电化学-1电化学基本概念导电机理迁移数电导率
【电化学】第一章 电解质及其物理化学性质 (1)
2、稀溶液的经验式： lg k I k为常数 3、德拜－休克尔方程：
(1)m 0.001mol / kg的溶液，lg A ZZ I
(2)0.001
m
0.01mol / kg，lg
A ZZ 1 Ba
I
I
(3)0.01 m 1mol / kg, lg
A ZZ 1 Ba I
I
bI
三、固体电解质
1、按其中的传导离子来分类： （1）银离子导体(Ag+) 如AgX； （2）铜离子导体（Cu+）如CuX； （3）碱金属离子导体（Na+，Li+）如B- 氧化铝
（NaO2●Al2O3, n = 5-11)； （4）氧离子导体 如ZrO2，ThO2； （5）氟离子导体如NaF，AlF3。 2、应用：燃料电池等。
(1)m与关系：m＝Vm C，Vm是含1mol电解质溶液的体积，
C为体积摩尔浓度。
（2）m与淌度的关系：m＝ U＋＋U－ F，
：电离度，F：法拉第常数，F＝eNA＝96500C / mol。
对无限稀溶液：＝1m
U
U
F,离子独立移动定律：mmm NhomakorabeaU
U
F
对浓度不太大的强电解质溶液，近似有：m
1
(3)平均质量摩尔浓度：m＝（m＋
m ） － ＋＋－
若已知 ，有近似计算：＋＝ m＋，－＝ m－
二、德拜－休克尔方程
1、溶液的离子浓度I:
I 1
2
i
mi zi2
例：溶液内含0.01mol/kg NaCl 和.02mol/kg 的CdCl2，则Na+，Cd2+和
Cl- 离I 子1 强0.0度11为2 ：0.02 22 0.05 (1)2 0.07 2
电化学基础知识汇总
出平均值
=；
（2.5.32)
② 由电动势与温度的关系，，求导得；
③ 利用电池的奈斯特方程
（2.5.33)
（3）由标准电动势求标准吉布 斯自由能改变量和平衡常数
（2.5.34)
（2.5.35)
式中为所有参加反应的组分都处于标准
态时的电动势，z为电极反应中电子的计
量系数。
（4）可逆电池的热效应QR和 化学反应的热效应Qp
离子的许多热力学性质，例如偏摩尔热
容Cp,+和Cp,－都无法进行单独地实验测定。
为此，人为地规定水溶液中氢离子（称 水合氢离子）的热力学性质，然后以此 为基础可以得到其它水合离子的热力学 性质。
一、规定及其推论
水溶液中氢离子的标准态是指101325Pa下，m(H+) = 1 mol·kg-1且γ（H+）=1 的假想状态。按照规定，任意 温度下标准态的H+（aq）的摩尔生成吉布斯函数、摩 尔生成焓、摩尔熵和摩尔热容均等于0：
（2）物质量的基本单元
在电解质溶液一章中，物质量的基本单 元一般规定为，单位电荷对应的物质的 量。对于任意离子，记作1mol H+，；对 于对于任意电解质，记作；对于参与氧 化或还原反应的任意物质M，记作，式中 z是M得失的电子数。
物质量的基本单元不同，某些公式的书 写方式不同。例如，对CaCl2溶液，摩尔 电导率的加和公式为。若把CaCl2、Ca2＋、 Cl-分别定为基本单元，则加和公式即成 为，显然改变了原公式的形式。
2.5 电化学
电化学的主要内容包括电解质溶液理论、可逆 电池热力学和电极过程动力学。电解质溶液理 论主要研究电解质溶液的导电性质。为了描述 电解质溶液的导电性质，引入了离子的电迁移 率、迁移数、电导率，摩尔电导率等重要概念。 为了描述电解质溶液的热力学性质，引入了电 解质溶液的平均活度、平均活度系数、离子强 度，德拜－休克尔极限公式等重要概念。
电化学基础知识讲解及总结
电化学基础知识讲解及总结电化学是研究电与化学之间相互作用的学科，主要研究电能转化为化学能或者化学能转化为电能的过程。
以下是电化学的基础知识讲解及总结：1. 电化学基本概念：电化学研究的主要对象是电解质溶液中的化学反应，其中电解质溶液中的离子起到重要的作用。
电池是电化学的主要应用之一，它是将化学能转化为电能的装置。
2. 电化学反应：电化学反应可以分为两类，即氧化还原反应和非氧化还原反应。
氧化还原反应是指物质失去电子的过程称为氧化，物质获得电子的过程称为还原。
非氧化还原反应是指不涉及电子转移的反应，如酸碱中的中和反应。
3. 电解和电解质：电解是指在电场作用下，电解质溶液中的离子被电解的过程。
