李狄-电化学原理-第三章-界面电化学分析

电化学分析法ppt课件

1、不需要标准物质，准确度高 2、适用于测定许多金属、非金属离子及一些有机化合物
1、选择性好，可用于多种金属离子和有机化合物的测定 2、适用于微量和痕量组分的测定
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统
电位法测定溶液的pH值
第十二章
工作原理
先在水中浸泡超过24小时,形成外水化凝胶层,内水化凝胶层,未浸泡到水的为干玻璃层
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玻璃电极的电极电位大小等于膜电位与内参比电极的电位之和
玻璃 (膜 ) （内（参不比对）
玻 K ' 0 璃 . 0 p 5 试 H 9 ) 内 ( 液不参对比
常数
水中24h
玻常璃 0 .0 数 5 p试 9 H )(液线性方程
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第十二章
原理
将一支指示电极（电位随浓度而变）
与一支参比电极（电位与浓度无关）
插入被测溶液构成电池，测定该电池的电动势得知指示电极的电位，根据能斯特方程式求出被测离子浓度(活度)
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电化学方法原理

电化学方法原理电化学方法是研究和应用电化学原理与技术的一种科学方法。

它通过利用电化学反应来分析、合成和修饰物质，具有高选择性、高灵敏度、无污染等优点，在生物、化学、环境等领域得到广泛应用。

一、电化学基础原理1.1 电化学反应电化学反应是在电化学电池中发生的化学变化过程。

电池由阳极、阴极和电解质溶液组成。

在电解质溶液中，阳极是发生氧化反应的地方，而阴极则是发生还原反应的地方。

这两个反应通过电解质中的离子交换电荷来实现。

1.2 电位与电流电位是指电化学反应发生时电解质界面内的电势差。

电势差的大小表示了物质发生氧化或还原的趋势。

电势差越大，反应越容易发生。

而电流则是指单位时间内通过电极界面的电荷量，它与电势差相关联。

1.3 离子传递与扩散离子传递是指离子在电解质中通过迁移方式进行传递的过程。

在电化学反应中，正离子（如阳离子）从阴极迁移到阳极，负离子（如阴离子）则相反。

这种离子传递过程是通过电双层和溶液中的连续扩散来实现的。

二、电化学方法应用2.1 电化学分析电化学分析是利用电化学方法对物质进行定性和定量分析的一种技术。

常见的电化学分析方法包括电位滴定法、极谱法、循环伏安法等。

通过测量样品产生的电流或电势变化，可以得到目标物质的信息。

2.2 电化学合成电化学合成是指利用电流对物质进行氧化、还原等反应，从而合成新的化合物或材料的过程。

例如，电解水可以将水分解为氢气和氧气。

电化学合成具有高选择性、高纯度等优点，被广泛应用于有机合成、金属电沉积等领域。

2.3 电化学修饰电化学修饰是指利用电化学方法对材料表面进行改性或修饰，以改变其物理化学性质或增强其功能。

例如，通过电化学沉积方法在电极表面形成导电聚合物薄膜，可以提高电极的催化性能和稳定性。

三、电化学方法在环境保护中的应用3.1 废水处理电化学方法在废水处理中具有高效、无二次污染等优点。

例如，电化学氧化可以将有机废水中的有毒有害物质转化为无毒无害的物质。

电化学还原则可以将金属离子还原成金属，从而实现废水中金属的回收利用。

电化学原理_(李狄_著)北航出版社_课后1-7章习题参考答案

电化学原理第一章习题答案1、解：2266KCl KCl H O H O 0.001141.31.010142.31010001000c K K K K cm 11λ−−−−×=+=+=+×=×Ω溶液 2、解：E V Fi i =λ，FE V i i λ=，，， 10288.0−⋅=+s cm V H 10050.0−⋅=+s cm V K 10051.0−⋅=−s cm V Cl 3、解：,62.550121,,,,2−−⋅Ω=−+=eq cm KCl o HCl o KOH o O H o λλλλ2O c c c ,c 1.004H H +−====设故，2,811c5.510cm 1000o H O λκ−−−==×Ω4、（1）121,,Cl ,t t 1,t 76.33mol (KCl o KCl o Cl cm λλλλλ−−−−+−+−=++=∴==Ω⋅∵中）121121121,K ,Na ,Cl 73.49mol 50.14mol 76.31mol (NaCl o o o cm cm cm λλλ++−−−−−−−=Ω⋅=Ω⋅=Ω⋅同理：，，中）（2）由上述结果可知： 121Cl ,Na ,121Cl ,K ,mol 45.126mol 82.142−−−−⋅Ω=+⋅Ω=+−+−+cm cm o o o o λλλλ，在KCl 与NaCl 溶液中−Cl ,o λ相等，所以证明离子独立移动定律的正确性；（3） vs