电化学基础教程(第二版)
第08章 电化学基础
∴ E (H+/H2)= -0.28V
2HOAc+2e ⇌2OAc- + H2(g) EӨ =-0.28V
8.3.3 沉淀对电极电势的影响
例 298K时，在Fe3+、Fe2+的混合溶液中加入NaOH时有Fe(OH)3、Fe(OH)2
沉淀生成，假设无其它反应发生，当沉淀反应达到平衡时，保持C(OH-) =1. 0mol· -1 ，求E(Fe3+/Fe2+)为多少？ L
荷过剩，CuSO4溶液中则由于Cu2+的沉积而负电荷过剩。
从而阻止电子从锌极流向铜极，电池反应便会停止，直至 无电流产生。 3:当有盐桥存在时，随着反应的进行，盐桥中的负离子进 入ZnSO4溶液中，正离子进入CuSO4溶液中，以保持溶液的
电中性，使电流连续产生。
原电池的构造是这样的，如何表示原电池呢？
=1.60V 说明：含氧酸盐在酸性介质中氧化性增强。
8.3.3 酸度对电极电势的影响
例 已知电极反应2H++2e =H2(g)，EӨ =0.0V ,向体系中加入NaOAc,使得 C(HOAc)=C(NaOAc)=1. 0mol· -1 ，P(H2)=PӨ，求E(H+/H2)。 L
Ka = 1.8*10-5
确定了标准之后，如何确定其它电极电势呢？
8.3.2 标准电极电势-电极电势的定义
将待测电极与标准氢电极组成一个原电池,测得该原
电池的电动势(E),就可以知道待测电极相对于标准氢
电极的电极电势。
E（电池）= E(待测）- E（标准氢电极）
测定Cu电极的EӨ，组成如下电池：
（-）Pt|H2(g)∣H+(CӨ)‖Cu2+(CӨ)∣Cu（+） EӨ = EӨ(Cu2+/Cu) - EӨ(H+/H2) 0 ∴ EӨ(Cu2+/Cu)=0.340V
第十一章 电化学基础1
Zn 极
Zn —— Zn2+ + 2 e
（ 1）
电子留在 Zn 片上，Zn2+ 进入溶液，发生氧化
Cu 极
Cu2+ + 2 e —— Cu
（ 2）
通过外电路从 Zn 片上得到电子，使 Cu2+ 还原成 Cu，沉积在 Cu 片上。
Zn —— Zn2+ + 2 e
Cu2+ + 2 e —— Cu
（ 1）
价，将从化学式出发算得的化合价定义为 氧化数。 S2O32－ 中的 S 元素的氧化数为 2，
S4O62－ 中的 S 元素的氧化数为 2.5。
前面的讨论中我们看到，从物质的微观
结构出发得到的化合价只能为整数，但氧化
数却可以为整数也可以为分数。 一般来说元素的最高化合价应等于其所 在族数，但是元素的氧化数却可以高于其所 在族数。
电池中电极电势 大的电极为正极，故 电池的电动势 E 的值为正。
有时计算的结果 E池 为负值，这说明计 算之前对于正负极的设计有特殊要求。
（–）Zn Zn2+（1mol· dm－3） Cu2+（1mol· dm－3）Cu（+）
E池 ＝ + － －
＝ 0.34 V －（－ 0.76 V） ＝ 1.10 V
价为正； 得到电子的原子带负电，这种元素的化合 价为正。
在共价化合物里，元素化合价的数值，就
是这种元素的一个原子与跟其他元素的原子形 成的共用电子对的数目。 化合价的正负由电子对的偏移来决定。
由于电子带有负电荷，电子对偏向哪种元
素的原子，哪种元素就为负价；电子对偏离哪
种元素的原子，哪种元素就为正价。
高二化学选修4课件：第4章 电化学基础
预习全程设计
第
一
节
名师全程导学
原
电
案例全程导航
池
训练全程跟踪
原电池及其工作原理 1．概念
把 化学 能转化为 电 能的装置．
Hale Waihona Puke 2．实验探究实验 现象
两个 Zn棒逐渐变 细 ，Cu棒逐渐变粗
烧杯中
外线路中
电流表指针 偏转
两个半 左烧杯
Zn－2e－===Zn2＋
反应 右烧杯
Cu2＋＋2e－===Cu
(5)根据反应现象判断．电极溶解的一极是负极．有固体 析出或有气体放出的一极是正极．
2．电极反应式的书写 (1)分清负极发生氧化反应，一般是本身被氧化，正极发
生还原反应，一般是电解质中的阳离子得电子． (2)看清电解质，电极反应中生成的离子能否存在． (3)注意得失电子守恒．
[特别关注] 原电池的电极类型不仅跟电极材料有关，还与电解
1．构成原电池电极的材料必须是活动性不同的两种金
属
()
提示：错误．只要能导电，非金属如石墨也可以作
原电池的正极材料，也有一些金属氧化物能够用于
作原电池的正极．
2．电池工作时，负极材料必须失电子被氧化 ( ) 提示：错误．有些燃料电池是利用燃烧的反应设计 而成的，如氢氧燃料电池、甲烷燃料电池等，都是 被燃烧物在负极处发生氧化反应，而负极材料并不 消耗．
烧过程(能量转换化仅30%多)，有利于节约能源．
上述列举的化学电源与Cu－Zn(H2SO4)原电池的原理是 否相同？ 提示：原理相同，都是设置特定装置，将自发进行的氧 化还原反应中转移的电子，通过外电路从负极流向正极， 从而产生电流.
