物理化学--第七章电化学总结
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物理化学第7章电化学
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2021/3/16
§7-1 电解质溶液的导电机理及法拉第定律
§7-2 离子的迁移数 §7-3 电导、电导率和摩尔电导率 §7-4 电解质溶液的平均离子活度因子及
德拜—休克尔极限公式 §7-5 可逆电池及其电动势的测定 §7-6 原电池热力学
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2021/3/16
离子电迁移的规律：
1. 阴、阳离子运动速度的不同决定了阴、阳离子迁移 的电量所占通过溶液的总电量的份额的不同。也决 定了离子迁出相应电极区内物质的量的不同。
2.
阳极部电解质物质的量的减少 阴极部电解质物质的量的减少
正离子所传导的电量(Q 负离子所传导的电量(Q
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2021/3/16
4、法拉第定律 （Faraday’s Law）
Q F z
式中：z为电极反应的电荷数(转移电子数)，取正值；
ξ为电极反应的反应进度；
Q为通过的电量；
F：法拉第常数，其在数值上等于1 mol元电荷 的电量。元电荷电量为1.6022×10-19C。
F = L·e =6.022×1023 mol-1×1.6022×10-19 C
阳极
3OH
3 4
O2 (g)Leabharlann 3 2H 2O3e
则 z=3
n( Au)
( Au)
1.20g /197.0g mol 1 1
6.09103 mol
Q zF 3 96485.309C mol 1 6.09103 mol
1763.18C
n(O2 )
(O2 )
物理化学第七章(冶金)
n电解 0.723mmol
n终了 1.390mmol n迁移 n起始 n电解 n终了 0.340mmol
阳离子迁出阳极区物质的量 0.340 t ( Ag ) 0.470 发生电极反应的物质的量 0.723
t ( NO ) 1 t ( Ag ) 0.530
m 的几点说明
A.利用摩尔电导率可以方便地对不同类 型电解质的导电能力进行比较，因为 此时溶液中都具有1mol电解质。 B.电解质溶液的电导与正、负离子所带 的电荷有关，当使用摩尔电导率比较 不同电解质的导电能力时，采用荷电 量相同的基本单元表示。
m,MgCl2 2m,1/ 2MgCl2
阳 极 管
中间管
例题 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，银电 量计中有0.723mmol的Ag沉积。由分析得知，电解 后阳极区有23.14g水和1.390mmol AgNO3。试计算 t ( Ag ) 及 t ( NO3 ) 。
2. 电解质溶液的电导测定
电导池电极通常用两
个平行的铂片制成，为 了防止极化，一般在铂 片上镀上铂黑，增加电 极面积，以降低电流密 度。
D
电解质溶液的电导为： K
R3 1 G Rx R1 R 4
AC 1 BC R1
R1
T
Rx
R4
A
R3 C
B
S
电解质溶液的电导率测定
A.先用已知电导率k的溶液(通常用KCl溶 液)测得R，求出电导池常数。
n( Ag ) ( Ag ) 4mol n( Ag ) ( Ag ) 4mol
即每有4molAg+被还原,通过的电量为4×96500C
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第七章 电化学精品Biblioteka 库1（一） 电解质溶液
法拉第定律的数学表达式
Q = zFx = zF D nB nB
F =率
G 1 1 As As
R l
l
K cell
Lm
=
k c
离子独立运动定律
Λ
m
(C
A
)
Λ
m
,
Λ
m
,
适用于无限稀释的电解质溶液精品11分析： 利用法拉第定律 Q = zF x = zF D n B nB析：利用
G 1 As
R
l Kcell
k
=
1 Rx
?K ce
【7.13】 (3) 若反应在电池外在同样温度下恒压进行，计算系统与环境交换的热。
分析:
阳极 Zn (s) → Zn2+ (b) + 2e-
阴极 2AgCl(s) +2 e- →2Ag(s)+2Cl-1 (b)
电池反应 Zn(s) + 2AgCl(s) → 2Ag(s)+ Zn2+(b) + 2Cl-1 (b)
$
$
$
rGm RT ln K zFE
$
ln K
zFE $
RT
E$
E$ 右电极
种性质将随之增加( ) A
(A)稀溶液范围内的 (B) m
(C)
(D) Kcell
5．在一定温度和较小的浓度情况下，增大强电解质溶