电解质是指能在溶液中形成离子的化合物，如盐、酸、碱等。
4. 电解质溶液的导电性：电解质溶液的导电性与其中的离子浓度有关，离子浓度越高，导电性越强。
电解质溶液的导电性也受温度和溶质的物质性质影响。
5. 电极和电位：在电化学反应中，电极是电子转移的场所。
电极可以分为阳极和阴极，阳极是氧化反应发生的地方，阴极是还原反应发生的地方。
电位是指电极上的电势差，它与电化学反应的进行有关。
6. 电池和电动势：电池是将化学能转化为电能的装置，它由两个或多个电解质溶液和电极组成。
电动势是指电池中电势差的大小，它与电化学反应的进行有关。
7. 法拉第定律：法拉第定律是描述电化学反应速率的定律，它表明电流的大小与反应物的浓度和电化学当量之间存在关系。
8. 电解质溶液的pH值：pH值是衡量溶液酸碱性的指标，它与溶液中的氢离子浓度有关。
pH值越低，溶液越酸性；pH值越高，溶液越碱性。
总结：电化学是研究电与化学之间相互作用的学科，主要研究电能转化为化学能或者化学能转化为电能的过程。
其中包括电化学反应、电解和电解质、电极和电位、电池和电动势等基本概念。
掌握电化学的基础知识对于理解电化学反应和电池的工作原理具有重要意义。
高二化学电化学基础知识点
高二化学电化学基础知识点电化学是研究电与化学变化之间关系的学科，是化学的一个重要分支。
在高二化学学习中，电化学作为一个重要的知识点，对于理解化学反应机制、电化学的应用以及相关实验技术具有重要意义。
本文将介绍高二化学电化学基础知识点，包括电化学基础概念、电解和电池，并对相关实验技术进行简要介绍。
一、电化学基础概念1. 电荷：电荷是物质带有的一种属性，具有正负之分。
阳离子带正电荷，阴离子带负电荷。
2. 电流：电流是电荷的流动，通常用符号I表示，单位为安培(A)。
电流大小与单位时间内通过导体横截面的电荷量成正比。
3. 电解质：电解质是指在溶液或熔融状态下能够导电的物质，可以分为强电解质和弱电解质两种。
4. 电解：电解是指在电解质导电条件下，电流通过电解质溶液或熔融物体时，电解质发生化学反应的过程，通常包括阳极和阴极两个半反应。
5. 电极：电极是导电体与电解质之间的界面，分为阳极和阴极两种。
二、电解电解是电化学领域研究的重要内容，通过电解可以实现化学实验中的一些重要物质的制备和分离。
电解通常包括阳极和阴极两个半反应。
1. 阳极反应：在电解过程中，阳极是电子流从电解质溶液中进入的地方，通常在阳极上发生氧化反应。
2. 阴极反应：在电解过程中，阴极是电子流进入电解质溶液的地方，通常在阴极上发生还原反应。
3. 电解方程式：电解方程式用于描述电解过程中发生的化学反应，常用化学式表示。
三、电池电池是一种将化学能转化为电能的装置，是电化学中的重要组成部分。
根据工作原理的不同，电池可以分为原电池和可充电电池两类。
1. 原电池：原电池是指通过化学反应产生电能的电池，一旦反应结束，电池将不可再次使用。
一种常见的原电池是干电池。
2. 可充电电池：可充电电池是指电池可以通过外部电源反向进行化学反应，将失去的电能转化为化学能，重新储存起来以备使用。
一种常见的可充电电池是锂电池。
四、电化学实验技术在电化学的实验过程中，有一些特殊的技术和仪器被广泛应用，以实现一些重要化学过程的观察和测量。
电化学知识点总结
电化学知识点总结一、电化学基础1. 电化学的基本概念电化学是研究电化学反应的科学，它涉及到电流和电势的关系，以及在电化学反应中的能量转换和催化作用。
电化学反应通常发生在电极上，电化学反应的方向与电流的流动方向相反。
2. 电化学的基本原理电化学的基本原理包括电极反应、电解、电荷传递和能量转换等。
在电池中，通过氧化还原反应产生的电能被转化为化学能，进而转化为电能，从而产生电流。
3. 电化学的基本参数电化学的基本参数包括电压、电流、电解、电极电势、电导率、离子迁移速率等。
这些参数是电化学研究的基础，也是电化学应用的基本原理。
二、电化学反应1. 电化学反应的基本类型电化学反应包括氧化还原反应、电解反应、电化学合成反应等。
氧化还原反应是电化学反应中最常见的一种，它涉及到电子的转移，产生电压和电流。
电解反应是电化学反应中电流通过电解质溶液时发生的反应，通常涉及到离子的迁移和溶液中的化学反应。
