物理化学 第七章电化学总结
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物理化学电化学知识点总结一、原电池的原理1.构成原电池的四个条件(以铜锌原电池为例)①活拨性不同的两个电极②电解质溶液③自发的氧化还原反应④形成闭合回路2.原电池正负极的确定①活拨性较强的金属作负极,活拨性弱的金属或非金属作正极。
②负极发生失电子的氧化反应,正极发生得电子的还原反应③外电路由金属等导电。
在外电路中电子由负极流入正极④内电路由电解液导电。
在内电路中阳离子移向正极,阴离子会移向负极区。
Cu-Zn原电池:负极: Zn-2e=Zn2+ 正极:2H+ +2e=H2↑总反应:Zn +2H+=Zn2+ +H2↑氢氧燃料电池,分别以OH和H2SO4作电解质的电极反应如下:碱作电解质:负极:H2—2e-+2OH-=2 H2O 正极:O2+4e-+2 H2O=4OH-酸作电解质:负极:H2—2e-=2H+ 正极:O2+4e-+4H+=2 H2O总反应都是:2H2+ O2=2 H2O二、电解池的原理1.构成电解池的四个条件(以NaCl的电解为例)①构成闭合回路②电解质溶液③两个电极④直流电源2.电解池阴阳极的确定①与电源负极相连的一极为阴极,与电源正极相连的一极为阳极②电子由电源负极→导线→电解池的阴极→电解液中的(被还原),电解池中阴离子(被氧化)→电解池的阳极→导线→电源正极③阳离子向负极移动;阴离子向阳极移动④阴极上发生阳离子得电子的还原反应,阳极上发生阴离子失电子的氧化反应。
注意:在惰性电极上,各种离子的放电顺序三.原电池与电解池的比较原电池电解池(1)定义化学能转变成电能的装置电能转变成化学能的装置(2)形成条件合适的电极、合适的电解质溶液、形成回路电极、电解质溶液(或熔融的电解质)、外接电源、形成回路(3)电极名称负极正极阳极阴极(4)反应类型氧化还原氧化还原(5)外电路电子流向负极流出、正极流入阳极流出、阴极流入四、在惰性电极上,各种离子的放电顺序:1、放电顺序:如果阳极是惰性电极(Pt、Au、石墨),则应是电解质溶液中的离子放电,应根据离子的放电顺序进行书写书写电极反应式。
第七章 电化学(一)基本公式和内容提要1 Faraday (法拉第)定律定义:当电流通过电解质溶液时,通过每个电极的电量与发生在该电极上电极反应的物质的量成正比。
Q = nzF2 离子迁移数定义:每种离子所传输的电量在通过溶液的总电量中所占的分数,以t 表示 Q r t Q r r ++++-==+, Q r t Qr r ---+-==+3 电导G ,电导率κ,摩尔电导率m Λ1I G RU -==1κρ=, A G lκ=m m V cκκΛ== 1c e l ll K R R Aκρ===其中,cell l K A=为电导池常数,c 为电解质的浓度,单位是mol/m 34 离子独立运动定律m ∞Λ = v+()m A λ∞+ + v-()m B λ∞-对于强电解质,在浓度较低的范围内,有下列经验关系(科尔劳乌施经验关系):(1m m β∞Λ=Λ-对于弱电解质: m m α∞Λ=Λ (其中,α为解离度)5 离子平均活度a ±和离子平均活度系数γ±电解质的活度:(/)v v v va a a a m m θγ+-+-±±±===其中,1/()v v v γγγ+-±+-= , 1/()v v vm m m +-±+-=6 德拜-休克尔极限公式ln Az z γ±+-=-式中I 为溶液离子强度212i iI m z =∑;在298 K 的水溶液中,11221.172kg molA -=,上式适用于10.01m ol kg I -≤ 的稀溶液。
7 可逆电池热力学r m G n E Fθθ∆=- (只做电功) r mG nEF ∆=-(只做电功)ln R T E K nFθθ=()()r mr m p pG ES nF T T∂∆∂∆=-=∂∂式中,()p E T∂∂是电池电动势随温度的变化率,称为电池电动势的温度系数。
电化学总结电化学是研究电化学反应中电荷转移和能量转化的学科。
它在物理学和化学领域有广泛的应用,涉及到许多重要的领域,如电池技术、电解质、腐蚀、电镀等。
本文将对电化学进行总结,包括其基本概念、电化学反应、电的传导、电极反应和电化学分析等内容。
电化学的基本概念主要包括电极、电解质和电势。
电极是导电体,通常是金属或半导体,用来从电源中接收或释放电荷。
电解质是在溶液中能够导电的物质,通常是水溶液中的电解质盐。
电势是电化学反应的推动力,是电荷移动的动力源。
电化学反应是指在外加电势的作用下,发生电子和离子之间的转移。
电化学反应可以分为两类,即氧化还原反应和非氧化还原反应。
氧化还原反应是指电子的转移过程,其中一种物质失去电子(被氧化),另一种物质获得电子(被还原)。
非氧化还原反应是指在电解质溶液中,离子之间的转移。
电的传导是电化学反应必不可少的过程。
电的传导方式有两种,即电子传导和离子传导。