液的浓度，则溶液的电导率κ与摩尔电导Λm变化为：
(A) κ增大，Λm增大 ；
(B) κ增大，Λm减少 ；
(C) κ减少，Λm增大 ；
(D) κ减少，Λm减少 。B精品气体标明压力，金属相态一般不写
法拉第定律的数学表达式
Q = zFx = zF D nB nB
F =率
G 1 1 As As
R l
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K cell
Lm
=
k c
离子独立运动定律
Λ
m
(C
A
)
Λ
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,
Λ
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,
适用于无限稀释的电解质溶液精品11分析： 利用法拉第定律 Q = zF x = zF D n B nB析：利用
G 1 As
R
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k
=
1 Rx
?K ce
【7.13】 (3) 若反应在电池外在同样温度下恒压进行，计算系统与环境交换的热。
分析:
阳极 Zn (s) → Zn2+ (b) + 2e-
阴极 2AgCl(s) +2 e- →2Ag(s)+2Cl-1 (b)
电池反应 Zn(s) + 2AgCl(s) → 2Ag(s)+ Zn2+(b) + 2Cl-1 (b)
$
$
$
rGm RT ln K zFE
$
ln K
zFE $
RT
E$
E$ 右电极
种性质将随之增加( ) A
(A)稀溶液范围内的 (B) m
(C)
(D) Kcell
5．在一定温度和较小的浓度情况下，增大强电解质溶
液的浓度，则溶液的电导率κ与摩尔电导Λm变化为：
(A) κ增大，Λm增大 ；
(B) κ增大，Λm减少 ；
(C) κ减少，Λm增大 ；
(D) κ减少，Λm减少 。B精品气体标明压力，金属相态一般不写
物理化学-第七章
三、法拉第定律：
料，溶剂的性质影响； 法拉第定律是实验归纳而得，但从电解质溶液的导电机理来看，法拉第 定律是必然结果； 对一个不同的电解质溶液，通过一个法拉第电量时，电极上就发生 1mol电子得失物质的反应，但不一定有1mol物质发生反应，与基本单元 的选取有关。
7.1
定 例题：通电于Au(NO3)3溶液，电流强度I=0.025A，析出Au的 导 质量为1.20 g，已知M(Au)=197.0 g· -1。 mol 律电电 求： ⑴ 通入电量Q； 机解 ⑵ 通电时间t； ⑶ 阳极上放出氧气的物质的量。
7.1
一、电化学的基本概念：
1、电化学： 2、电解池和原电池： 3、阴极和阳极： 4、正极和负极： 5、两类导体： 6、离子迁移方向：
定导 律电电 机解 理质 及溶 法液 拉的 第
7.1
两类导体
1. 第一类导体
又称电子导体，如金属、石墨、某些金属氧化物（如PbO2、 Fe3O4 ）和碳化物（WC0）等。
一般离子电荷相同，离子半径↘， 离子电迁移率↗，但 r Li+ < r Na+ < r k+ 而u Li+ < u Na+ < u k+ 这主要是离子半径愈小，水化程度愈大， 水化离子半径r’ Li+ > r’ Na+ > r’ k+ 之故。
水溶液中H+、OH- 的电迁移率最大；
浓度↗，离子相互作用力↗，电迁移率↘；温度↗升高，溶液粘度 ↘，离子迁移阻力↘，电迁移率↗。
7.2
一、离子的电迁移现象：
r 1．设正、负离子迁移的速率相等， r ，则导电任务各分担2mol， 在假想的AA、BB平面上各有2mol正、负离子逆向通过。
料，溶剂的性质影响； 法拉第定律是实验归纳而得，但从电解质溶液的导电机理来看，法拉第 定律是必然结果； 对一个不同的电解质溶液，通过一个法拉第电量时，电极上就发生 1mol电子得失物质的反应，但不一定有1mol物质发生反应，与基本单元 的选取有关。
7.1
定 例题：通电于Au(NO3)3溶液，电流强度I=0.025A，析出Au的 导 质量为1.20 g，已知M(Au)=197.0 g· -1。 mol 律电电 求： ⑴ 通入电量Q； 机解 ⑵ 通电时间t； ⑶ 阳极上放出氧气的物质的量。
7.1
一、电化学的基本概念：
1、电化学： 2、电解池和原电池： 3、阴极和阳极： 4、正极和负极： 5、两类导体： 6、离子迁移方向：
定导 律电电 机解 理质 及溶 法液 拉的 第
7.1
两类导体
1. 第一类导体
又称电子导体，如金属、石墨、某些金属氧化物（如PbO2、 Fe3O4 ）和碳化物（WC0）等。
一般离子电荷相同，离子半径↘， 离子电迁移率↗，但 r Li+ < r Na+ < r k+ 而u Li+ < u Na+ < u k+ 这主要是离子半径愈小，水化程度愈大， 水化离子半径r’ Li+ > r’ Na+ > r’ k+ 之故。
水溶液中H+、OH- 的电迁移率最大；
