现代电化学工程全解
电化学全解
例1：MnO4 Fe2 H Fe3 Mn 2 H 2O
(1)把反应分为氧化反应, 还原反应(均为“半反应”, “电极反
11-2-3 表示符号
(1) 负极写在左边，正极写在右边 (2) 用∣ 表示电极与离子溶液之间的物相界面 (3) 不存在相界面，用, 分开。加上不与金属离子反应 的金属惰性电极。 (4) 用表示盐桥（饱和KCl或NH4NO3 + 琼脂）。
作用：沟通两个半电池；作为正、负离子通道，使 两个“半电池”的溶液都保持电中性，使反应能继续进 行，电流不断产生。
Zn|Zn2+ (c),
Cu|Cu2+ (c)
（2）气体-离子电极，如：2H++2e=H2 通常以Pt或石墨为电极，起导电作用，不参加反应，
故称惰性电极。 表示为 Pt, H2 ∣ H +
（3）金属（金属难溶盐）— 阴离子电极
金属表面涂有该金属的难溶盐，然后浸入与该盐具 有相同阴离子的溶液中。如：
AgCl + e- Ag + Cl – 表示为Ag-AgCl ∣ Cl –
11-3 标准电极电势
指定温度(25°C)，浓度Ci均为 1 mol/dm3, 气体 的分压pi都是标准压力（ 1bar= 100 kPa), 固体及液
3. 注意：
（1）配平
（2） 酸表：在酸性溶液中存在如Fe3 + / Fe2 + 或H +或 OH未 参与半反应的。 如Cl2/Cl - 。 （3）碱表：在碱性溶液中存在的 。如Zn(OH)42 - /Zn
(完整版)电化学基础知识点总结
(完整版)电化学基础知识点总结电化学是研究化学变化与电能之间的相互转化关系的科学，是现代化学的一个重要分支。
以下是关于电化学基础知识点的一篇完整版总结，字数超过900字。
一、电化学基本概念1. 电化学反应：指在电池或其他电解质系统中，化学反应与电能之间的相互转化过程。
2. 电化学电池：将化学能转化为电能的装置。
电池分为原电池和电解池两大类。
3. 电池的电动势（EMF）：电池两极间的电势差，表示电池提供电能的能力。
4. 电解质：在水溶液中能够导电的物质，分为强电解质和弱电解质。
5. 电解质溶液：含有电解质的溶液，具有导电性。
6. 电极：电池中的导电部分，分为阳极和阴极。
二、电化学基本原理1. 法拉第电解定律：电解过程中，电极上物质的得失电子数量与通过电解质的电量成正比。
2. 欧姆定律：电解质溶液中的电流与电阻成反比，与电势差成正比。
3. 电池的电动势与电极电势：电池的电动势等于正极电极电势与负极电极电势之差。
4. 电极反应：电极上发生的氧化还原反应。
5. 电极电势：电极在标准状态下的电势，分为标准电极电势和非标准电极电势。
6. 活度系数：溶液中离子浓度的实际值与理论值之比。
三、电极过程与电极材料1. 电极过程：电极上发生的化学反应，包括氧化还原反应、电化学反应和电极/电解质界面反应。
2. 电极材料：用于制备电极的物质，分为活性物质和导电物质。
3. 活性物质：在电极过程中发生氧化还原反应的物质。
4. 导电物质：提供电子传递通道的物质。
5. 电极结构：电极的形状、尺寸和组成。
四、电池分类与应用1. 原电池：不能重复充电的电池，如干电池、铅酸电池等。
2. 电解池：可重复充电的电池，如镍氢电池、锂电池等。
3. 电池应用：电池在通信、交通、能源、医疗等领域的应用。
五、电化学分析方法1. 电位分析法：通过测量电极电势来确定溶液中离子的浓度。
2. 伏安分析法：通过测量电流与电压的关系来确定溶液中离子的浓度。
3. 循环伏安分析法：通过测量电流与电压的关系来研究电极过程。
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与化学之间相互转化和相互作用的科学。
它是物理学和化学的交叉学科，在电池、电解和电沉积等领域有着广泛的应用。
以下是电化学的基础知识点总结：1. 电化学反应：- 氧化还原反应（简称氧化反应和还原反应），是电化学最基本的反应类型，涉及原子、离子或分子的电荷变化。