cm vs cm u vs cm u F u a o o l o l o i o /1020.5,/1062.7,/1091.7,/24N ,24K ,24C ,C ,,−−−×=×=×==++−−λλ5、解：Cu(OH)2== Cu 2++2OH -,设=y ；2Cu c +OH c −=2y 则K S =4y 3因为u=Σu i =KH 2O+10-3[y λCu 2++2y λOH -]以o λ代替λ（稀溶液）代入上式，求得y=1.36×10-4mol/dm 3所以Ks=4y 3=1.006×10-11 (mol/dm 3)36、解： ==+，令=y ，3AgIO +Ag −3IO Ag c +3IO c −=y ，则=y S K 2，K=i K ∑=+（y O H K 2310−+Ag λ+y −3IO λ）作为无限稀溶液处理，用0λ代替，=+y O H K 2310−3AgIO λ则：y=43651074.1104.68101.11030.1−−−×=××−×L mol /;∴= y S K 2=3.03810−×2)/(L mol 7、解：HAc o ,λ=HCl o ,λ+NaAc o ,λ-NaCl o ,λ=390.7，121−−⋅Ωeq cm HAc o ,λ=9.02121−−⋅Ωeq cm ∴α0/λλ==0.023，==1.69αK _2)1/(V αα−510−×8、解：由欧姆定律IR=iS KS l ⋅=K il,∵K=1000c λ,∴IR=1000il cλ⋅=V 79.05.0126101010533≈××××− 9、解：公式log ±γ=-0.5115||||+Z −Z I （设25）C °（1）±γ=0.9740，I=212i i z m ∑,I=212i i c z ∑，=（）±m ++νm −−νm ν1（2）±γ=0.9101，（3）±γ=0.6487，（4）±γ=0.811410、解：=+H a ±γ+H m ，pH=-log =-log （0.209+H a 4.0×）=1.08电化学原理第二章习题答案1、解：()+2326623Sb O H e Sb H O ++++ ，()−236H H +6e + ，电池:2322323Sb O H Sb H O ++解法一：00G E nF ∆=−83646F =0.0143V ≈，E=+0E 2.36RT F 2232323log H Sb O Sb H OP a a a ==0.0143V0E 解法二：0602.3 2.3log log 6Sb Sb H H RT RT a a F Fϕϕϕ+++=+=+； 2.3log H RTa Fϕ+−=∴000.0143Sb E E ϕϕϕ+−=−===V2解：⑴，(()+22442H O e H O +++ )−224H H +4e + ；电池:22222H O H O +2220022.3log 4H O H O P P RT E E E Fa =+= 查表：0ϕ+=1.229V ，0ϕ−=0.000V ，001.229E V ϕϕ+−∴=−= ⑵视为无限稀释溶液，以浓度代替活度计算()242Sn Sn e ++−+ ，()，电池:32222Fe e Fe ++++ 23422Sn Fe Sn Fe 2+++++ +23422022.3log 2Sn Fe Sn Fe C C RT E E F C C ++++=+=（0.771-0.15）+220.05910.001(0.01)log 20.01(0.001)××=0.6505V ⑶()，，(0.1)Ag Ag m e +−+ ()(1)Ag m e Ag +++ (1)(0.1)Ag m Ag m ++→电池：(1)0(0.1)2.3log Ag m Ag m a RT E E F a ++=+，（其中，=0） 0E 查表：1m 中3AgNO 0.4V γ±=，0.1m 中3AgNO 0.72V γ±=， 2.310.4log0.0440.10.72RT E V F×∴==× 3、解：2222|(),()|(),Cl Hg Hg Cl s KCl m Cl P Pt ()2222Hg Cl Hg Cl e −−++ ，()222Cl e Cl −++ ，222Hg Cl Hg Cl 2+ 电池：222200002.3log 2Cl Hg Hg Cl P a RT E E E F a ϕϕ+−=+==−∵O 1.35950.2681 1.0914(25C)E V ，∴=−=设由于E 与无关，故两种溶液中的电动势均为上值Cl a −其他解法：①E ϕϕ+=−−0，亦得出0E ϕϕ+=−−②按Cl a −计算ϕ+，查表得ϕ甘汞，则E ϕϕ+=−甘汞 4、 ⑴解法一：23,(1)|(1)()H Pt H atm HCl a AgNO m Ag +=()222H H e +−+ 222，()Ag e Ag +++ g ，2222H Ag H A ++++ 电池：有E ϕϕϕ+−=−=+，02.3log()AgAgAg RTE m Fϕγ++±∴=−。