浓度↗，离子相互作用力↗，电迁移率↘；温度↗升高，溶液粘度 ↘，离子迁移阻力↘，电迁移率↗。
7.2
一、离子的电迁移现象：
r 1．设正、负离子迁移的速率相等， r ，则导电任务各分担2mol， 在假想的AA、BB平面上各有2mol正、负离子逆向通过。
第七章大学物理化学
电解
电能
电池
化学能
2019/6/15
电化学研究对象
电化学主要是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的科学。
电解
电能
电池
化学能
电化学的用途
⒈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。
⒉电池 汽车、宇宙飞船、照明、通讯、 生化和医学等方面都要用不同类 型的化学电源。
1.离子迁移数的定义
1.离子迁移数的定义
2）设正离子迁移速率是负离子的三倍，v 3v ，则
正离子导3mol电量，负离子导1mol电量。在假想的AA、 BB平面上有3mol正离子和1mol负离子逆向通过。
通电结束，阳极区正、负离子各少了3mol，阴极 区只各少了1mol，而中部溶液浓度仍保持不变。
如果溶液中只有一种电解质，则：
t t 1
1.离子迁移数的定义
离子在电场中运动的速率用公式表示为：
v u E v uE
式中E为电场强度，比例系数 u+和 u–分别称为正、负离 子的电迁移率，又称为离子淌度（ionic mobility），即 相当于单位电场强度时离子迁移的速率。它的单位是 m2 s1 V1 。
阳极： Ag → Ag+ + e , Ag+ 阳极区向阴极区迁移；
同时NO3-1迁入，则阳极区的AgNO3浓度增加
n(终) n(始) n(电) n(迁) n(迁) n(始) n(电) n(终)
n(始) 43.50 0.02314 1.007mmol
n(迁) (1.007 0.732 1.390) 0.34mmol
物理化学电化学总结PPT课件
ee阴极阳极1通过电池的电流趋于零时电池两极的电势差课程总结iii电极电势及电池电动势的应用1计算电化学反应的热力学函数变nfenftqwnfenft阴极阳极自发进行处于平衡2判断电池反应的方向lnrt离子数量浓度活度活度系数电势滴定等3计算电解质溶液的性质4求解反应的限度平衡态可编辑课件课程总结iv设计电池1写出负极反应和正极反应
• mol
1 v
1
)
电解质：Mv Av vM+ vA
v +
•
v -
+
+
•
b ，
bӨ
-
-
•
b bӨ
• b bӨ
第1页/共6页
1
b
bv +
•
bv -
v
1
• v
v
+
-
v
课程总结
(ii)电极
氧化态 ne 还原态
构成（ （ 12） ）电 传解 到质 电溶 子液 的材料电极反应
能斯特方程：E
E Ө
RT nF
ln
Re d OX
（ 1）氧化态、还原态物质获得、失电子能力的量度
电极电势：E电极： （ 2）无绝对值，以标准氢电极为基准
（ 3）还原电极电势：标准氢电极为阳极
(iv)电池
构成（ （ 12） ）电 电解 极质溶液
阴极电极反应 阳极的电极反应
电池反应
能斯特方程：E
EӨ
RT nF
iv、设计电池
（1）写出负极反应和正极反应。 （构成的电极要属于书上提到的三类电极中的一种）
（2）无电子得失的反应 考虑难溶盐电极，例如AgCl = Ag+ + Cl-
• mol
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电解质：Mv Av vM+ vA
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课程总结
(ii)电极
氧化态 ne 还原态
构成（ （ 12） ）电 传解 到质 电溶 子液 的材料电极反应
能斯特方程：E
E Ө
RT nF
ln
Re d OX
（ 1）氧化态、还原态物质获得、失电子能力的量度
电极电势：E电极： （ 2）无绝对值，以标准氢电极为基准
（ 3）还原电极电势：标准氢电极为阳极
(iv)电池
构成（ （ 12） ）电 电解 极质溶液
阴极电极反应 阳极的电极反应
电池反应
能斯特方程：E
EӨ
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iv、设计电池
（1）写出负极反应和正极反应。 （构成的电极要属于书上提到的三类电极中的一种）
（2）无电子得失的反应 考虑难溶盐电极，例如AgCl = Ag+ + Cl-
天大物理化学(第五版)第七章
化工产品(NaOH、Cl2、H2O2)
金属腐蚀与防护 电化合成 电化学分析
研究内容
•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）
§7-1
电解质溶液的导电机理
The Conducting Mechanism of Electrolytes