电化学合成反应是指利用电能进行化学合成反应，通常包括电极合成和电解合成两种方式。
2. 电化学反应的热力学和动力学电化学反应的热力学和动力学是电化学研究的重要内容。
热力学研究电化学反应的热能转化和热能产生的条件，动力学研究电化学反应的速率和电化学动力学理论。
三、电化学动力学1. 电化学反应速率电化学反应速率是指单位时间内电化学反应所产生的物质的变化量。
电化学反应速率与电流和电压密切相关，它是电化学反应动力学研究的关键之一。
2. 催化作用催化作用是指通过催化剂来提高电化学反应速率的现象。
催化剂可以降低反应的活化能，提高反应速率，通常在电化学反应中有着重要的应用。
3. 双电层理论双电层是电极表面和电解质溶液之间的一个电荷层，它对电化学反应速率有着重要的影响。
双电层理论是电化学研究的重要理论之一，它涉及到电极和电解质溶液中的电位差和电荷分布。
4. 交换电流交换电流是指在电化学反应中与电流方向相反的电流，它是电化学反应速率的一个重要参数，也是电化学动力学研究的重要内容。
大一电化学知识点总结
大一电化学知识点总结电化学是物理化学的重要分支之一，研究的是电与化学之间的相互关系以及涉及电化学反应的性质和机理。
在大一学习电化学的过程中，我们接触了一些基本的概念和知识点。
本文将对这些知识点进行总结和归纳，以便于我们更好地掌握电化学的基本原理和应用。
一、电化学基础知识1. 电解和电解质：电解是指通过外加电势使电解液中的阳离子和阴离子发生氧化还原反应的过程，而电解质是能够导电并在电解过程中溶解、产生离子的物质。
2. 电导率和电解度：电导率是介质导电能力的衡量指标，是指单位长度和横截面积下的电导容。
而电解度则表示电解质溶液中离子化的程度。
3. 平衡电位和反应电位：平衡电位是指在电解质解离或电极上发生氧化还原反应时的电位，而反应电位则是指实际电解质解离或电极反应过程中的电位。
4. 电池和电解槽：电池是将化学能转化为电能的装置，由正极、负极和电解质组成。
而电解槽是用来进行电解反应的容器。
二、电化学反应1. 氧化还原反应：电化学反应中最常见的就是氧化还原反应。
氧化是指物质失去电子，而还原是指物质获得电子。
2. 电极反应：电化学反应发生在电极上，电极上的反应被称为电极反应。
电极反应可以分为氧化反应和还原反应两个部分。
3. 稳定性和活性：电极上反应的稳定性和活性取决于物质的性质和周围环境的条件。
三、电化学电池1. 电池的构成和工作原理：电池由正极、负极和电解质组成，正极接受电子，负极释放电子。
电池中的化学能通过正极和负极之间的电子传导转化为电能。
2. 原电池和可逆电池：原电池是指不能实现反向电流的电池，而可逆电池则可以实现反向电流。
3. 电动势和电池电势：电动势是指单位正电荷从电池外部一点移动到另一点所做的功，而电池电势则是指电池正负极之间的电位差。
4. 电池的分类：电池按照不同的工作原理和化学反应可以分为原电池、干电池和燃料电池等多种类型。
四、电解过程1. 电解的基本规律：电解过程中电荷守恒、质量守恒以及反应物摩尔之间的比例关系。
电化学基础知识点总结
电化学基础知识点总结电化学是研究电子与离子在电解质溶液中的相互转移和相互作用的科学。
它涉及电荷的移动和化学反应的同时发生。
在电化学中，我们主要关注两个方面的过程：电化学反应和电化学细胞。
1. 电化学反应电化学反应是指在外加电势的作用下，电子和离子之间发生的氧化还原反应。
电化学反应包括两个基本过程：氧化和还原。
氧化是指物质失去电子或氢离子，而还原则是指物质获得电子或氢离子。
在电化学反应中，常常涉及到电极反应和电解质的离子浓度变化。
2. 电化学细胞电化学细胞是一种将化学能转化为电能的装置。
它包括两个半电池：一个作为阳极，用于氧化反应；另一个作为阴极，用于还原反应。
两个半电池通过电解质溶液或电解质桥相连，并且在外部连接一个电路，使电子能够在阳极和阴极之间流动。
这个电路就是外部电路，而电解质溶液或电解质桥则是内部电路。
电化学细胞产生的电势差可以用来驱动电子在电路中进行功的转化。
3. 电化学基础概念在电化学中，有一些基本概念需要了解。
（1）电极：电极是电化学反应发生的场所。
它包括两种类型：阳极和阴极。
阳极是发生氧化反应的地方，电子从阳极流出；而阴极是发生还原反应的地方，电子流入阴极。
