第07章 电化学
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第七章 电化学7.3 用银电极电解AgNO 3溶液。
通电一定时间后，测知在阴极上析出0.078g 的Ag ，并知阳极区溶液中23.376g ，其中含AgNO 30.236g 。
已知通电前溶液浓度为1kg 水中溶有7.39g AgNO 3。
求Ag +和3NO -迁移数。
解法1：解法1：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。
显然阳极区溶液中Ag +的总量的改变如。
n 电解后(Ag +)= n 电解前(Ag +)+ n 电解(Ag +)- n 迁移(Ag +)则：n 迁移(Ag +)= n 电解前(Ag +)+ n 电解(Ag +)- n 电解后(Ag +)n 电解(Ag +)=()()4Ag 0.0787.22910mol Ag 107.9m M -==⨯()3323.3760.2367.3910(Ag) 1.00710mol 169.87n -+--⨯⨯==⨯解前电30.236(Ag ) 1.38910mol 169.87n +-==⨯电解后n 迁移(Ag +) = 1.007×10-3+7.229×10-4-1.389×10-3=3.403×10-4mol()44Ag 3.40310Ag 0.477.22910n t n +-+-⨯==⨯移解（）=迁电 则：t （3NO -）= 1 - t （Ag +）= 1 – 0.471 = 0.53解法2：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。
显然阳极区溶液中3NO -的总量的改变如下：n 电解后(3NO -)= n 电解前(3NO -) + n 迁移(3NO -)则：n 迁移(3NO -)=n 电解后(3NO -)- n 电解前(3NO -)n 电解后(3NO -)=30.236(Ag) 1.38910mol 169.87n +-==⨯解后电n 电解前(3NO-)=()3323.3760.2367.3910(Ag) 1.00710mol 169.87n -+--⨯⨯==⨯解前电n 迁移(3NO -) = 1.389×10-3-1.007×10-3 = 3.820×10-4moln 电解(Ag +)=()()4Ag 0.0787.22910mol Ag 107.9m M -==⨯()4334NO 3.82010NO 0.537.22910n t n ----⨯==⨯移解（）=迁电 则： t （Ag +）= 1 - t （3NO -）= 1 – 0.528 = 0.477.5 已知25℃时0.02mol·dm -3KCl 溶液的电导率为0.2768S·m -1。
物理化学07章2_可逆电池
2017/1/6
例题：电池与化学反应
写出这些电池作正极时的电极反应（得电子） Hg-HgCl2(s)|ClAg-Ag2O(s)|H2O,OHAg2O(s) + H2O +2e → 2Ag + 2OHHgCl2(s) +2e → 2Hg +2Cl-
(Pt)|Cr3+, Cr2O72-,H+
Sn 4+(a1)+2e- →Sn 2+(a2)
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2017/1/6
对消法测定电动势的原理图
E=(R0+Ri)I U=R0I
当R0→∞时，有：
R0+Ri→R0 E≈U
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2017/1/6
对消法测电动势的实验装置
标准电池 待测电池 工作电源
2017/1/6
组成可逆电池的必要条件
两个基本条件：
• 可逆电池放电时的反应与充电时的反应必须完 全一致。 • 可逆电池所通过的电流必须为无限小。 *在不同的电解质的界面上不存在扩散现象。用盐桥消除
研究可逆电池的目的：
1、化学能转化为电能的最高极限，改善电池性能； 2、为解决热力学问题提供电化学方法和手段。
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2017/1/6
从化学反应设计电池(3)
将反应H2(g, P(H2) )+1/2O2(g, P(H2)) →H2O(l) 设计 成电池 在该题中，被氧化的物质：H2 (g, P(H2) ) 被还原的物质：O2 (g, P(O2)) 氧化还原的产物：H2O(l) 此外，在氢电极和氧电极中均涉及到介质的问 题，我们首先看看。