NO3－离子的n前 和n后分别与Ag＋离子的n前和n后相 同。所以NO3－离子迁入阳极区的物质的量
n迁 1.390 1.007 0.383mmol
所以
t ( NO3 ) 0.383/ 0.723 0.530
t ( Ag ) 1 t ( NO ) 0.470
3
界面移动法(the moving boundary method)
n前 n后 n电 n迁
—电解前某电极区存在的某一离子的物质的量
—电解后该电极区存在的该离子的物质的量
—电极反应所引起的该离子物质的量的变化 —由于离子迁移所引起的该离子数量的变化
根据物料衡算可得
n后 n前 n电 n迁
注意：若电极反应产生出该离子，则 电 前面取“＋”号；若电极反应是从溶液中除去 该离子，则前面取“－”号；若电极反应与 该离子反应无关，则为“0”。若该离 子迁进此电极区，则 迁前 面取“＋”号，迁出取“－”号。
溶液中(c)：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
在溶液任一截面上都有 3 mol 阳离子与 1 mol 阴 离子相对通过,所以任一截面上通过的电量都是 4F 。
阴，阳离子运动速度的不同 阴，阳离子迁移的电量不同 离子迁出相应电极区物质量的不同
金属腐蚀与防护 电化合成 电化学分析
研究内容
•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）
§7-1
电解质溶液的导电机理
The Conducting Mechanism of Electrolytes
NO3－离子的n前 和n后分别与Ag＋离子的n前和n后相 同。所以NO3－离子迁入阳极区的物质的量
n迁 1.390 1.007 0.383mmol
所以
t ( NO3 ) 0.383/ 0.723 0.530
t ( Ag ) 1 t ( NO ) 0.470
3
界面移动法(the moving boundary method)
n前 n后 n电 n迁
—电解前某电极区存在的某一离子的物质的量
—电解后该电极区存在的该离子的物质的量
—电极反应所引起的该离子物质的量的变化 —由于离子迁移所引起的该离子数量的变化
根据物料衡算可得
n后 n前 n电 n迁
注意：若电极反应产生出该离子，则 电 前面取“＋”号；若电极反应是从溶液中除去 该离子，则前面取“－”号；若电极反应与 该离子反应无关，则为“0”。若该离 子迁进此电极区，则 迁前 面取“＋”号，迁出取“－”号。
溶液中(c)：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
在溶液任一截面上都有 3 mol 阳离子与 1 mol 阴 离子相对通过,所以任一截面上通过的电量都是 4F 。
阴，阳离子运动速度的不同 阴，阳离子迁移的电量不同 离子迁出相应电极区物质量的不同
天津大学物理化学下册知识点归纳
第七章电化学一、法拉第定律Q=Zfξ通过电极的电量正比于电极反应的反应进度与电极反应电荷数的乘积。
其中F=Le，为法拉第常数，一般取F=96485C·mol 近似数为965000C·mol。
二、离子迁移数及电迁移率电解质溶液导电是依靠电解质溶液中正、负离子的定向运动而导电，即正、负离子分别承担导电的任务。
但是，溶液中正、负离子导电的能力是不同的。
为此，采用正（负）离子所迁移的电量占通过电解质溶液总电量的分数来表示正（负）离子导电能力，并称之为迁移数，用t+ ( t-) 表示，即正离子迁移数t +=Q+/(Q++Q-)=v+/(v++v-)=u+/(u++u-)负离子迁移数t_=Q-/(Q++Q-)=v-/(v++v-)=u-/(u++u-)上述两式适用于温度及外电场一定而且只含有一种正离子和一种负离子的电解质溶液。
式子表明，正（负）离子迁移电量与在同一电场下正、负离子运动速率v+与v-有关。
式中的u+与u-称为电迁移率，它表示在一定溶液中，当电势梯度为1V·m-1时正、负离子的运动速率。
其电解质溶液中含有两种以上正（负）离子时，则其中某一种离子B的迁移数计算式为tBz+=BBBQQ三、电导、电导率、摩尔电导率1.电导电阻的倒数称为电导，单位为S（西门子）。
G=1/R 2.电导率电极面积为1 ，电极间距为1 时溶液的电导，称为电导率，单位为G=1/R=S A κ/l 3.摩尔电导率在相距为单位长度的两平行电极之间，放置有1 电解质溶液时的电导，称为摩尔电导率，单位是S ·m 2·mol -1。
m Λ=c /κ4摩尔电导率与电解质溶液浓度的关系式（1）柯尔劳施（Kohlrausch ）公式m Λ=∞Λm —A c式中∞Λm是在无限稀释条件下溶质的摩尔电导率；c 是电解质的体积摩尔浓度。
在一定温度下对于指定的溶液，式中A 和∞Λm 皆为常数。
此式中适用与强电解质的稀溶液。
[新版]物理化学_电化学总结.ppt
t
电极极化的电位－时间曲线
..。..