- 氧化是指某物质失去电子，还原是指某物质获得电子。
2. 电池原理：- 电池是将化学能转化为电能的装置，由两个电极（阳极和阴极）和电解质组成。
阳极是发生氧化反应的地方，阴极是发生还原反应的地方。
- 在电池中，化学反应产生的电荷通过外部电路流动，从而形成电流。
3. 电解：- 电解是用电流将化合物分解成离子或原子的过程。
在电解槽中，正极是阴离子的聚集地，负极是阳离子的聚集地，而正负极之间的电解液是导电介质。
- 在电解过程中，正负电极上的反应是有差别的，称之为阳极反应和阴极反应。
4. 电解质：- 电解质是能够在溶液中或熔融态中导电的物质。
电解质可以是离子化合物，如盐和酸，也可以是离子溶剂如水。
- 强电解质能够完全离解成离子，而弱电解质只有一小部分离解成离子。
5. 电动势：- 电动势是电池或电化学系统产生电流的驱动力，通常用电压表示。
- 在标准状态下，标准电动势是指正极与负极之间的电压差。
它与化学反应的自由能变化有关，可以通过标准电动势表进行查阅。
6. 极化现象：- 极化是指在电解过程中阻碍电流通过的现象。
- 有两种类型的极化：浓差极化和活化极化。
浓差极化发生在反应物浓度在电极上发生变化的时候，活化极化发生在电化学反应速率受到限制的时候。
7. 电信号：- 在电化学中，电伏是电势大小的基本单位。
它表示单位电荷通过电路所产生的能量的大小。
- 电流是电荷通过导体的速率，单位是安培。
- 除了电伏和电流之外，还有许多其他电信号，例如电阻、电导率和电容。
8. 电化学测量方法：- 常用的电化学测量方法有电压法、电位法、电流法和电导法。
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。
第四章 电化学工程概要
第二节 电压衡算与能量衡算
一、电压衡算 电流通过电解槽时，槽电压U为
U Ed A K IR Ed U
ΔU为槽电压与理论分解电压之差，包括阳极过电位、 阴极过电位和电解槽内的欧姆电压降(电解液、隔膜、 电极、集流,等欧姆电压降)。 降低槽电压，需减少各项电压数值。ηA和ηK的大小与 电极材料、结构有关。Ed由电解反应的本质所决定。 例如隔膜法电解食盐水的阴极析氢反应，若用氧还原 反应代替，则理论分解电压降低50％。∑IR使部分能 量转变为热而损失掉。
(2)由传导、对流、辐射(高温要考虑)产生的热流量
q2 q传 q对 q辐
q传 A L(T1 T2 )
式中：A为面积，λ为热导率，L为平壁传导体的厚 度，(T1-T2)为温度差
q对 A (T液 T固 )
式中：a为热传递系数，T固为固相表面温度，T液为流 体相温度 4 4
dQ H UI ( )I dt nF
对于电解水： 总反应 阴极反应为 阳极反应为
1 H 2O H 2 O2 2
2H 2e H 2
1 2OH O2 H 2 o 2e 2
已知80℃时上述反应的
G o 222.8kJ mo 11 , H 283.7kJ mo 11
由此算出 Ed G / nF 222.8 103 / 2 96500 1.154 V
U tn H / nF 283.7 103 / 2 96500 1.470 V
采用铁作阴、阳极，在80℃、电流密度为500 A· m-2时， 从前面例子得知ηA=0.419 V，ηK=0.264 V。KOH溶液、 隔膜的电导率，极间距离，隔膜厚度也采用前面例子 的数据，依次为112 S· m-1，35 S· m-1，10mm,3mm。当 电解流为6000 A时，两电极的面积均为12 m2，用上述 数据算出槽电压U为2.027 V。因此电解槽要维持等温操 作，需要转移到环境的热为:
现代电化学-第1章电化学基础
身边的电化学
手机、计算器、手提电脑、照相机、摄像机等的电池，汽车的蓄电池，燃料电池－化学电源，利用电化学原理制备的电化学品
电
*
煤气（CO）报警器，交警检测司机喝酒量的检测 器，糖尿病人监测血液中葡萄糖含量的检测仪－电 化学传感器 钢铁厂、纺织厂、化工厂、制药厂以及矿山 等排放废水中氰、砷的处理；生活污水，造纸 厂、印染厂、食品及酿酒厂废水中有机耗氧物的 处理，医院污水中病菌、病毒和寄生虫卵等致病 微生物的处理－环境电化学