（2）电位：电位是指在标准状态下，电解质溶液中某个电极的电势相对于标准氢电极的差异。
标准氢电极的电势被定义为0V，其他电极相对于标准氢电极具有正负的电势。
（3）电解质：电解质是能够在溶液中分解出离子的物质。
电解质可以分为强电解质和弱电解质，具体取决于它们在溶液中的离解程度。
（4）电导率：电导率是指电解质溶液中离子传导电流的能力。
电导率高的溶液具有更好的导电性能。
4. 电化学技术和应用电化学不仅是一门基础科学，还在许多领域中有广泛的应用。
（1）电解：电解是指利用电流将化合物分解为离子的过程。
电解在电解制备金属、电镀、电解解析等方面有着重要的应用。
（3）蓄电池：蓄电池是一种将化学能转化为电能的设备。
它具有可充电性，常用于储存和提供电能。
电化学基本概念
本标准规定了电镀、化学镀、化学处理、电化学处理和与其有关过程的术语的定义。
适用于电镀、化学镀、化学处理、电化学处理与有关过程所用术语。
化学腐蚀chemical corrosion 金属和非金属在电解质溶液、干燥气体和高温下发生化学作用而引起的腐蚀。
双电层electric double electrode 带电质点在两相不均匀分布或外电源向界面充电导致剩余电荷集中在界面两侧而形成的双电层。
双极性电层bipolar electrode 不与外电源连接而置于阴极和阳极之间电解液中的导体，其面对着阳极的一侧起着阴极的作用，对着阴极的另一侧起着阳极作用的一种电极。
分散能力throwing power 在特定条件下，镀液使电极（通常是阴极）上镀层分布比初次电流分布更为均匀的能力。
对于阳极沉积过程，其定义类似。
分解电势decomposition potential 能使电化学反应以明显速率持续进行的最小电势（不包括溶液的欧姆电压降）。
不溶性阳极（惰性阳极）inert anode 电流通过时不发生阳极溶解反应的阳极。
电化学electrochemistry 研究化学能与电能相互转变及与此过程有关的现象的科学。
电化学极化（活化极化）activechemical corrosion 金属在电解质溶液中或金属表面覆盖液膜时，由于电化学反应使金属氧化的过程。
电化当量electrochemical equivalent 电极上通过单位电量（例如1Ah,或1C）时，具有100%电流效率的电极反应所产生或消耗的物质的质量称为有关物质的电化学当量，通常以g/C或g/Ah表示。
电导率（比电导）conductivity 单位截面积和单位长度的导体之电导，通常以S/m表示。
电泳electrophoresis 液体介质中带电的胶体微粒在外电场的作用下相对液体的迁移现象。
电动势electromotive force 原电池开路时两极间的电势差。
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2015-4-18
五、物质的量的基本单元
n＝N/L，其中N为基本单元的个数，所以n值 与基本单元有关。例如18g水，可表示为：
n(H2O)=1mol， n(2H2O)=0.5mol， n(1/3H2O)=3mol， 等
在研究电解质溶液导电性质时，习惯于以一个元 电荷(e- or e)为基础指定物质量的基本单元。
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2015-4-18
七、电量计（库仑计） 测量电量的装置
电量计（库仑计）：以电极上析出（固体或气体）或溶解的 物质的量测定电量。 如：铜电量计，银电量计和气体电量计。 例：阴极上析出0.4025g银，则通过的电量为： Q=nF=(0.4025/109) 96500=356.3C 阴极上析出0.2016g铜，则通过的电量为： Q=nF=(0.2016/63.5) 2 96500=612.7C
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2015-4-18
§7-2 离子的电迁移
• 一、离子的电迁移现象 • 1.电迁移:离子在电场作用下的运动。 • 正离子迁向阴极 负离子迁向阳极 • 2.特点： Q=Q++Q• Q v 正离子迁出阳极区的物质的量
Q