6
电化学
课程总结
..。..
1
电池：电（ 1）电解质溶液 （ 2）电极
内容:（1）电解质理论;（2）电极理论;（3）电池理论
基导 本(i电定)电 机律理解（ （质 mm 12） ）溶v离 离（m液1子 子m,理 的 在论电 电v-c迁 极）m移 上,：：放K离o电h子lra独us立ch的导运公量电动式度能定力律（ （ （ 312）） ）摩电 电尔导 导电： 率导G：率：R1 G(Sm)Al (S+cv•(mS••1m)-v2
ln
Re d OX
（ 1）氧化态、还原态物质获得、失电子能力的量度
电极电势：E电极： （ 2）无绝对值，以标准氢电极为基准
（ 3）还原电极电势：标准氢电极为阳极
(iv)电池
构成（ （ 12） ）电 电解 极质溶液
阴极电极反应 阳极的电极反应
电池反应
能斯特方程：E
EӨ
RT nF
ln
B
vB B
P
nFE
nFT
QR
nFT
E T
E T
P
P
（2）判断电池反应的方向
E
（0 E阴极
E阳极）
0,自发进行 0，处于平衡
（3）计算电解质溶液的性质
离子数量（浓度、活度、活度系数、电势滴定等）
（4）求解反应的限度(平衡态） E Ө RT ln K Ө
..。.. nF
4
课程总结
iv、设计电池
（1）写出负极反应和正极反应。 （构成的电极要属于书上提到的三类电极中的一种）
• mol1
1 v
)
电解质：Mv Av vM+ vA
电极极化的电位－时间曲线
..。..
6
电化学
课程总结
..。..
1
电池：电（ 1）电解质溶液 （ 2）电极
内容:（1）电解质理论;（2）电极理论;（3）电池理论
基导 本(i电定)电 机律理解（ （质 mm 12） ）溶v离 离（m液1子 子m,理 的 在论电 电v-c迁 极）m移 上,：：放K离o电h子lra独us立ch的导运公量电动式度能定力律（ （ （ 312）） ）摩电 电尔导 导电： 率导G：率：R1 G(Sm)Al (S+cv•(mS••1m)-v2
ln
Re d OX
（ 1）氧化态、还原态物质获得、失电子能力的量度
电极电势：E电极： （ 2）无绝对值，以标准氢电极为基准
（ 3）还原电极电势：标准氢电极为阳极
(iv)电池
构成（ （ 12） ）电 电解 极质溶液
阴极电极反应 阳极的电极反应
电池反应
能斯特方程：E
EӨ
RT nF
ln
B
vB B
P
nFE
nFT
QR
nFT
E T
E T
P
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（2）判断电池反应的方向
E
（0 E阴极
E阳极）
0,自发进行 0，处于平衡
（3）计算电解质溶液的性质
离子数量（浓度、活度、活度系数、电势滴定等）
（4）求解反应的限度(平衡态） E Ө RT ln K Ө
..。.. nF
4
课程总结
iv、设计电池
（1）写出负极反应和正极反应。 （构成的电极要属于书上提到的三类电极中的一种）
• mol1
1 v
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电解质：Mv Av vM+ vA
物理化学 第七章-4
ZnSO4
CuSO4
§ 7.8 电极的种类
1. 第一类电极
将某金属或吸附了某种气体的惰性金属置于含有该元素 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)金属电极和卤素电极： 如: Zn2+|Zn: Zn2++2e-Zn Cl– | Cl2|Pt: Cl2(g)+2e– 2Cl– (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。
RT νB 电 极 E电 极 E 电 极 l n aB 电 极 zF B 电 极
7.7.1
2. 液体接界电势及其消除
定义：在两种不同溶液的界面上存在的电势差称为液体接界 电势或扩散电势。 它是由溶液中离子扩散速度不同引起的。
+ H+ 运动速度快
–
Cl–运动速度慢
甘 汞 电 极
银-氯化银电极
甘汞电极:金属为Hg，难溶盐为Hg2Cl2(s)，易溶盐溶液为KCl 溶液。