*
材料科学与化学工程学院 王贵领
现代电化学
参考资料
电化学方法：原理和应用（第二版）：巴德等，2005
电化学原理（修订版）或（第三版）李荻
电极过程动力学导论（第三版），查全性，2002
*
第1章：电化学基础
1.1 什么是电化学
电化学是研究化学能和电能之间相互转化以及相关的 定律和规则的科学。 电化学是研究离子导体的物理化学性质以及电子导体 （金属、半导体）和离子导体（电解质溶液、熔盐、固 体电解质）之间的界面上所发生的各种伴有电现象的反 应过程的科学。
38岁的男子在一次袭击中脑部受伤，6年来，他的肢体一直没有做出过任何有意义的动作,美国韦尔－康奈尔医学院的尼古拉斯·希夫博士领导的研究小组在该男子的脑中植入了数个电极，通过开、关电极来进行一种深度脑刺激治疗，经过6个月治疗，他已经可以用短促但能听得见的声音讲话。
电化学在生物和医学中应用的突破
1.3 电化学基础
中国此次行动其实是为了寻找公海资源，而美国等媒体主要也是因为自己“没抢着”才有了对中国的这番横加指责。
对于国际公海中的资产其实是“谁先占到谁就拥有开采权”，形象地说，中国这次就是“家长为孩子找食儿”的行为，是为“80后”、“90后”开发寻找新资源矿产的行为。
《现代电化学分析》教学大纲
《现代电化学分析》课程教学大纲课程名称：现代电化学分析课程类别：分析化学系列适用专业：化学考核方式：考查总学时、学分： 32 学时 2 学分其中实验学时： 0 学时一、课程教学目的电化学分析是仪器分析的一个重要的分支，它是以测量某一化学体系或试样的电响应为基础建立起来的一类分析方法。
它把测定的对象构成一个化学电池的组成部分，通过测量电池的某些物理量，如电位、电流、电导或电量等，求得物质的含量或测定某些电化学性质。
现代电化学分析是化学与材料科学学院化学专业的选修课。
本课程从电化学理论基础——电极反应与电极电势、双电层、电化学过程热力学和电极反应动力学的基本理论关系，到电化学分析中的电化学技术进行了阐述；而后系统分析介绍了电化学分析在食品和发酵工业中、环境监测中和生物医学中的应用，从电化学酶传感器、电化学微生物传感器、电化学核酸传感器，到电化学免疫传感器等进行系统地阐释。
最后介绍几种电化学联用技术在电化学分析中的应用。
通过本课程的学习，要求掌握电化学的基本原理和电化学测试技术，培养学生严谨的科学态度和利用电化学方法分析和解决问题的能力。
二、课程教学要求本课程以电化学技术测量某一化学体系的电响应为基础，通过研究被检测的物质与测量的电化学物理量的关系，求得被测物质的含量。
同时研究基于电化学技术的各种不同的传感器在食品和发酵工业、环境监测和生物医学中的应用。
执行本大纲应注意的问题：1、注意本课程与仪器分析的相关内容的分工和衔接，以免遗漏和不必要的重复。
2、注意讲清本课程中的基本概念和基本理论，在保持课程的科学性及系统性的基础上，应突出重点、难点，并努力反映本学科的新成就，新动向。
注意理论联系实际。
3、教学过程中要充分利用直观教具如模型、图表、幻灯及录像和计算机辅助教学软件等。
4、因学时有限，而内容较多，因此有一部分内容要求学生自学。
学生自学部位不占总学时，但仍然是大纲要求掌握内容。
学生自学部分，采用由教师提示，学生课后自学并提出问题，老师课后解答的方式；5、必要时对重点章节，可在讲授基础上，引导学生查阅资料，并进行课后学习兴趣小组讨论，写出读书报告，以培养学生综合分析问题的能力；三、选修课程本课程以分析化学、仪器分析和物理化学等课程作为先修课。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
11
电化学工程示例=有机电合成:
2018/10/21
12
电化学工程示例=有机电合成:
2018/10/21
13
电化学工程示例=有机电合成:
2018/10/21
14
电化学工程示例=有机电合成:
