为我们的生活带来了便利，美观和环保，也为能源领域的发展提供了可能。
因此，我们应该更加重视电化学在生活中的应用，更加关注它的发展，为我们的生活和环境做出更大的贡献。
人教版高中化学教材一览表
人教版高中化学教材一览表本文档旨在提供人教版高中化学教材的一览表，以便教师、学生和家长了解该教材的内容和结构。
一、教材名称及版本信息- 教材名称：《人教版高中化学》- 出版社：人民教育出版社- 适用年级：高中- 适用范围：全国各地高中课程二、教材结构《人教版高中化学》教材按照年级和学期进行划分，每个年级和学期包含若干单元。
以下是教材的结构概述：高一上学期- 第一单元：化学世界- 第二单元：物质的结构与性质- 第三单元：化学方程式- 第四单元：氧化还原反应- 第五单元：酸碱溶液高一下学期- 第六单元：化学计量与化学反应- 第七单元：原子结构与元素周期律- 第八单元：化学键与晶体结构- 第九单元：化学式与化合价- 第十单元：溶液的准备与分离高二上学期- 第十一单元：气体与溶液的物理性质- 第十二单元：化学能与化学反应- 第十三单元：金属与非金属- 第十四单元：有机化学基础高二下学期- 第十五单元：生活中的化学品- 第十六单元：化学与能源- 第十七单元：化学与环境- 第十八单元：化学与生命高三上学期- 第十九单元：酸碱与盐- 第二十单元：酸碱滴定与中和计算- 第二十一单元：氧化还原反应的电子观- 第二十二单元：电化学基础- 第二十三单元：化学反应动力学高三下学期- 第二十四单元：化学平衡- 第二十五单元：化学平衡的应用- 第二十六单元：化学反应的速率和平衡- 第二十七单元：有机化学反应三、教材特点- 知识点全面：教材涵盖了高中化学课程的主要知识点，包括物质结构、化学反应、元素周期表、溶液制备与分离、有机化学等。
- 理论与实践结合：教材不仅注重理论知识的讲解，还提供了大量的实例和实验，帮助学生将理论应用于实际情境中。
- 突出思维能力培养：教材强调培养学生的思辨和解决问题的能力，通过引导学生进行探究和实践，培养学生的科学思维和创新精神。
- 清晰的教学步骤：教材在讲解知识点的同时，提供了清晰的教学步骤和示例，帮助学生理解和掌握知识。
物理化学课程教案
物理化学课程教案一、教案概述1.1 课程定位物理化学是化学学科的一个重要分支，本课程旨在帮助学生掌握物理化学的基本概念、基本理论和基本方法，培养学生的科学思维能力和实验技能，为学生后续相关专业课程的学习打下坚实基础。
1.2 教学目标通过本课程的学习，学生应能：（1）理解并掌握物理化学的基本概念、基本理论和基本方法；（2）能够运用物理化学知识分析和解决实际问题；（3）培养科学思维能力和实验技能；（4）提高学生的综合素质和创新能力。
二、教学内容2.1 课程内容（1）热力学基本概念和定律；（2）化学平衡与反应速率；（3）电化学；（4）胶体与界面化学；（5）物质结构与性质的关系。
2.2 教学安排每个教学内容安排2-4个学时，共计32个学时。
三、教学方法与手段3.1 教学方法采用课堂讲授、讨论和实验相结合的教学方法，注重培养学生的科学思维能力和实验技能。
3.2 教学手段利用多媒体课件、实验装置和仪器等教学手段，提高教学效果和学生的学习兴趣。
四、教学评价4.1 平时成绩包括课堂表现、作业和实验报告，占总评的40%。
4.2 期末考试包括理论知识测试和实验技能考核，占总评的60%。
五、教学资源5.1 教材推荐使用《物理化学》（第五版），作者：王士录、李志贤。
5.2 实验设备热力学实验装置、电化学实验装置、胶体实验装置等。
5.3 辅助资料提供相关学术论文、教学视频和网络资源，供学生自主学习和拓展。
六、教学活动设计6.1 导入新课通过与生活实例相关的物理化学现象，激发学生的学习兴趣，引导学生思考并引入新课程。
6.2 课堂讲授结合多媒体课件，生动、直观地讲解物理化学的基本概念、理论和方法。
6.3 课堂讨论鼓励学生积极参与课堂讨论，提出问题、分享观点，培养学生的科学思维能力。
6.4 实验操作与分析组织学生进行实验操作，引导学生观察实验现象，分析实验结果，培养学生的实验技能。
六、教学活动设计6.1 导入新课通过与生活实例相关的物理化学现象，激发学生的学习兴趣，引导学生思考并引入新课程。
金属熔炼与铸锭-第十一讲--铸锭常见缺陷分析
✓ 溶质k＜1旳合金，固/液界面处液相中旳溶质 含量会越来越高，所以愈是后结晶旳固相，溶 质含量也就愈高；
✓ k＞1旳合金愈是后结晶旳固相，溶质含量愈低。
这意味着，k＜1旳合金铸锭，其表面和底部旳溶 质量低于合金旳平均成份，中心和头部旳溶质量 高于合金旳平均成份。
7
11.1.2 宏观偏析
反偏析
伴随冷却速度增大，R也增大，晶粒变细。枝 晶偏析度反而降低。
5
11.1.1 显微偏析
晶界偏析
k＜1旳合金凝固时，溶质会不断自固相向液相排出，造成最终凝 固旳晶界具有较多旳溶质和杂质，形成晶界偏析。
当固溶体合金铸锭定向凝固得到胞状晶时，k＜l旳溶质也会在胞状 晶晶界偏析，形成胞状偏析。
6
11.1.2 宏观偏析
晶界偏析是低熔点物质汇集于晶界，使铸锭热 裂倾向增大，并使制品易发生晶界腐蚀。