1．任何电池，电量耗完后都可以充电使它恢复能量( ) 提示：错误．只有二次电池(可逆电池)才可以充电，不 可逆电池则不能充电．
电化学第二讲解析
❖ 为什么在金属/溶液界面会产生电化学双电层呢？ 当金属M插入到含M 2+溶液中，可能产生两种不同的情况：
1. 金属晶格能<金属离子水合能 如金属Zn棒放入ZnSO4溶液中，表面Zn分子受溶剂的作用，使其化学键减弱，甚至有部分Zn原子失去电 子变成Zn 2+进入溶液，这时金属表面有多余的负电荷而溶液中有多余的正电荷
由于相反电荷的互相吸引，使金属的负电荷分布在金属的表面上，溶液中的多余正离子也都被吸引到金属附 近，这个过程对金属的进一步溶解有阻碍作用 。
❖
金属附近所带的电荷与金属本身所带电荷相反，形成双电层
❖ 与金属表面最接近的一层为紧密层，其厚度d < 10-8cm
❖ 扩散到溶液中的称为扩散层，其厚度δ= 10-8～ 10-4cm
绝对理想极化电极不存在。但在一定的电势范围内，可以找到几个符合“理想极化电极”条件的实际体系。 如：纯净的汞表面与仔细除氧和其他氧化还原性杂质的高纯度KCl溶液所组成的电极体系中，在+0.1~-1.2V之间 的电势区间内，这个电极体系可以近似看作“理想极化电极”，并被用来研究界面电性质。
理想极化电极上没有电极反应发生。当理想极化电极的电位改变时，由于电荷不能穿过其界面，形成 双电层，电极/溶液界面的行为就类似于电容器。
Question中电极电势的形成过程。 2.金属的平衡电极电势与那些主要因素有关？
2. 电极与溶液界面的性质 一、研究电极/溶液界面性质的意义 各类电极反应都发生在电极/溶液的界面上．因而界面的结构和性质对电极反应有很大影响。
研究电极/溶液界面性质的主要意义是弄清界面性质对界面反应速率的影响。
电化学第二讲解析
1
1. 电极电位
一、电极电位 ❖ 什么是电极？
物理化学电子课件第七章电化学基础
第二节 电解质溶液
六、电导测定的应用
2. 难溶盐或微溶盐在水中的溶解度很小，很难用普通的滴定方法测 定出来，但是可以用电导的方法测定。用一已预先测定了电导率的高 纯水，配置待测微溶或难溶盐的饱和溶液，测定此饱和溶液的电导率 κ，则测出值为盐和水的电导率之和，故
第二节 电解质溶液
3. 在科学研究及生产过程中，经常需要纯度很高的水。例如，半导 体器件的生产和加工过程，清洗用水若含有杂质会严重影响产品质量 甚至变为废品。
第二节 电解质溶液
表7－2 25 ℃时几种浓度KCl水溶液的电导率
第二节 电解质溶液
四、摩尔电导率与浓度的关系
科尔劳施 (Kolrausch)对电解质溶液的摩尔电导率进行了深入的 研究，根据实验结果得出结论：在很稀的溶液中，强电解质的摩尔电 导率Λm与其浓度c的平方根呈直线关系，即科尔劳施经验式：
第七章 电化学基础
第一节 电化学的基本概念 第二节 电解质溶液第三节 可逆电池及原电池热力学 第四节 电极电势 第五节 不可逆电极过程 第六节 电化学的基本应用
第一节电化学的基本概念
一、电解池与原电池
电化学的根本任务是揭示化学能与电能相互转换的规律，实现这 种转换的特殊装置称为电化学反应器，分为电解池和原电池两类。电 解池是将电能转化为化学能的装置，而原电池是将化学能转化为电能
第三节 可逆电池及原电池热力学
四、可逆电池的热力学 1.可逆电池的电动势E与电池反应的摩尔反应吉布斯函数ΔrGm的关
在恒温、恒压且电池可逆放电过程中，系统吉布斯函数的变化量等 于系统与环境间交换的可逆电功，即等于电池的电动势E与电量Q的乘积。 根据法拉第定律，每摩尔电池反应的电量为zF，故
第三节 可逆电池及原电池热力学
电化学基础
第六讲电化学基础电化学是研究化学变化与电现象之间联系与规律的学科。
在日常生活中，常常遇到化学变化引起电现象或一些电现象引起化学变化。
一、基本概念1. 氧化、还原我们已经学习了元素周期律，只有原子的最外层电子数达到8(第1电子外层为2)时，该元素才稳定，即第1电子外层—2电子稳定结构、第2~7电子外层—8电子稳定结构。
一般来说，如果原子的最外层电子数达不到稳定结构，则原子会失去或得到电子达到稳定结构。