2018/10/21
15
电化学工程示例=有机电合成:
2018/10/21
16
电化学工程示例=有机电合成:
第9章 生物电化学
第10章 有机电化学
2018/10/21 21
2018/10/21
19
第1章 绪论 第2章 电极反应动力学 第3章 电化学体系中的质量传递 和电流分布 第4章 电解工程 第5章 燃料电池
2018/10/21
20
第1章 电化学的发展与展望
第2章 固体电解质 第3章 离子液体及其应用
第4章 电催化与催化电极
第5章 超微电极电化学 第6章 电化学传感器 第7章 半导体电化学及光电化学 第8章 光谱电化学
2018/10/21
5
电化学工程示例=电解铝:
2018/10/21
6
电化学工程示例=电解铝:
2018/10/21
7
电化学工程示例=电解铝:
2018/10/21
8
电化学工程示例=电解铝:
2018/10/21
9
电化学工程示例=电解铝:
2018/10/21
10
电化学工程示例=有机电合成:
2018/10/21
2018/10/21
17
主要内容：
第一部分：电化学原理 第二部分：电化学分析测试方法 第三部分：电化学工程通论（分专题讨论）
2018/10/21
18
参考书：
李荻. 电化学原理. 北京航空航天大学出版社,1999 胡会利. 电化学测量. 国防工业出版社,2007 龚竹青,王志兴 . 现代电化学. 中南大学出版社,2010 杨辉,卢文庆 . 应用电化学. 科学出版社,2007 吴辉煌. 电化学工程基础. 化学工业出版社,2008(~概述1993) 陈延禧. 电解工程. 天津科学技术出版社,1994 张胜涛. 电镀工程. 化学工业出版社,2002;2012
中国氯碱工业协会组织写,程殿彬.离子膜法制碱生产技术.化学工业出版社,1998
李相彪(主编).氯碱生产技术.化学工业出版社,2011
2018/10/213来自电化学工程示例=KMnO4的电解：
2018/10/21
4
电化学工程示例=电解铝:
王捷.电解铝生产工艺与设备. 冶金工业出版社,2006
0 绪论 1 铝电解生产原理 2 铝电解的电流效率和电能效率 3 铝电解槽及附属设备 4 铝电解槽的焙烧及启动 5 铝电解槽正常生产时的工艺技术条件 6 侧插自焙阳极电解槽的工艺操作 7 预焙阳极中间下料电解槽的工艺操作 8 病槽 9 阳极故障及处理 10 电解生产的事故 11 电解槽的破损和维护 12 电解槽的计算机控制 13 铝电解生产主要经济技术指标 14 铝电解的烟气净化回收 15 氧化铝的输送 16 原铝质量 17 铝锭铸造 18 预焙阳极组装 19 电解槽的砌筑 20 铝电解生产的“三废”处理
[现代电化学工程：]
现代电化学工程 Modern Electrochemical Engineering
化学化工学院：陈昌国
cgchen@
2015-3
2018/10/21 1
电化学工程与电化学工业：
电池工程—化学电源
（锌锰干电池、铅酸蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、燃料电池、空气电池ZnAlMgLi 、 锂离子电池、银锌电池、特种电池—【水、热】激活电池）
金属腐蚀与防护工程
（表面涂装、阴极保护法、牺牲阳极法、缓蚀剂、…）
电镀工程
（镀铜、镀锌、镀镍、镀铬、镀银、镀金、合金镀、刷镀、涂镀、滚镀、复合镀、塑 料镀、化学镀）
电解工程
（电解水、电解食盐水、电解锰、电解铜、电解镍、电解铝、熔盐电解、电铸、… ; 高锰酸钾的电解制备、 …）
有机电合成工程
（己二腈电解合成、苯二酚的电解合成* 、…）
环境电化学工程
（电解絮凝、电解去除重金属 、电渗…）
2018/10/21 2
电化学工程示例=氯碱工业参考书：
陆忠兴,周元培(主编).氯碱化工生产工艺－氯碱分册.化学工业出版社,1995 邢家悟,中国氯碱工业协会.离子膜法制烧碱操作问答.化学工业出版社,2009 程殿彬(著译者).离子膜法制碱生产技术.化学工业出版社,2010