宏观偏析会使铸锭及加工产品旳组织和性能很 不均匀。宏观偏析不能靠均匀化退火予以消除 或减轻，所以在铸锭生产中要尤其预防此类偏 析。
3
11.1.1 显微偏析
枝晶偏析
因为铸锭冷凝较快， 固液两相中溶质来不 及扩散均匀，枝晶内 部先后结晶部分旳成 份不同，这就是枝晶 偏析，或称为晶内偏 析。
32
11.3.3 冷裂旳形成及影响原因
预防裂纹旳途径：合理控制成份、选择合适 旳工艺、变质处理。
v成份：控制合金成份及杂质含量是处理大型铸锭产生 裂纹旳有效措施。例如，在Al合金中，Fe含量过多会 形成粗大旳化合物，降低流动性和塑性，增大铸锭开 裂倾向。 v工艺：采用低旳浇注温度、浇注速度和液面水平，有 利于预防产生裂纹。 v变质处理：加入变质剂，细化晶粒，同步细化合金中 旳粗大第二相，能够降低铸锭产生裂纹旳倾向。
《无机化学》课程标准
《无机化学》课程标准一、课程说明二、课程性质与任务1. 课程在专业人才培育方案中的定位本课程是化工类化学专业〔专科〕的一门必修根底课。
本课程的任务是把握一般化学的根本原理，及对化学人才的有关的无机化合物的性质、组成和构造。
通过本课程的学习，使学员在中学化学学习的根底上较系统地把握无机化学根底理论、根本学问、重要化合物的性质、试验技能和独立工作的力量，以期为学生今后的工作、科研和后续课程的学习奠定必要的根底。
2. 课程设计本课程遵照教高[2023]14 号、教高[2023]16 号、教高厅函[2023]47 号等文件精神，依据本专业的人才培育方案，确定本课程的目标和教学内容，全面提上升职高专教学理念，明确高职教育的特色内涵、根本任务和中心工作，明确人才培育模式的根本特征；进一步加大课程建设与改革力度，大力推行校企合作，工学结合，切实加强试验实训基地建设，树立全的教育教学质量观，大力提高教育教学质量，具体应遵循以下原则：在课程设计上，坚持以力量为本位，以学生为主体，教师角色转换为提倡者；在课程建设的过程中肯定要将提升学生的自主学习与自我提高的思想贯彻于课程教学过程中，而教师更多的是发挥教练与导演的引导、启发和沟通的作用。
在课程内容上，依据高职业学校教学改革的要求编写而成，表达“必需”、“够用” 的原则。
全书分为理论和试验两局部。
理论局部包括：绪论，化学根本量和化学计算，碱金属和碱土金属，卤素，原子构造和元素周期律，分子构造，化学反响速率和化学平衡，电解质溶液，硼族元素和碳族元素，氧化复原反响和电化学根底，氮和磷，氧和硫，配位化合物， 过渡元素。
试验局部包括：无机化学试验须知，无机化学试验及其根本操作。
个别章节还附有阅读材料，以拓宽学生的学问面。
在课程教学组织设计上，以真实工作任务或社会产品为载体组织教学，乐观推广探究 教学做一体化、情境式教学、互动式教学，实现工作过程系统化，学问技能体系系统化的目的。
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。 。 ，电极反应式
Hale Waihona Puke 一、选择题（每小题 4 分共 18 小题） 1、有 a、b、c、d 四种金属，将 a 与 b 用导线连接起来，浸入电解质溶液中，b 不易腐蚀。将 a、d 分别投入等浓度盐酸中，d 比 a 反应剧烈。将铜投入 b 的 盐溶液中，无明显变化。如果把铜浸入 c 的盐溶液中，有金属 c 析出。据此 判断它们的活动性由强到弱的顺序是 ( ) A、d、c、a、b B、d、a、b、c C、d、b、a、c D、b、a、d、c 2、银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为： 2Ag+Zn(OH)2 质是 Ag2O+Zn+H2O 在此电池放电时，负极上发生反应的物
[来源:学_科_网]
（ ） A、Ag B、Zn(OH)2 C、Ag2O D、Zn 3、将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联，在一定条件 下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为 ( )
[来源:学科网]
A、1：2：3 B、3：2：1 C、6：3：1 D、6：3：2 4、实验室用铅蓄电池做电源电解饱和食盐水制取氯气，已知铅蓄电池放电时发 生如下反应： 负极：Pb+SO42——2e—==PbSO4 正极：PbO2+4H++SO42—+2e—==PbSO4+2H2O 今 若 制 得 Cl20.0 50mol ， 这 时 电 池 内 消 耗 的 H2SO4 的 物 质 的 量 至 少 是 （ ） A、0.025mol B、0.050mol C、0.10mol D、0.20mol 5、钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上发生的电极反应是 ( ) — — + 2+ A、2H +2e =H2 B、Fe +2 e =Fe — — C、2H2O+O2+4e =4OH D、Fe3++e—= Fe2+ 6、以下现象与电化腐蚀无关的是 （ ） A、黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易生铜绿 