发生了氧化还原的反应过程。
氧化：失去电子的过程还原：得到电子的过程2. 阴、阳极阴极：发生还原反应的物质(电极)阳极：发生氧化反应的物质(电极)3.正、负极负极：电势低的电极。
正极：电势高的电极。
示例1：有一种模拟电化学方法处理废水的微型实验，其基本原理是在电解过程中使低价金属离子M n+(例如Co2+)氧化为高价态的金属离子，然后以此高价态的金属离子作氧化剂把废水中的有机物氧化分解成CO2而净化。
该电化学净化法又称间接电化学氧化。
其阳极反应式为：M n+-e-→M(n+1)+。
若现按右下图所示进行实验，试回答下列问题：(模拟有机废水的组成为：2滴甲醇，1.0mol/L硫酸1mL，0.1mol/L硫酸钴4mL)（1）井穴板穴孔内应盛放溶液以便检验电解时产生的C02气体，现象是：。
（2）写出电解过程中的电极反应式：阳极：阴极：（3）写出M(n+1)+氧化有机物(以甲醇为代表)的离子方程式：(2001年江苏省高中学生奥林匹克竞赛(预赛))解答：(1) 有氧化过程，必定同时会发生还原过程通常检验C02气体是用Ca(OH)2生成白色沉淀106107(2) 题目中已知M n+(例如Co 2+)。
发生了阳极反应式为：M n+-e -→M (n+1)+阳极: 2Co 2+－2e - → 2Co 3+ 阴极：2H +＋2e - → H 2↑(3) 因电解时产生的C02气体，电解的有机物为甲醇6Co 3+ +CH 3OH+H 2O ＝CO 2↑+6Co 2+ +6H +4. 氧化还原反应既有失去电子又有得到电子的一对反应称为氧化还原反应。
电化学基础
与电池的化学存储点和不一样的是：双电层电容器是在电极-电解质表面以经典形式的电荷进行储能。
这种储能方式是需要快速充电/放电能力、高可靠性和长循环寿命的应用的理想之选。
1、双电层与多孔材料模型双电层模型解释：在电极和电解液界面存在两个离子分布区域：一个内部区域的紧密层（stern层）和一个扩散层。
在紧密层，离子（溶剂化质子）强烈吸附在电极上；在扩散层中，电解质离子（阴阳离子）由于热运动在溶液中形成连续分布。
因此，电极-电解质界面双电层的电容Cdl 可以认为由两个部分组成：紧密层电容CH和扩散层电容Cdiff。
1/Cdl =1/CH+1/Cdiff除了双电层特性变化之外，多孔材料也因其复杂的网络结构限制了离子的传输。
我们意识到，实现电化学电容器的高比电容量是基于细孔碳的高孔隙度，这也可能限制电解液扩散速率，反过来就会导致响应时间变缓。
电解质离子在EDLC的多空网格中的迁移经历着不同程度的质量传输限制，而这与邮箱的空洞、通过碳材料的曲折传输路径，孔的长度和在孔开口处的离子筛选和排斥效应有关。
双电层电容器与传统的电容器/电池的区别和联系：双电层电容器比传统的电容器存储更多的能量，主要是因为：1、更多数量的电荷能够存储在高度扩展的电极表面上（因高表面积电极材料中大量的孔结构所引起）；2、所谓的电极和电解液界面之间的双电层的厚度较薄。
双电层电容器的构造和电池类似两个电极浸入电解液中，中间用离子渗透膜隔开以防止点接触。
充电过程中，电解液中阴离子和阳离子分别移向正极和负极，进而在电极-电解液的界面形成两个双电层，离子的分离也导致整个单元组件中存在一个电位差。
因为每个电极-电解液界面代表一个电容器，所以整个组件可以看作两个电容器的串联。
对于一个对成型电容器（两个相同的电极），整个电容器的电容为：1/Ccell =1/C++1/C-双电层电容器的整个性能主要受两个因素的影响：一个是活性电极材料的选择，这将决定器件的电容大小；另一个是电解液的选用，这将决定工作电压。
全国卷高考化学二轮专题二第9讲电化学基础85张PPT[可修改版ppt]
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2.按如图所示装置进行实验，填写下列空白。