电化学原理第四版李荻课件

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05
CHAPTER
超级电容器技术与应用
利用电极与电解质界面形成的双电层或电极表面快速可逆的氧化还原反应来储存能量。
基本原理
充电速度快、功率密度高、循环寿命长、温度范围宽、绿色环保等。
特点
优点
能量密度高、充放电速度快等。
工作原理
通过电极表面快速可逆的氧化还原反应来储存能量，电极材料通常采用金属氧化物或导电聚合物。
充电过程
正极板上的二氧化铅和负极板上的铅在电解液的作用下，分别生成硫酸铅和水，同时有电子在外电路中流动，形成充电电流。
放电过程
硫酸铅和水在正极板和负极板上分别还原成二氧化铅和铅，同时有电子在外电路中流动，形成放电电流。
镍镉电池
01
以氢氧化镍作为正极，氢氧化镉作为负极的一种碱性蓄电池。具有大电流放电特性好、耐过充和过度放电等优点，但存在记忆效应和环保问题。
在放电过程中，铝阳极与水和电解质中的氢氧根离子发生反应生成氢氧化铝和氢气，同时释放出电子产生电流；空气中的氧气在阴极接受电子被还原成氢氧根离子。充电时，逆向反应进行，氢氧化铝得电子被还原成铝沉积在阳极上。
优缺点
铝空气电池具有高的理论比能量、低成本和环境友好等优点；但是存在铝阳极自腐蚀、氢氧化铝沉积等问题导致电池性能衰减。
铂、钯等贵金属具有良好的催化活性和稳定性，广泛应用于燃料电池、有机合成等领域。
铂族金属催化剂
通过合金化可以改善贵金属的催化性能和降低成本，如铂钌合金、铂铑合金等。
贵金属合金催化剂
纳米级贵金属催化剂具有高比表面积和优异的催化活性，应用于电催化、光催化等领域。
贵金属纳米催化剂
03
非贵金属氮化物催化剂

电化学分析课件3电解和库仑分析法

准确性
电解法通常更准确，因为其基于直接电流测量；库仑分析法可能受到电化学反应效率的影响。
应用范围
电解法适用于多种电解质溶液；库仑分析法更适用于可逆电化学反应。
设备
电解法需要电解槽和电流测量设备；库仑分析法需要恒电位
仪和电量测量设备。
选择依据
目标分析物
电解法适用于多种电解质溶液，而库仑分析法更适合可逆电化学反应
缺点
需要精确控制电解条件，如电流、电压和电解时间等，否则会影响测量精度。此外，对于某些高电阻的样品，可能需要采用特殊的测量方法或稀释样品，导致测量误差。
03
电解和库仑分析法的比较与选择
分析方法的比较
原理
电解法基于电解反应，通过测量电解电流来分析；库仑分析法基于电化学反应，通过电量
测量来分析。
总结词
互补性强、应用范围广
详细描述
电解和库仑分析法具有很强的互补性，联合应用可以扩大应用范围。在某些复杂样品的分析中，电解分析法可以用于分离和富集目标物质，而库仑分析法则可用于定性和定量
分析。通过联合应用两种方法，可以实现更全面、准确的样品分析，提高分析效率。
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缺点
电解分析法需要较长时间才能完成测定，且对于一些不易电离的物质，该方法的准确度可能会受到影响。此外，电解过程中可能会产生有毒有害的副产物，需要采取相应的安全措施。
02
库仑分析法
定义与原理
定义
库仑分析法是一种电化学分析方法，通过测量电解过程中消耗的电量来推算被测物质的浓度。
原理
基于法拉第电解定律，即电解过程中所消耗的电量与被测物质的物质的量成正比。通过测量电解过程中的电流、电压等参数，结合电解时间，可以计算出被测物质的浓度。