B、生铁比软件芯（几乎是纯铁）容易生锈 C、铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈 D、银质奖牌久置后表面变暗 7、下列关于铜电极的叙述，不正确的是 （ ） A、铜锌原电池中铜是正极 B、用电解法精炼 粗铜时粗铜作阳极 C、在镀件上镀铜时可用金属铜做阳极 D、电解硫酸制 H2、O2 时铜作阳极 — 8、将质量分数为 5.2%的 NaOH 溶液 1L（密度为 1.06g.ml ）用铂电极电解，当 溶液中 NaOH 的质量分数改变了 1.0%时停止电解， 则此时溶液中应符合的关 系是 （ ） NaOH 的 质 量 分 阳极析出物的质量 阴极析出物的质量 数 （g） （g）
学案：电化学复习学案 主备教 师 课标 （考 纲） 要求 教学 重难点 考查热 点： 审核 教师 课型 复习 教学方 法 时间
1、原电池：
1、原电池、电解池的构成，电极的名称与反应类型、反应式；2、电解规律及 PH 变化趋势；3、依据原电池原理认识几种新型电池的反应原理；4、有关电解产物的 判断与计算。 理解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式；了解常见化 学电源的种类及其工作原理；电解规律及 PH 变化趋势。 理解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式；了解常见化 学电源的种类及其工作原理；电解规律及 PH 变化趋势。
装有电解液 a；X、Y 是两块电极板，通过导线与直流电源相连。 连接 X （x 电源的负极，Y 连接正极）请回答以下问题： a （1）若 X、Y 都是惰性电极，a 是饱和 NaCl 溶液，实验开始时，同 时在两边各滴入几滴酚酞试液，则 ①电解池中 X 极上的电极反应式为 。在 X 极附近观察到的现象是 ②Y 电极上的电极反应式为 ，检验该电极反应产物的方法是 （2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液 a 选用 CuSO4 溶液，则 ①X 电极的材料是 ，电极反应式是 。 ②Y 电极的材料是 是 。 （说明：杂质发生的电极反应不必写出）
2、电解池
变式训 2、下列装置中的纯锌棒都浸在相同浓度的稀硫酸中，锌棒腐蚀速度从快到慢的顺序是 A ③④②① B ②③①④ C ④②①③ D ③②①④
一、 原电池与电解池比较及判断 根据工作原理填写下列表格 原电池 离子移 动方向 电子电 流流向 电极的 判断 电极反 应式书 写 形成 条件 池型 判断 变式训练 1、一种新型的燃料电池，它以多孔镍板为电极插入 KOH 溶液中，然后分别向两极通 入乙烷和氧气，其总反应为：2C H +7O +8KOH==4K CO +10H O，有关此电池的推断正确 2 6 2 2 3 2 的是 A．负极反应为 14H O+7O +28e →28OH B．放电一段时间后，负极周围的 pH 减低 2 2 C．每消耗 1molC H ，则电路上转移的电子为 14mol 2 6 D．放电过程中 KOH 的物质的量浓度不变 二、应用 电解池 当堂测试 1、某学生设计了一个"黑笔写红字"的趣味实验。滤纸先用氯化钠、 无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅 笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述正确的是 A 铅笔端作阳极，发生还原反应 B 铂片端作阴极，发生氧化反应 C 铅笔端有少量的氯气产生 D a 点是负极，b 点是正极 2、某一学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和 NaCl a 溶液，通电时，为使 Cl2 被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图 电 所示装置，则电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是（ ） 源 A.a 为正极，b 为负极；NaClO 和 NaCl B. a 为负极，b 为正极；NaClO 和 NaCl b C. a 为阳极，b 为阴极；HClO 和 NaCl D. a 为阴极，b 为阳极；HClO 和 NaCl － 2＋ 2＋ 2＋ ＋ 3、采用惰性电极从 NO3 、SO4 、H 、Cu 、Ba 、Ag 、Cl 某离子中，选出适当的离子组成电 解质，对其溶液进行电解： A （1）两极分别放出 H2 和 O2，电解质的化学式是____________. （2）阴极析出金属，阳极放出 O2，电解质的化学式是___________. （3）两极分别放出气体，且体积比为 1:1，电解质的化学式是_________. 4、2004 全国）电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，