v
负离子迁出阴极区的物质的量
2015-4-18
阳极区 通 阳极 电 前 (Pt) 通 电 后
+++++
－－－－－
中间区
+++++
－－－－－
阴极区
+++++
－－－－－
阴极 (Pt)
+
－
+
－
+++++
－－－－－
++++
－－ －－
② 对任意离子B，nB(迁移) ≠ nB(电极反应) 例：n+(迁移)=3mol， n+(阴极反应)=4mol n-(迁移)=1mol， n-(阳极反应)=4mol ③ 溶液的导电任务由正负离子共同分担。 Q＝4×96500C 定义：
•
• 3.应用
内部电流方向
低电势—高电势
• 电解、电镀、电池、防腐、生物工程
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2015-4-18
三、电解质溶液的导电机理
1 电场力作用下： H+ 向负极迁移 Cl- 向正极迁移 2 界面上： 负极 2H+ +2e H2 正极 2Cl- 2e Cl2 2HClH2 +Cl2
① 离子Mz+
1 z ：用 n M 描述离子的物质的量， z 例 n(H+)，n(1/2Cu2+)，n (1/3Fe3+) …
1 z 离子Az- ：用 n z A 描述离子的物质的量，
例 n(Cl-)，n(1/2SO42-) … 这样做的好处是，1mol任何离子所带的电量均为6.023×1023e。
第七章 电化学
Chapter 7 Electrochemistry
电化学：物理化学的一个重要分支 内容：化学反应←→电现象。既包括热力学问题，也包 括动力学问题。 用途： 化学能
电池 电解池
电能
所以电化学系统就是电池或电解池（系统特点：由导体或半 导体组成，由于带电粒子个性不同，在相间存在电位差）； 为科学研究及生产过程提供精确快速的研究测定方法。
阳极区 通 阳极 电 前 (Pt) 通 电 后
+++++
－－－－－
中间区
+++++
－－－－－
阴极区
+++++
－－－－－
阴极 (Pt)
+
－
+
－
+++++
－－－－－
++++
－－ －－
由此例可以看出： ① 通电后，中间区溶液浓度不变，而两极区 浓度改变。
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2015-4-18
•二、电解池与原电池
化学能
–
Zn
原电池G<0 电解池G>0
A
电能
V
负载
+
Cu
H2 ←
Fe 阴
→ O2 NaOH
Ni 阳
H2O(l)H2(g)+O2(g) G = – G =237.2kJmol-1 电极：一般都由金属制成, 属于电子导体(第一类导体)； 电解质溶液：离子导体(第二类导体)。 212kJmol-1
uB
B
E
① uB：离子B的电迁移率（淌度），m2.s-1.V-1。 单位场强(1 V m-1)时的电迁移速度。
② uB = f(T, p, c, B本性，D本性)，∴ uB不是 B的特性参数(∵与c，D本性有关 )， uB 值 应具体测量。
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2015-4-18
3电流在界面上连续， 构成回路 结果：电源做功W’= -qV; 系统(G)T,p>0 若可逆进行： (G)T,p= Wr’= - Q电量 E
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2015-4-18
1 界面上自发 反应： H2(g)+Cl2(g)2HCl 负极:H2 2e 2H+ 正极:Cl2 +2 e 2Cl2 接通外电路，由于 电势差，产生电流 3 进入溶液的离子定向 迁移，构成回路 结果：系统(G)T,p<0; 对外做功W’; 若可逆进行： (G)T,p= Wr’=-Q电量 E
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Q+＝3×96500C Q-＝1×96500C 例：t+=0.75, t-=0.25
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2015-4-18
Q t , Q