07章_可逆电池的电动势及其应用
8 8 2Cd( 汞齐) SO 4 H 2O(l) CdSO 4 H 2O(s) 2e 3 3
阴极:
8 8 电池反应 : Cd( 汞齐) Hg 2SO 4 (s) H 2O(l) 2Hg(l) CdSO 4 H 2O(s) 3 3
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' r , max
当可逆电池的反应进度=1mol时
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2016/1/6
化学反应设计成电池做功和热机做功区别
根据热力学原理，恒温恒压下，1mol反应进度放热化学反应对外能 放出的热是Qm为反应的摩尔反应焓变 r Hm 。
这一热量通过热机对外做 功或发电
目前最高能量转化 率40 %
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2016/1/6
可逆电池可逆电池的必备条件
实际上并不是所有的电池都是可逆的 当电池电动势E >E外 ，电池对外放电， 其反应为： 正极反应： 2H＋ ＋2e → H2 负极反应： Zn －2e → Zn2＋ 电池反应： Zn ＋2H＋ → Zn2＋ ＋ H2 当E < E外 ，对电池充电，其反应为： 正极反应： Cu－2e → Cu2＋ 负极反应： 2H＋ ＋2e → H2 电池反应： Cu＋2H＋ → Cu2＋＋ H2
由 rGm和rSm 两个量，就可以容易地求得：
E Δr H m ΔrGm TΔr Sm zFE zFT T p (7.6.5)
E
这个rHm 是在没有非体积功的情况下，恒温恒压反应热。 因为电动势容易精确测定，所以按上式求
Zn
Cu
HCl 不满足充、放 电反应互为可逆 反应，因此，这 个电池不是可逆 电池。 P-319
大学物理化学主要公式
第一章 气体的pVT 关系 主要公式及使用条件1. 理想气体状态方程式nRT RT M m pV ==)/(或 RT n V p pV ==)/(m式中p ，V ，T 及n 单位分别为Pa ，m 3，K 及mol 。
m /V V n =称为气体的摩尔体积，其单位为m 3· mol -1。
R =8.314510 J · mol -1· K -1，称为摩尔气体常数。
此式适用于理想气体，近似地适用于低压的真实气体。
2. 气体混合物 （1） 组成摩尔分数 y B (或x B ) = ∑AA B /n n体积分数/y B m,B B *=V ϕ∑*AVy Am ,A式中∑AA n 为混合气体总的物质的量。
A m,*V 表示在一定T ，p 下纯气体A 的摩尔体积。
∑*AA m ,A V y 为在一定T ，p 下混合之前各纯组分体积的总和。
（2） 摩尔质量∑∑∑===BBBB B BB mix //n M n m M y M式中 ∑=BB m m 为混合气体的总质量，∑=BB n n 为混合气体总的物质的量。
上述各式适用于任意的气体混合物。
（3）V V p p n n y ///B B B B *=== 式中p B 为气体B ，在混合的T ，V 条件下，单独存在时所产生的压力，称为B 的分压力。
*B V 为B 气体在混合气体的T ，p 下，单独存在时所占的体积。
3. 道尔顿定律p B = y B p ，∑=BB p p上式适用于任意气体。
对于理想气体V RT n p /B B =4. 阿马加分体积定律V RT n V /B B =*此式只适用于理想气体。
5. 范德华方程RT b V V a p =-+))(/(m 2mnRT nb V V an p =-+))(/(22式中a 的单位为Pa · m 6 · mol -2，b 的单位为m 3 · mol -1，a 和b 皆为只与气体的种类有关的常数，称为范德华常数。
07章2_可逆电池
又因为电动势的测量精确度高，所以由此计算 的热力学函数的变化值远较直接量热法测得准确。 因而在热力学研究中，对于可安排成电池的化 学反应，总是通过测量E和(∂E/∂T)p以求得△rGm ， △rHm ，△rSm。
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2013-1-2
(-) H2(p)→2H+(aH+)+2e(+) Cl2(p)+2e-→2Cl-(aCl-) →2HCl(a)（2）
净反应：H2(p)+Cl2(p)→2H+(aH+)+ 2Cl-(aCl-)（1）
能斯特方程:
E1 E
$
RT zF
ln
aH aCl