电子传导是在导电体中电子的流动,通常发生在金属中。
离子传导则是在电解质溶液中离子的流动,离子能够在溶液中迁移。
电极反应是电化学反应中的关键步骤。
在电解质溶液中,电极表面的电化学反应会导致离子的转移和电子的流动。
电极反应通常分为两个半反应,即阳极反应和阴极反应。
阳极上的反应通常涉及氧化过程,而阴极上的反应通常涉及还原过程。
电化学分析是利用电化学方法来测定化学物质的含量或其它相关性质的科学。
常见的电化学分析方法包括电位滴定、电位法、极谱法和交流阻抗法等。
这些方法利用电化学反应的特性来测定样品的浓度、纯度和动力学参数。
总的来说,电化学是研究电化学反应和电荷转移的学科,涉及到许多重要的领域和应用。
通过对电化学反应、电的传导和电极反应的研究,我们可以深入理解电化学的原理和机制,并应用于电池技术、电解质、腐蚀、电镀等领域。
电化学分析方法则提供了一种准确、敏感和可靠的手段来测定化学物质的浓度和性质。
电化学的研究和应用将进一步推动我们对电化学现象的理解和探索。
第七章电化学一、法拉第定律Q=Zfξ通过电极的电量正比于电极反应的反应进度与电极反应电荷数的乘积。
其中F=Le,为法拉第常数,一般取F=96485C·mol 近似数为965000C·mol。
二、离子迁移数及电迁移率电解质溶液导电是依靠电解质溶液中正、负离子的定向运动而导电,即正、负离子分别承担导电的任务。
但是,溶液中正、负离子导电的能力是不同的。
为此,采用正(负)离子所迁移的电量占通过电解质溶液总电量的分数来表示正(负)离子导电能力,并称之为迁移数,用t+ ( t-) 表示,即正离子迁移数t +=Q+/(Q++Q-)=v+/(v++v-)=u+/(u++u-)负离子迁移数t_=Q-/(Q++Q-)=v-/(v++v-)=u-/(u++u-)上述两式适用于温度及外电场一定而且只含有一种正离子和一种负离子的电解质溶液。
式子表明,正(负)离子迁移电量与在同一电场下正、负离子运动速率v+与v-有关。
式中的u+与u-称为电迁移率,它表示在一定溶液中,当电势梯度为1V·m-1时正、负离子的运动速率。
其电解质溶液中含有两种以上正(负)离子时,则其中某一种离子B的迁移数计算式为tBz+=BBBQQ三、电导、电导率、摩尔电导率1.电导电阻的倒数称为电导,单位为S(西门子)。
G=1/R 2.电导率电极面积为1 ,电极间距为1 时溶液的电导,称为电导率,单位为G=1/R=S A κ/l 3.摩尔电导率在相距为单位长度的两平行电极之间,放置有1 电解质溶液时的电导,称为摩尔电导率,单位是S ·m 2·mol -1。
m Λ=c /κ4摩尔电导率与电解质溶液浓度的关系式(1)柯尔劳施(Kohlrausch )公式m Λ=∞Λm —A c式中∞Λm是在无限稀释条件下溶质的摩尔电导率;c 是电解质的体积摩尔浓度。
在一定温度下对于指定的溶液,式中A 和∞Λm 皆为常数。
此式中适用与强电解质的稀溶液。
物理化学电化学总结1. 引言物理化学电化学是研究化学过程中涉及电子转移的科学。
随着电子技术的发展,电化学的研究在科学和工程中扮演着重要的角色。
本文将总结物理化学电化学的基本概念、原理和应用。
2. 电化学基础电化学是研究电子转移和化学反应之间相互关系的学科。
它的基础是电解质溶液中的电离和电极上的电荷转移过程。
2.1 电解质溶液电解质溶液是指在溶解过程中离解成离子的化合物,如盐类、酸类和碱类。
在电解质溶液中,离子之间发生相互作用,并形成离子云。
这些离子可以通过电荷转移参与化学反应。
2.2 电极电极是电解质溶液中电子转移的场所。
根据电极上产生和接收电子的能力,可以将电极分为氧化剂和还原剂。
•氧化剂:具有高电子亲和性的物质,可接受电子,将其本身还原。
•还原剂:具有低电子亲和性的物质,可提供电子,将其本身氧化。
2.3 电池电池是利用化学能产生电能的装置。
它由正极、负极和电解质溶液组成。
电池中的化学反应将化学能转化为电能。
•正极:发生氧化反应的电极。
•负极:发生还原反应的电极。
3. 电化学过程电化学过程涉及到两个重要的过程:氧化和还原。
3.1 氧化反应氧化反应指物质失去电子而增加氧化态的过程。
氧化反应在正极发生,是电池中电荷转移的起点。
例如,铜(Cu)在溶液中氧化为二价铜离子(Cu2+)的反应方程式为:Cu -> Cu2+ + 2e-3.2 还原反应还原反应指物质获得电子而减少氧化态的过程。
还原反应在负极发生。
例如,二价铜离子(Cu2+)在负极还原成纯铜(Cu)的反应方程式为:Cu2+ + 2e- -> Cu3.3 电解电解是指通过外加电势将化合物分解成离子。
电解可以是非自发的,需要外加电势才能进行。
例如,将氯化钠溶液通过电解分解成氯离子和钠离子的反应方程式为:2NaCl -> 2Na+ + 2Cl-4. 应用电化学在许多领域都有广泛的应用,包括电池、腐蚀、电镀和电分析等。
4.1 电池电池是电化学最常见的应用之一。