界面电化学在物理化学中的新进展

界面电化学在物理化学中的新进展界面电化学是物理化学领域中的一个重要分支，它研究的是电化学反应和过程发生的界面和电极表面。

最近几年，界面电化学在物理化学领域取得了一些新的进展，为我们深入理解界面反应动力学和电化学催化机理提供了更多的思路和方法。

本文章将重点介绍界面电化学在物理化学中的新进展。

一、界面电化学的基本原理界面电化学研究的基础是电化学反应的基本原理。

电化学反应是指物质在电极界面上由电子传递或离子传递所引起的化学反应。

电化学反应可以分为两种基本类型：电子转移反应和离子转移反应。

电子转移反应是指电子在电化学反应中从一个物种转移到另一个物种，而离子转移反应是指离子在电化学反应中从一个物种转移到另一个物种。

二、界面电化学在电催化剂研究中的应用界面电化学在电催化剂研究中起着关键作用。

电催化剂是指能够促进电化学反应的物质，它可以提高反应速率和效率。

界面电化学可以用于研究电催化剂在电极表面的吸附、解离和表面反应过程。

通过界面电化学的研究方法，可以确定催化剂的表面活性位点、催化机理和反应动力学参数，进而设计和合成高效的电催化剂。

三、界面电化学在能源转换和储存中的应用能源转换和储存是目前全球研究的热点领域，而界面电化学在其中起着重要作用。

例如，界面电化学可以用于研究电池、超级电容器和燃料电池等能源转换和储存设备的电化学反应过程。

通过界面电化学的研究方法，可以改善能源转换和储存设备的性能，提高能源的利用效率。

四、界面电化学在生物传感器和化学分析中的应用界面电化学在生物传感器和化学分析中也有广泛的应用。

生物传感器是利用生物识别元素和传感技术进行分析检测的一种设备。

界面电化学可以用于研究生物传感器的电极材料和电化学过程，从而提高生物传感器的灵敏度和选择性。

另外，界面电化学还可以用于研究化学分析方法的基本原理和应用。

综上所述，界面电化学在物理化学中的新进展为我们提供了更多的研究思路和方法。

通过界面电化学的研究，可以深入理解电化学反应的机理和动力学，在电催化剂、能源转换和储存、生物传感器以及化学分析等领域有着广泛的应用前景。

界面电化学

• 在电化学文献中，常把两个相的内电位之差叫做伽尔在电化学文献中，常把两个相的内电位之差叫做伽尔
伐尼（伐尼（Galvani）电位差。故一个电极系统的绝对电）电位差。位就是电极材料相与溶液相的伽尔伐尼电位差。位就是电极材料相与溶液相的伽尔伐尼电位差。
• 当一个金属电极浸入溶液中时，由于金属相与溶液相的内电位不当一个金属电极浸入溶液中时，由于金属相与溶液相的内电位不
中心所在的液层称为内紧密层平面或 Helmheltz平内Helmheltz平面。
M
图10 OHP模型 OHP模型
5 界面电荷转移与电极电位
铂丝
• 考虑一个溶液中发生氧化还
原反应的固-液界面问题。原反应的固-液界面问题。 • 如图所示为一根金属铂丝插入含FeCl 入含FeCl2和FeCl3的溶液中。铂丝中的电子会向界面处溶液中的Fe 转移，溶液中的Fe3+转移，使其还原成Fe 原成Fe2+。这个过程非常快瞬间在铂丝，瞬间在铂丝-溶液界面建 Fe3+/Fe2+ˆ,†• 金属图11 金属-溶液界面电化学立如下平衡：立如下平衡：
• ：分散层电位差的数值 • q ：电极表面电荷密度 • c ：溶液浓度
ψ1
3 斯特恩（stern）数学模型
• 若设紧密层电容为常数紧，则有：若设紧密层电容为常数C 则有：
ψ 1F q = c紧 (ψ a − ψ 1 ) = 8cRTε 0 ε R sinh 2 RT
1 ψ 1F ϕa = ψ 1 + 8cRTε 0 ε r sinh c紧 2 RT
1 界面电化学概述
研究界面电化学的意义
• 界面电化学中的双电层结构在电极过程动力学中起着 • • • •