2
2
aH aCl
2
2
aB a a a v v m a m
RT RT vB E ln( aB )平 ln K B zF zF
G zE F $ G RT ln K
$ r m $ r m $
$ $
RT $ E ln K zF
$
$ $
$ r Gm 将两者从数值上联系在 处于平衡态，只是
E 与 K 所处的状态不同， 处于标准态， E K
v v v
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2013-1-2
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E与a(活度)的关系
(1)
a a
2 H
2 Cl
aH aCl
2
a m m
一起。
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2013-1-2
E ， rGm 和 K $ 与电池反应的关系
第七章电化学习题解答
第七章电化学思考题解答一、是非题1．错2．错3．对4．错5．错6．错7．对8．对9．对10．错11．对12．错13．对14．对15．错16．错17．错二、选择题1．D 2．C 3．A 4．D 5．A 6．B 7．A 8．D 9．C 10．C 11．C 12．B13．C 14．B 15．C 16．B 17．D习题解答1. 在K2SO4溶液中通过500C电量时，在阴极和阳极上分别生成KOH和H2SO4的质量是多少？解：n (KOH) = n (1/2 H2SO4)= Q/ F = 500C/ 96485C · mol1-= 0.0052 mol所以m (KOH) = 0.0052 mol×56.106g · mol1-= 0.2917gm (1/2 H2SO4) = 0.0052 mol×49.035g · mol1-= 0.2550g2. 在AgNO3溶液中插入两个银电极，通电前溶液中含AgNO3的量为0.001mol，通电后银电量计中有0.0007 mol的银析出。
电解后阳极管中含AgNO3的量为0.0014 mol，计算Ag+和NO-3的迁移数。
解：用银电极电解AgNO3溶液时的电极反应为阳极Ag →Ag++ e-阴极Ag++ e-→Ag在阳极管电解前Ag+的物质的量为0.001mol，电解时在阳极管中溶解下来的银的物质的量为0.0007mol，电解后阳极管中Ag+的物质的量为0.0014mol，所以阳极管中迁移出去的Ag+的物质的量为0.001mol + 0.0007mol − 0.0014mol= 0.0003molt+= t (Ag+)= 0.0003mol/ 0.0007mol = 0.428t -= t (NO-3)= 1 −t+= 1 − 0.428 = 0.5723.已知298K时0.01mol · dm3-KCl溶液的电导率为0.1410S · m1-，装入电导池测得电阻为4.2156Ω。
07第七章汽车零件失效分析
Ⅲ阶段是汽车零件的极限磨损期。使用中的汽车零 件进入该时期后，由于配合副间隙已达到或超过极 限值，使零件表面间冲击载荷增大，而且由于间隙 过大，使润滑油流失严重，流体润滑油膜极易遭到 破坏，从而使零件的磨损率急剧增大，磨损量也因 此大幅度增加。若不加修理而继续使用，则势必使 汽车零件的磨损由正常磨损转化为事故性磨损，造 成零件迅速损坏，技术状况急剧变坏，工作能力迅 速下降。
树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20. 10.1920. 10.19Monday, October 19, 2020
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。1 4:09:5414:09:5 414:091 0/19/2020 2:09:54 PM
安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20. 10.1914: 09:5414:09Oct -2019- Oct-20
追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。2 020年1 0月19日星期 一下午2 时9分5 4秒14:09:5420. 10.19
严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020年10月 下午2时 9分20.1 0.1914: 09October 19, 2020
