电解质溶液导电机理课件.ppt

1、第六章第六章 电化学电化学 引引 言言Part I 电解质溶液电解质溶液 Part II 可逆电池电动势可逆电池电动势Part III 不可逆电极过程不可逆电极过程引言引言 恩格斯在恩格斯在自然辩证法自然辩证法“电电”这一章的开头指这一章的开头指出：出：“电和热一样，也具有某种无处不在的性质，电和热一样，也具有某种无处不在的性质，只不过方式不同而已。地球上几乎没有一种变化只不过方式不同而已。地球上几乎没有一种变化发生而不同时显示出电的现象，水蒸发，火燃烧，发生而不同时显示出电的现象，水蒸发，火燃烧，两种不同的金属或两种温度不同的金属相接触，两种不同的金属或两种温度不同的金属相接触，或者铁和硫酸

2、铜的溶液相接触，以及诸如此类的或者铁和硫酸铜的溶液相接触，以及诸如此类的现象发生的时候，除了明显的物理现象和化学现现象发生的时候，除了明显的物理现象和化学现象，同时还有电的过程发生，我们愈是精密地研象，同时还有电的过程发生，我们愈是精密地研究各种极不相同的自然过程，我们就愈多地发现究各种极不相同的自然过程，我们就愈多地发现电的踪迹。电的踪迹。”干电池干电池铅蓄电池铅蓄电池燃料电池燃料电池应用于国民经济各个领域，与生产，生活，应用于国民经济各个领域，与生产，生活，实验密切相关实验密切相关（1）电冶炼：）电冶炼：许多有色和稀有金属的提炼或精练：许多有色和稀有金属的提炼或精练：如：如：Al，Mg，K

3、，Na，Li 的冶炼，的冶炼， Cu，Pb，Zn 的精练的精练（2）腐蚀与防腐：）腐蚀与防腐：许多金属生锈腐蚀的原因与电化学有关，许多金属生锈腐蚀的原因与电化学有关，可利用电化学原理及方法来防腐可利用电化学原理及方法来防腐应用电化学应用电化学（3）电化学分析：）电化学分析：电位电位（导）的滴定法，库仑分析，（导）的滴定法，库仑分析，极谱分析，电位扫描伏安法，循环伏安法极谱分析，电位扫描伏安法，循环伏安法（4）化学电源：）化学电源：可可提提高高能能源源利利用用率率，方方便便：蓄蓄电电池池热电法：热电法：燃烧燃烧（煤，油）（煤，油）加热水蒸气推动气轮加热水蒸气推动气轮机转动带动发电机电能机转动带动

4、发电机电能热能电能热能电能 40% 40%转化率转化率电池：燃料反应在电池中进行，直接转化电池：燃料反应在电池中进行，直接转化成电能，效率成电能，效率 80%80%燃料电池燃料电池研究任务研究任务电化学是研究化学反应与电现象之间的相互电化学是研究化学反应与电现象之间的相互关系以及化学能与电能之间相互转化的规律关系以及化学能与电能之间相互转化的规律的学科。的学科。电化学装置：电化学装置：（原）电池、电解池。原）电池、电解池。电化学装置电化学装置研究目的研究目的1、为相当一部分工艺过程提供电化学理论、为相当一部分工艺过程提供电化学理论-实用电化学；实用电化学；2、相当一部分热力学函数变要靠电化学方

5、法、相当一部分热力学函数变要靠电化学方法获得获得-理论电化学；理论电化学；3、为科研提供基本手段。、为科研提供基本手段。Part I 电解质溶液电解质溶液6-1 第二类导体的导电特点第二类导体的导电特点6-2 第二类导体的导电能力第二类导体的导电能力导体：能导电的物体导体：能导电的物体有两类：电子导体和离子导体有两类：电子导体和离子导体分分类类材材料料导导电电机机构构通通电电后后T的的变变化化电电 子子导导 体体金金属属，石石墨墨自自由由电电子子运运动动导导 体体无无变变化化T，电电阻阻 R R，导导电电能能力力离离 子子导导 体体电电解解质质溶溶液液固固体体电电解解质质离离子子移移动动 溶溶

