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物理化学电解质溶液教案中的电解质溶液的电解过程电解质溶液的电解过程电解质溶液是物理化学领域中的一个重要概念，它在许多实际应用中发挥着关键作用。
本文旨在探讨电解质溶液的电解过程以及相关实验教案设计。
一、电解质溶液的定义电解质溶液是指在溶剂中溶解而能导电的物质。
它通常可以分为强电解质和弱电解质两类。
强电解质在溶液中完全离解成离子，导电能力很强，而弱电解质只有部分分子会离解成离子，导电能力较弱。
二、电解质溶液的电离过程电解质溶液的电离过程是指在溶液中，电解质的分子被电解成离子的过程。
电离过程可以通过电解实验来观察和探究。
1. 实验设备和材料为了观察电解质溶液的电离过程，我们需要准备以下实验设备和材料：- 直流电源- 导电容器- 电解质溶液（如NaCl溶液）- 电导计2. 实验步骤（1）将导电容器中注入适量的电解质溶液，如NaCl溶液。
（2）将导电容器的正极和负极分别连接到直流电源的正负极。
（3）使用电导计测量电解质溶液的电导率，并记录数据。
（4）逐渐增大电流强度，观察电解质溶液的电导率变化。
3. 实验结果与讨论通过实验观察和数据记录，我们可以得出以下结论：- 当电流通过电解质溶液时，溶液的电导率会随着电流的增大而增大。
- 电解质溶液的电离程度越高，其导电能力越强。
三、教案设计在教学中，我们可以设计以下教案来帮助学生理解电解质溶液的电解过程。
1. 实验目的通过观察和探究，帮助学生理解电解质溶液的电离过程，以及了解电解质溶液的导电性质。
2. 实验步骤与操作（1）学生分组进行实验，每组准备一个导电容器和适量的电解质溶液。
（2）学生将导电容器的正极和负极分别连接到直流电源的正负极。
（3）学生使用电导计测量电解质溶液的电导率，并记录数据。
（4）学生逐渐增大电流强度，观察电解质溶液的电导率变化，并记录观察结果。
3. 讨论与总结（1）教师与学生一起讨论实验结果，引导学生思考导电能力与电解质溶液的电离程度之间的关系。
第八章电解质溶液一、基本内容电解质溶液属第二类导体，它之所以能导电，是因为其中含有能导电的阴、阳离子。
若通电于电解质溶液，则溶液中的阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动；同时在电极/ 溶液的界面上必然发生氧化或还原作用，即阳极上发生氧化作用，阴极上发生还原作用。
法拉第定律表明，电极上起作用的物质的量与通入的电量成正比。
若通电于几个串联的电解池，则各个电解池的每个电极上起作用的物质的量相同。
电解质溶液的导电行为，可以用离子迁移速率、离子电迁移率( 即淌度 ) 、离子迁移数、电导、电导率、摩尔电导率和离子摩尔电导率等物理量来定量描述。
在无限稀释的电解质溶液中，离子的移动遵循科尔劳施离子独立移动定律，该定律可用来求算无限稀释的电解质溶液的摩尔电导率。
此外，在浓度极稀的强电解质溶液中，其摩尔电导率与浓度的平方根成线性关系，据此，可用外推法求算无限稀释时强电解质溶液的极限摩尔电导率。
为了描述电解质溶液偏离理想稀溶液的行为，以及解决溶液中单个离子的性质无法用实验测定的困难，引入了离子强度I、离子平均活度、离子平均质量摩尔浓度和平均活度因子等概念。
对稀溶液，活度因子的值可以用德拜－休克尔极限定律进行理论计算，活度因子的实验值可以用下一章中的电动势法测得。
二、重点与难点1．法拉第定律：Q nzF，式中法拉第常量 F=96484.6 C·mol －1。
若欲从含有 M Z 离子的溶液中沉积出M ，则当通过的电量为Q时，可以沉积出的金属M 的物质的量 n为：n Q ，更多地将该式写作n Q，所沉积出的金属的质量为：mQM ，式中M为Z F F FZ Z金属的摩尔质量。
2．离子 B的迁移数：t B Q B IB ，t B 1Q I B3．电导：G 1 1 A κAR ρ l ll电导池常数：K cellA( 为电导率，单位：S·m－1)4．摩尔电导率：mV mc(c ：电解质溶液的物质的量浓度 ,单位： mol ·m －3 ,m的单位： S m 2mol 1 )5．科尔劳施经验式：mm (1 c )6．离子独立移动定律：在无限稀释的电解质 C A溶液中， mm,m,,式中，、分别为阳离子、阴离子的化学计量数。
7．奥斯特瓦尔德稀释定律：设m 为弱电解质 C A浓度为 c 时的摩尔电导率，m为该电解质的极限摩尔电导率，则该弱电解质的解离度为：mm若弱电解质为 1-1价型或 2-2价型，则此时弱电解质化学式为CA ，其解离平衡常数为：2c 2 cKm1 c θm(mm)c该式称为奥斯特瓦尔德稀释定律。
8．电解质 CA的溶液中离子的平均质量摩尔浓度m 和平均活度因子：mm m ，式中，9．电解质 CA的溶液中阴、阳离子的活度：a m ， ammma ：10．电解质 B( C A )的溶液的活度 a B 及离子的平均活度a B a a a am)(m211．离子强度： I12m i z ii12．德拜－休克尔极限公式： lg γi Az i2Ilg γ Az z Ilg γAz z I 1 aB I(I <0.01mol · kg －1)(I<0.01mol · kg －1)(I<0.1mol · kg －1)三、习题的主要类型1、利用法拉第定律计算电极上与发生反应的物质相关的物理量。
(例 8-1)2、计算离子在电场作用下的迁移速率、电迁移率、迁移数。
(例8-2、例 8-3)3、计算电解质溶液的电导、电导率、摩尔电导率及离子的迁移数。