电极表示：Cl- | Hg2Cl2(s) | Hg 电极反应：电极反应可认为分两步进行： Hg2Cl2(s) Hg22+ + 2ClHg22+ + 2e 2Hg Hg2Cl2(s) +2e-2Hg +2Cl-
2
2
碱性氧电极:
H2O ,OH– | O2(g) |Pt
电极反应：O2(g) + 2H2O + 4e– 4OH– 标准电极电势：E O 2 (g) H 2O, OH 0.401 V
2. 第二类电极
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溶液中而 构成的。最常用的有银-氯化银电极和甘汞电极。
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第七章电化学
Electrochemistry
电能化学能
第七章电化学
Electrochemistry
7.1 电解质溶液的导电机理及法拉第定律P297 7.2 离子的迁移数 P301 7.3 电导、电导率和摩尔电导率 P306 7.4 电解质离子的平均活度和平均活度系数 P313 7.5 可逆电池及韦斯顿标准电池 P319 7.6 原电池热力学 P324 7.7 电极电势和液体接界电势 P327 7.8 电极的种类 P335 7.9 原电池的设计 P340 7.10分 解 电 压 P347 7.11极 化 作 用 P350 7.12电解时的电极反应 P354
=96485.309 C·mol-1 ≈96500 C·mol-1
对各种电解质溶液, 每通过96485.309C的电量, 在任一电极上发生得失1mol电子的反应, 同时相 对应的电极反应的物质的量亦为1mol（所选取的 基本粒子荷一价电）.
对于电极反应：Ag+ + e- = Ag z=1, Q=96500C 时：
（1）电迁移ionic migration
离子在电场作用下的运动称为电迁移. 离子的电迁移动画
可知
阳 阴
离 离
子 子
运 运
动 动
速 速率 率
阳 阴
离 离
子 子
迁 迁
移 移
的 的
电Q量 电Q量
阳离子迁出阳极区的量 阴离子迁出阴极区的量
离子的电迁移现象
阳极
阴极
A
B
始态
4 mmol o l
r + r
=正 负 离 离 子 子 的 的 迁 迁 移 移 速 速 率 率 ((ννr r +-))
为电量计或库仑计.
将电量计串联于电路中, 根据电量计中电极上生 成物的量来计算所通过的电量.
若电量计中通过了96500C的电量,阴极上沉积:
银电量计:107.868g Ag 或铜电量计:63.546/2g Cu,
或气体电量计:析出2.01584/2g H2.
7.1.3离子的迁移数 P281
1. 离子迁移数的定义
Zn
Cu 极e -
e-
阳 Zn 2+ C u 2+ 阴
极
S
O
24
S
O
24
极
ZnSO4溶液
e-
+
e-
阴
阳
极
极
电解质溶液
（b）电解池
2. 法拉第定律Faraday’s Law P279
⒈ 是电化学上最早的定量的基本定律，
揭示了通入的电量与析出物质之间的
定量关系。
⒊电分析 ⒋生物电化学
7.1原电池和电解池P277
1.电解质溶液的导电机理 P277
两类导体
电子导体 离子导体
电子导体
如金属、石墨等。 A.自由电子作定向移动而导电 B.导电过程中导体本身不发生变化 C.温度升高，电阻也升高 D.导电总量全部由电子承担.
离子导体
如电解质溶液、熔融电解质等。 A.正、负离子作反向移动而导电 B.导电过程中有化学反应发生 C.温度升高，电阻下降 D.导电总量分别由正、负离子分担
法拉第定律的数学表达式
对于下面的电极反应表达式 氧化态 + z e－ 还原态 还原态 氧化态+ z e－
法拉第定律表示为
QzF
法拉第定律
QzF
z—电极反应的电荷数
反应进度
F —法拉第常数
法拉第常数在数值上等于1 mol元电荷的电
量。已知元电荷电量为1.60217733×10-19 C F=L·e =6.0221367×1023 mol-1×1.6022×10-19 C
利用电能以发生化学反应的装置称为电解池.