6、液液组组成成发发生生变变化化T T，离离子子运运动动速速度度，导导电电熔融电解质熔融电解质 导电机理导电机理电解池电解池原电池原电池电极命名法电极命名法口诀一：阳极氧化，阴极还原。口诀一：阳极氧化，阴极还原。结论结论1、借助电化学装置可实现电能与化学能的转化；、借助电化学装置可实现电能与化学能的转化；2、电解质溶液导电机理：、电解质溶液导电机理：（1）电流得以通过溶液是靠离子的定向迁移实现的；）电流得以通过溶液是靠离子的定向迁移实现的；（2）电流在电极与溶液界面处得以连续，是由于两）电流在电极与溶液界面处得以连续，是由于两极上分别发生了氧化还原反应的缘故。极上分别发生了氧化还原反应的缘故。3、

7、（第二类导体）传输的电量是由正负离子共同、（第二类导体）传输的电量是由正负离子共同负担的，且二者传输的电量经常不一样多。负担的，且二者传输的电量经常不一样多。6-1-2 Faraday定律定律1883年，年，Faraday：当电流通过电解质溶液时，当电流通过电解质溶液时，1、电极上起化学反应的物质的量（反应量）、电极上起化学反应的物质的量（反应量）与电量成正比。与电量成正比。 当电量是某一固定值当电量是某一固定值-“96500”的某一倍数的某一倍数时，不同物质的反应量亦必是时，不同物质的反应量亦必是“某一特定某一特定值值”的同一倍数。的同一倍数。这一这一“特定值特定值”为为“B/Z”。Fara

8、day定律定律2、取、取“元电荷元电荷”（1个个e）对应的物质作）对应的物质作为为“物质的量物质的量”及其单位及其单位“摩尔摩尔”的基本的基本单元，如（单元，如（1/2H2），（），（1/4O2），），（1/2CuCl2），（），（1/3Fe(OH)3），），（1/6Al2O3），则线路上每通过，则线路上每通过96500C的电量，电极上起反应的的电量，电极上起反应的“物质物质的量的量”必为必为1mol该基本单元。该基本单元。molCmolCmolCeN/96500 /96484 /1002. 6106022. 123190结论结论（1）F=96500C/mol，即，即1mol电子所带电量电子所

9、带电量的绝对值。的绝对值。（2）当对各物质所取基本单元荷电量相同时，）当对各物质所取基本单元荷电量相同时，则串联电路上各电极上起反应的物质的克数不则串联电路上各电极上起反应的物质的克数不同，但物质的量相同。同，但物质的量相同。（3）电化学中，不加特殊说明，所取基本单）电化学中，不加特殊说明，所取基本单元均为元电荷对应的物质。元均为元电荷对应的物质。（4） ZBmolFnn 6-1-3 离子传输电量分数离子传输电量分数-迁移数迁移数离子在电场中的移动离子在电场中的移动(1) 在两电极间放电解质溶液， 通电前溶液在两电极间放电解质溶液， 通电前溶液 是均匀的，用惰性电极是均匀的，用惰性电极四个正离

10、子在阴极上发生还原反应四个正离子在阴极上发生还原反应四个负离子在阳极上发生氧化反应四个负离子在阳极上发生氧化反应电解质溶液分三部分：电解质溶液分三部分：阳极区，中间区，阴极区阳极区，中间区，阴极区（2）通电后：）通电后：正离子从阳极区迁出三个正离子从阳极区迁出三个负离子从阴极区迁出一个负离子从阴极区迁出一个发发生生反反应应的的总总电电量量是是分分别别由由正正负负离离子子迁迁移移的的电电荷荷量量之之和和，即即 4mol 电电荷荷量量 结论结论1、线路上通过的电量、线路上通过的电量Q是由正负离子共是由正负离子共同传输的。同传输的。2、定义：每种离子所传输的电量占溶液、定义：每种离子所传输的电量占溶液中通过的总电量的分数为该种离子的迁中通过的总电量的分数为该种离子的迁移数，用移数，用t表示。表示。离子迁移数离子迁移数阴极区物质的量的减少阳极区物质的量的减少阴极区物质的量的减少惰性电极阴极区物质的量的减少阳极区物质的量的减少阳极区物质的量的减少惰性电极QQtQQt显然显然1tt迁移数的实验测定迁移数的实验测定（1）希托夫（）希托夫（Hittorf J W）法）法（2）界面移动法）界面移动法作业教材下册226页7、8。