作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2 020年1 0月19日星期 一2时9分54秒1 4:09:541 9 October 2020
（4）腐蚀磨损。
零件表面被腐蚀，腐蚀层被磨去再腐蚀再磨去 的反复过程称为疲劳磨损。
按照机理，疲劳磨损分为化学腐蚀磨损和电 化学腐蚀磨损。
典型的电化学腐蚀磨损为汽缸的低温磨损，发动 机温度低，在汽缸壁上会吸附一层水膜，水膜溶 解燃烧废气中的酸性气体，如SO2和其他的酸性 气体。这些物质均会腐蚀汽缸壁，引起腐蚀磨 损，所以发动机应避免低温运行。
《环境电化学》课件
特点：高效、节能、 环保
应用：广泛应用于 工业、商业、家庭 等领域的空气净化
发展趋势：随着技 术的不断进步，静 电除尘技术在空气 净化中的应用将更 加广泛和深入
电渗析和电泳在污水处理中的应用
电渗析：利用电场作用，使溶液中 的离子通过半透膜进行分离和浓缩
应用：电渗析和电泳在污水处理中 主要用于去除重金属离子、有机物 等污染物
添加标题
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电泳：利用电场作用，使带电粒子 在液体中移动，实现溶液中离子的 分离和浓缩
优点：操作简便，效率高，成本低， 对环境友好
电化学淋洗修复技术
原理：利用电化 学反应，将土壤 中的污染物转化 为无害物质
优点：高效、环 保、经济
应用：重金属污 染、有机物污染、 放射性污染等
局限性：需要一 定的设备、技术 要求较高
Part Six
环境电化学在空气 净化中的应用
电凝聚和电浮选技术
电凝聚技术：通过施加电场，使悬浮颗粒聚集成较大的颗粒，从而易于分离和去除。 电浮选技术：通过施加电场，使悬浮颗粒带电，然后利用电场力将其从水中分离出来。
02 环 境 电 化 学 概 述 04 环 境 电 化 学 在 污 水 处 理 中 的
应用
06 环 境 电 化 学 在 空 气 净 化 中 的应用
Part One
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Part Two
环境电化学概述
环境电化学的定义和重要性
定义：环境电化学是研究电化学过程在环 境科学中的应用，包括污染物的去除、转 化和检测等。
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第7章 电化学
思考题
1． 什么是正极？什么是负极？两者有什么不同？
什么是阴极？什么是阳极？两者有什么不同？
2． 电导率与浓度的关系如何？摩尔电导率与浓度的关系如何？
3． 在温度、浓度和电场梯度都相同的情况下，氯化氢、氯化钾、氯化钠三种溶液中，氯离子的运动速率是否相同？氯离子的迁移数是否相同？
4． 为什么氢离子和氢氧根离子的淌度和摩尔电导率的数值比同类离子要大得多？
5． 强电解质如氯化镁的摩尔电导率与它的离子摩尔电导率之间是什么关系？
6． 在电解质溶液中，如果有i 种离子存在，则溶液的电导用哪个式子计算？为什么？
（1）12111i G R R R =+++ （2）121i
G R R R =+++ 7．标准电极电势是否就等于电极与周围活度为1的电解质溶液之间的电势差？
8．为什么标准电极电势的值有正有负？
9．某电池反应可以写成如下两种形式
（1）22H ()Cl ()2HCl()p p p O O O += （2）221/2H ()1/2Cl ()HCl()p p p O O O += 则所计算出的电动势E ，标准摩尔Gibbs 自由能变化值和标准平衡常数值是否相同？
10．如果规定标准氢电极的电极电势为1V ，则各可逆电极的还原氢标电势值(标准电极电势值)有什么变化？电池的电势有什么变化？
11．如何用电化学的方法测定H 2O 的标准生成Gibbs 自由能？
12．为什么实际分解电压总要比理论分解电压高？
13．在电解池和原电池中，极化曲线有何异同？
14．以金属铂为电极，电解Na 2SO 4水溶液。
在两极附近的溶液中各滴加数滴石蕊试液，观察在电解过程中两极区溶液颜色有何变化？为什么？
概念题
1． 按物质导电方式的不同而提出的第二类导体，下述对它特点的描述，哪一种是不正确的？
（A ）其电阻随温度的升高而增大 （B ）其电阻随温度的升高而减小
（C ）其导电的原因是离子的存在 （D ）当电流通过时在电极上有化学反应发生
2．使2000A 的电流通过一个铜电解器，在1h 内，能得到铜的质量是：
（A ）10g （B ）100g （C ）500g （D ）2700g