+
—
I
e 外电源
阳 (+)
阴(－)
电解池示意图
在电极上发生有电子得失的化学反应称为电极反应.
两个电极反应的总结果表示为电池反应.
阳极: 发生氧化反应的电极; 阴极: 发生还原反应的电极.
发生氧化-还原反应
正极: 电势高的电极; 负极: 电势低的电极.
电势高低
⒉ 该定律在任何温度、任何压力下均
可以使用。
⒊ 该定律的使用没有什么限制条件。
Michael Faraday (1791-1867)
法拉第定律的文字表述
⒈ 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。 ⒉ 通电于若干个电解池串联的线路中，当 所取的基本粒子的荷电数相同时，在各个电 极上发生反应的物质，其物质的量相同，析 出物质的质量与其摩尔质量成正比。
z=2, Q=96500C 时：
zQ F 299 66 C 5•C 5 0 m 0 0 o0 1l0.5mol
n(Cu) (Cu)
n (C) u (C)u 0 .5 mol
总之： 1mol电子能还原1mol一价离子，但只能还原 0.5mol二价离子。
3. 电量计 依据法拉第定律, 测量电路中通过电量的装置即
zQ F 196 95 6 C• 0 5 C m 0 0 o 01l1mol
n((AAg)g) n((AAgg))
n (A) g(A)g1mo n l(A)g(A)g 1mo
即每有1mol Ag+被还原或1molAg沉积下来，通过的 电量一定为96500C
对于电极反应：Cu = Cu 2+ + 2e-
利用两极的电极反应以产生电 能的装置称为原电池或自发电池. I
e 负载
原电池 阴极为正极,
阳 (－)
阴(+)
阳极为负极.
这种关系与电解池中情况相反.
在原电池转变为电解池(如充 电)时, 电池的正负极不变, 但阴阳 极对换.
原电池示意图
阴离子迁向阳极 离子迁移方向：
阳离子迁向阴极
负
负载电阻
正
极 e-
终态
阳极部 A 中部 B 阴极部
阳极
A
B
始态
阴极
44 mmol o l
r + 33r
终态
阳极部 A 中部 B 阴极部
离子电迁移的规律：
1.向阴、阳两极迁移的正、负离子物质的量总和恰好等于通 入溶液的总电量。
2. 阴 阳 极 极 部 部 电 电 解 解 质 质 物 物 质 质 的 的 量 量 的 的 减 减 少 少 负 正 离 离 子 子 所 所 传 传 导 导 的 的 电 电 量 量 ((Q Q ))
电化学研究对象
电化学主要是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的科学。
电能
电解
化学能
电池
电化学的用途
⒈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。
⒉电池 汽车、宇宙飞船、照明、通讯、 生化和医学等方面都要用不同类 型的化学电源。
Electrochemistry
电能化学能
第七章电化学
Electrochemistry
7.1 电解质溶液的导电机理及法拉第定律P297 7.2 离子的迁移数 P301 7.3 电导、电导率和摩尔电导率 P306 7.4 电解质离子的平均活度和平均活度系数 P313 7.5 可逆电池及韦斯顿标准电池 P319 7.6 原电池热力学 P324 7.7 电极电势和液体接界电势 P327 7.8 电极的种类 P335 7.9 原电池的设计 P340 7.10分 解 电 压 P347 7.11极 化 作 用 P350 7.12电解时的电极反应 P354
=96485.309 C·mol-1 ≈96500 C·mol-1
对各种电解质溶液, 每通过96485.309C的电量, 在任一电极上发生得失1mol电子的反应, 同时相 对应的电极反应的物质的量亦为1mol（所选取的 基本粒子荷一价电）.
对于电极反应：Ag+ + e- = Ag z=1, Q=96500C 时：
（1）电迁移ionic migration
离子在电场作用下的运动称为电迁移. 离子的电迁移动画
可知
阳 阴
离 离
子 子
运 运
动 动
速 速率 率
阳 阴
离 离
子 子
迁 迁
移 移
的 的
电Q量 电Q量
阳离子迁出阳极区的量 阴离子迁出阴极区的量
离子的电迁移现象
阳极
阴极
A
B
始态
4 mmol o l
r + r
=正 负 离 离 子 子 的 的 迁 迁 移 移 速 速 率 率 ((ννr r +-))
为电量计或库仑计.
将电量计串联于电路中, 根据电量计中电极上生 成物的量来计算所通过的电量.