(1)若溶液 X 为滴有酚酞的 NaCl 溶液，C1、C2 为石墨棒。 ①C1 电极反应式为__2_C_l_－_－__2_e_－_=_=_=_C_l_2_↑_____________， C2 电极反应式为_2_H_＋_＋__2_e_－_=_=_=_H__2_↑__(或___2_H_2_O__＋__2_e_－_=_=_=_H_2_↑__＋__2_O__H_－_)， 装置中总反应离子方程式为_2_C_l_－_＋__2_H_2_O_=_电=_=_解=_=_C_l_2_↑_＋__H__2↑__＋__2_O_H__－_。
把握精要
1．原电池工作原理示意图
2．原电池正极和负极的 5 种判定方法
3．微粒流向 (1)电子流向：负极→正极(电流的方向正好相反)。 [注意] 电子沿导线传递但不能通过电解质溶液。 (2)离子流向：阳离子移向正极，阴离子移向负极。
二 电解原理及应用
1．判断下列描述的正误(正确的划“√”，错误的划“×”)。
3．电解池电极反应式的书写步骤
[说明] 通常电极反应可以根据阳极材料和电解质溶液的性 质进行判断，但在高考题中往往需要结合题给信息进行判断。
三 金属的腐蚀与防护
判断正误(正确的划“√”，错误的划“×”)。
(1)金属作原电池的负极时被保护
(×)
(2)生活、生产中钢铁被腐蚀的原理主要是负极发生反应：Fe－3e－
===Fe3＋
(× )
(3)钢铁在潮湿空气中比干燥空气中更容易生锈
(√)
(4)钢铁发生析氢腐蚀时，H＋得电子释放出 H2，钢铁被腐蚀( √ ) (5)钢铁发生吸氧腐蚀时，OH－失电子释放出 O2，钢铁被腐蚀( × ) (6)船底镶嵌锌块，锌发生还原反应而被消耗，以保护船体 ( × )
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电化学基础教程（第二版）版权页
•内容提要
•前言
•第一版前言
•第1章绪论
•1.1 电化学简介
•1.2 电化学的历史
•1.3 电化学研究领域的发展
•1.4 本书结构与学习方法
•复习题
•第2章导体和电化学体系
•2.1 电学基础知识
•2.2 两类导体的导电机理
•2.3 电化学体系
•2.4 法拉第定律
•2.5 实际电化学装置的设计
•复习题
•第3章液态电解质与固态电解质
•3.1 电解质溶液与离子水化
•3.2 电解质溶液的活度
•3.3 电解质溶液的电迁移
•3.4 电解质溶液的扩散
•3.5 电解质溶液的离子氛理论
•3.6 无机固体电解质
•3.7 聚合物电解质
•3.8 熔盐电解质
•复习题
•第4章电化学热力学
•4.1 相间电势与可逆电池
•4.2 电极电势
•4.3 液体接界电势
•4.4 离子选择性电极
•复习题
•第5章双电层
•5.1 双电层简介
•5.2 双电层结构的研究方法
•5.3 双电层结构模型的发展
•5.4 有机活性物质在电极表面的吸附
•复习题
•第6章电化学动力学概论
•6.1 电极的极化
•6.2 不可逆电化学装置
•6.3 电极过程与电极反应
•6.4 电极过程的速率控制步骤
•复习题
•第7章电化学极化
•7.1 电化学动力学理论基础
•7.2 电极动力学的Butler-Volmer模型
•7.3 单电子反应的电化学极化
•7.4 多电子反应的电极动力学
•7.5 电极反应机理的研究
•7.6 分散层对电极反应速率的影响——ψ1效应•7.7 平衡电势与稳定电势
•复习题
•第8章浓度极化
•8.1 液相传质
•8.2 扩散与扩散层
•8.3 稳态扩散传质规律
•8.4 可逆电极反应的稳态浓度极化
•8.5 电化学极化与浓度极化共存时的稳态动力学规律•8.6 流体动力学方法简介
•8.7 电迁移对扩散层中液相传质的影响
•8.8 表面转化步骤对电极过程的影响
•复习题
•第9章基本暂态测量方法与极谱法
•9.1 电势阶跃法
•9.2 电流阶跃法
•9.3 循环伏安法
•9.4 电化学阻抗谱
•9.5 滴汞电极与极谱法
•复习题
•第10章实际电极过程
•10.1 电催化概述
•10.2 氢电极过程
•10.3 氧电极过程
•10.4 金属阴极过程
•10.5 金属阳极过程
•复习题
•附录标准电极电势表（298.15K，101.325kPa）•习题答案
•参考文献
•符号表。