3．298K ，当H 2SO 4溶液的浓度从0.01mo l ﹒kg -1增加到0.1 mo l ﹒kg -1时，其电导率k 和摩
尔电导率∧m 将：
（A ）k 减小，∧m 增大 （B ）k 增大，∧m 增大
（C ）k 减小，∧m 减小 （D ）k 增大，∧m 减小
4．用同一电导池分别测定浓度为（1）0.01 mo l ﹒kg -1和（2）0.1 mo l ﹒kg -1的两个电解质溶
液，其电阻分别为1000Ω和500Ω，则（1）与（2）的摩尔电导率之比为：
（A ）1：5 （B ）5：1 （C ）10：5 （D ）5：10
5．在298K 的含下列离子的无限稀释的溶液中，离子摩尔电导率最大的是：
（A ）Al 3+ （B ）Mg 2+ （C ）H + （D ）K +
6．有4种浓度都是0.01 mo l ﹒kg -1的电解质溶液，其中平均活度系数最大的是：
（A ）KCl （B ）CaCl 2（C ）Na 2SO 4（D ）AlCl 3
7．AgBr(s)在纯H 2O 和浓度都是0.1 mo l ﹒kg -1的下列电解质溶液中(1)NaNO 3 (2)NaI
(3)Cu(NO 3)2 (4)NaBr (5)H 2O ，AgBr(s)溶解度递增的次序为
（A ）(1)＜(2)＜(3)＜(4)＜(5) （B ）(4)＜(5)＜(2)＜(1)＜(3)
（C ）(5)＜(2)＜(4)＜(1)＜(3) （D ）(4)＜(5)＜(1)＜(3)＜(2)
8．下列电池中，哪个电池的电动势与Cl -离子的活度无关？
（A ）Zn|ZnCl 2(aq)|Cl 2(g)|Pt （B ）Zn|ZnCl 2(aq)||KCl(aq)|AgCl(s)|Ag
（C ）Ag|AgCl(s)|KCl(aq) |Cl 2(g)|Pt （D ）Hg|Hg 2Cl 2(s)|KCl(aq)||AgNO 3(aq)|Ag
9．用对消法（补偿法）测定可逆电池的电动势，主要为了：
（A ）消除电极上的副反应（B ）减少标准电池的损耗
（C ）在可逆情况下测定电池电动势（D ）简便易行
10．若算得电池反应的电池电动势为负值，表示此电池反应是：
（A ）正向进行（B ）逆向进行
（C ）不可能进行（D ）反应方向不确定
11．某电池反应为2Hg(l)+O 2+2H 2O(l)＝2Hg 2++4OH -1，当电池反应达平衡时，电池的电动势E 必然：
（A ）E ＞0（B ）E =E Θ（C ）E ＜0（D ）E =0
12．某电池在298K ，标准压力下可逆放电时，放出100J 的热量，则该电池反应的焓变值△r H m 为：
（A ）100J （B ）＞100J （C ）＜-100J （D ）-100J
13．在等温、等压下，电池以可逆方式对外做电功时的热效应Q R 等于：
（A ）△H （B ）(/)p zFT E T ∂∂（C ）(/)p zFE E T ∂∂（D ）nEF
14．有两个电池，电动势分别为E 1和E 2
Pt|H 2(p Θ)|KOH(0.1 mol ﹒kg -1)|O 2(p Θ)|Pt E 1
Pt|H 2(p Θ)|H 2SO 4(0.1 mol ﹒kg -1)|O 2(p Θ)|Pt E 2
（A ）E 1＜E 2（B ）E 1＞E 2（C ）E 1=E 2（D ）不能确定
15．反应Cu 2+(a 1)→Cu 2+(a 2)，已知a 1＞a 2，可构成两种电池
（1）Cu(s)| Cu 2+(a 2)|| Cu 2+(a 1)|Cu(s)
（2）Pt| Cu 2+(a 2), Cu +(a’)|| C u 2+(a 1), Cu +(a’)|Pt
这两个电池电动势E 1与E 2的关系为：
（A ） E 1=E 2（B ）E 1=2E 2（C ）E 1=1/2E 2（D ）无法比较
16．以石墨为阳极，电解0.01 mol ﹒kg -1NaCl 溶液，在阳极上首先析出（已知：E Ө(Cl 2/Cl -)=1.36V ，η(Cl 2)=0V ，E Ө(O 2/OH -)= 0.401V ，η(O 2)=0.8V 。
）：
（A ）Cl 2(g)（B ）O 2(g)（C ）Cl 2与O 2混合气体（D ）无气体析出
17．电解时，在阳极上首先发生氧化作用而放电的是：
（A ）标准还原电极电势最大者
（B ）标准还原电极电势最小者
（C ）考虑极化后，实际上的不可逆还原电极电势最大者
（D ）考虑极化后，实际上的不可逆还原电极电势最小者
概念题：
1．B 2。
D 3。
D 4。
B 5。
C 6。
A 7。
8。
C 9。
C 10。
B 11。
D 12。
C
13．B 14。
C 15。
C 16。
A 17。
D。