若电量计中通过了96500C的电量,阴极上沉积:
银电量计:107.868g Ag 或铜电量计:63.546/2g Cu,
或气体电量计:析出2.01584/2g H2.
7.1.3离子的迁移数 P281
1. 离子迁移数的定义
Zn
Cu 极e -
e-
阳 Zn 2+ C u 2+ 阴
极
S
O
24
S
O
24
极
ZnSO4溶液
e-
+
e-
阴
阳
极
极
电解质溶液
（b）电解池
2. 法拉第定律Faraday’s Law P279
⒈ 是电化学上最早的定量的基本定律，
揭示了通入的电量与析出物质之间的
定量关系。
⒊电分析 ⒋生物电化学
7.1原电池和电解池P277
1.电解质溶液的导电机理 P277
两类导体
电子导体 离子导体
电子导体
如金属、石墨等。 A.自由电子作定向移动而导电 B.导电过程中导体本身不发生变化 C.温度升高，电阻也升高 D.导电总量全部由电子承担.
离子导体
如电解质溶液、熔融电解质等。 A.正、负离子作反向移动而导电 B.导电过程中有化学反应发生 C.温度升高，电阻下降 D.导电总量分别由正、负离子分担
法拉第定律的数学表达式
对于下面的电极反应表达式 氧化态 + z e－ 还原态 还原态 氧化态+ z e－
法拉第定律表示为
QzF
法拉第定律
QzF
z—电极反应的电荷数
反应进度
F —法拉第常数
法拉第常数在数值上等于1 mol元电荷的电
量。已知元电荷电量为1.60217733×10-19 C F=L·e =6.0221367×1023 mol-1×1.6022×10-19 C
利用电能以发生化学反应的装置称为电解池.
+
—
I
e 外电源
阳 (+)
阴(－)
电解池示意图
在电极上发生有电子得失的化学反应称为电极反应.
两个电极反应的总结果表示为电池反应.
阳极: 发生氧化反应的电极; 阴极: 发生还原反应的电极.
发生氧化-还原反应
正极: 电势高的电极; 负极: 电势低的电极.
电势高低
⒉ 该定律在任何温度、任何压力下均
可以使用。
⒊ 该定律的使用没有什么限制条件。
Michael Faraday (1791-1867)
法拉第定律的文字表述
⒈ 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。 ⒉ 通电于若干个电解池串联的线路中，当 所取的基本粒子的荷电数相同时，在各个电 极上发生反应的物质，其物质的量相同，析 出物质的质量与其摩尔质量成正比。
z=2, Q=96500C 时：
zQ F 299 66 C 5•C 5 0 m 0 0 o0 1l0.5mol
n(Cu) (Cu)
n (C) u (C)u 0 .5 mol
总之： 1mol电子能还原1mol一价离子，但只能还原 0.5mol二价离子。
3. 电量计 依据法拉第定律, 测量电路中通过电量的装置即
zQ F 196 95 6 C• 0 5 C m 0 0 o 01l1mol
n((AAg)g) n((AAgg))
n (A) g(A)g1mo n l(A)g(A)g 1mo
即每有1mol Ag+被还原或1molAg沉积下来，通过的 电量一定为96500C
对于电极反应：Cu = Cu 2+ + 2e-
利用两极的电极反应以产生电 能的装置称为原电池或自发电池. I
e 负载
原电池 阴极为正极,
阳 (－)
阴(+)
阳极为负极.
这种关系与电解池中情况相反.
在原电池转变为电解池(如充 电)时, 电池的正负极不变, 但阴阳 极对换.
原电池示意图
阴离子迁向阳极 离子迁移方向：
阳离子迁向阴极
负
负载电阻
正
极 e-
终态
阳极部 A 中部 B 阴极部
阳极
A
B
始态
阴极
44 mmol o l
r + 33r
终态
阳极部 A 中部 B 阴极部
离子电迁移的规律：
1.向阴、阳两极迁移的正、负离子物质的量总和恰好等于通 入溶液的总电量。
2. 阴 阳 极 极 部 部 电 电 解 解 质 质 物 物 质 质 的 的 量 量 的 的 减 减 少 少 负 正 离 离 子 子 所 所 传 传 导 导 的 的 电 电 量 量 ((Q Q ))
电化学研究对象
电化学主要是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的科学。
电能
电解
化学能
电池
电化学的用途
⒈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。
⒉电池 汽车、宇宙飞船、照明、通讯、 生化和医学等方面都要用不同类 型的化学电源。