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Q t Q
阳极区 通 阳极 电 前 (Pt) 通 电 后
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2015-4-18
Z
石棉隔膜
• 1.电解池
• 定义：电解池是利用电能来发生化学反应的装置。
• 特点：电能—化学能 • 内部电流方向 高电势—低电势
• 2. 原电池
• 定义：电池是利用化学反应产生电流的装置。 • 特点：化学能—电能
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2015-4-18
二、离子的迁移数 (The transport numbers of ions) 电解质溶液导电时离子的具体迁移情况 (Hittorf模型)
例：为某电解质溶液通入 4 mol e的电量，即 Q＝ 4×96500C，其中u+＝ 3u-。若设通电前阳极区， 1 M 则 A 阴极区和中间区均含有5mol z
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2015-4-18
• 六、法拉第定律
• 1.文字表述:每通过96500C的电量,在电解质溶液中任意一 电极上,发生得失1mol电子的电极反应,同时与得失1mol电 子相对应的任意一电极反应的(相应物质的)物质的量是 1mol。 • 1mol电子的电量称为1F，1F=Le=96500Cmol-1 • 2.数学表达式：Q=nF • 3.说明： • 法拉第定律是由实践总结出来的。 • 法拉第定律适用于电解池，也适用于原电池。 • 当有1mol电子的电量通过AgNO3溶液时在阴极有1molAg 沉淀，当有1mol电子的电量通过CuSO4溶液时在阴极有 1mol（1/2Cu）沉淀。
③ 参与氧化还原反应的物质M：
re M ze M z-
M M ze 以
zox
1 n M z
描述物质M的物质的量
例如：电解CuCl2溶液产生Cl2和Cu，则用 n(1/2Cl2)和n(1/2Cu)表示。 总结：1mol的任何物质(离子、电解质或其他 物质)，均涉及6.023×1023e ≈96500C的 电量。可见，对任意两个电极1和2，若 起反应时 n1=n2 Q1=Q2
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2015-4-18
二、离子的电迁移率 Mobility
电离 电解质 离子B 离子D
则 B = f(E, T, p, c, B本性，D本性)
1. 定义：通常讨论一定T，p下的某一指定溶液，则 B = f(E) B ∝ E
写作 B = uBE
特点：概念多，要以理解为主。
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2015-4-18
本章研究的主要内容
• 电解质溶液的导电机理 • 原电池 • 电解池
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2015-4-18
目 录
§7-1 Electrolytic cell、Galvanic cell and Faraday’s law §7-2 The ionic transport number §7-3 Electric conductivity and molar Electric conductivity §7-4 The Law independent migration ions §7-5 The application of conductance determine §7-6 Mean ionic activity of electrolyte §7-7 Debye—Hcü kel limiting law §7-8 Reversible cell §7-9 Thermodynamic of reversible cell §7-10 Nernst equation §7-11 电池电动势及标准电池电动势测定 §7-12 电极电势和电池电动势 §7-13 电极种类 §7-14 电池设计 §7-15 电解和极化