(例 8-4、例 8-5）4、用图解法强电解质溶液的极限摩尔电导率(例 8-6)；用科尔劳施定律求强电解质或弱电解质的极限摩尔电导率。
四、精选题及解答例8-1 298.15K 及 101325Pa 下电解 CuSO 4水溶液，当通入的定量为 965.0C 时，在阴极上沉积出2.859 ×10－4kg 的铜，问同时在阴极上有多少 H 2放出？解在阴极上发生的反应 : 21 Cu 2(aq) e21Cu(s)H (aq) e21H 2 (g)在阴极上析出物质的总物质的量为n t{965.0}mol1.000 10 2 mol96500而n tn( 21 Cu) n( 12 H 2 )n( 21 Cu){2.859 10 4 }mol8.999 10 3 mol63.54 10-32故 n( 21 H 2 ) {1.000 10 2 8.999 10 3}mol1.00 10 3 moln(H 2 )21n( 21 H 2 ) { 21 1.00 10 3 }mol 5.00 10 4 moln(H 2 )RTV H2p4{ (5.00 10 ) (8.314)(298.2)}m 31013251.22 10 5 m 3例8-2 用界面移动法测定 H +的电迁移率时， 751s 内界面移动 4.00 ×10－2m ，迁移管两极间的距离为 9.60 ×10－2 m ，电势差为 16.0V ，试计算 H + 的电迁移率。
解 H +的移动速率为r(H ) { 4.00 10 2 }m s 15.33 10 5 m s 1751 由 r(H) U(H )dE得dlU(H ) r(H)( dE ) 1dl516.0-1211{ 5.33 10( 9.6 10 2)} m sV3.20 10 7 m 2 s 1 V 1例 8-3 在 291.15K 时，将 0.100mol ·dm － 3的NaCl 溶液充入直径为 2.00 ×10－2m 的迁移管中，管中两个电极 (涂有 AgCl 的 Ag 片 )的距离为 0.200m ，电极间的电势降为 50.0V 。
假定电势梯度很稳定，并已知－的电迁移率分别为 3.73 ×10 －8m 2 －－1 和291.15K 时 Na +和 Cl·s 1·V －－－1，试求通电 30分钟后，5.78 ×10 8 m 2·s 1·V(1) 各离子迁移的距离。
(2) 各离子通过迁移管某一截面的物质的量。
(3) 各离子的迁移数。
解(1)r(Na ) U(Na )dE, r(Cl ) U(Cl )dE dldll(Na ) r(Na )t U(Na )dEtdl{ (3.73 10 8) (50.0) (1800)}m 0.2001.68 10 2 ml(Cl ) r(Cl )t U(Cl )dEtdl{ (5.78 10 8) (50.0) (1800)}m 0.2002.60 10 2 m(2)n(Na ) 2)c(Na )π rl(Na{3.14(1.00 10 2 )2 (1.68 10 2 ) (0.100 10 3 )}mol5.28 10 4 moln(Cl) 2)c(Cl )π rl(Cl{ 3.14(1.00 10 2 )2 (2.60 10 2 ) (0.100 103 )}mol8.16 10 4 mol(3)n(Na ) t(Na )n(Na )n(Cl ) 5.28 10 45.28 10 4 8.16 104n(Cl )t(Cl )n(Na ) n(Cl )45.28 10 4 8.16 1040.3930.607或t(Cl ) 1 t(Na ) 1 0.393 0.607例 8-4 298.15K 时，某电导池中充以 0.01000mol ·dm － 3KCl 溶液，测得其电阻为112.3 ，若改充以同浓度的溶液 X ，测得其电阻为 2184，试求溶液 X 的电导率和摩尔电导率。
已知－3-1，溶剂水的电导率可298.15K 时， 0.01000mol dm · KCl 溶液的电导率为 κ =0.14106S ·m 以忽略不计。
解Kcellκ R{ (0.14106) (112.3) }m 115.84 m 1溶液 X 的电导率为κ (X) K cell{ 15.84}S m 17.253 10 3 S m 1R(X)2184溶液 X 的摩尔斯电导率为κ (X) 10 3m 2 mol -1 7.253 10 4 S m 2 mol -1Λm (X)3 }S c{ 7.2530.01000 10例 8-5 某电导池内装有两个半径为2.00 ×10－2 m 的相互平行的 Ag 电极，电极之间距离为0.120m 。
若在电解池内装满 0.1000mol dm ·－3AgNO3 溶液，并施以20.0V 的电压，测得此时的电流强度为 0.1976A 。
试计算该溶液的电导、电导池常数、电导率、摩尔电导率。
1 I 解G RU{0.1976}S 9.88 10 3 S20.0l K cellA0.120{ 10 -2 ) 2 }m 1 95.5m 13.14 (2.00κGK cell{ (9.88 10 3 ) (95.5)}S m -10.944S m -1Λmκ {0.944}S m 2 mol -1 9.44 10 3 S m 2 mol -1c0.1000 103例8-6 在 298.15K 时测得不同浓度的LiCl 水溶液的电导率数据如下表：－1.0000 0.75000.5000 0.3000 0.1000c/mol m · 3/10－2S ·m -11.12400.84550.56580.34070.1142试用外推法求 LiCl 水溶液的极限摩尔电导率。
解 在浓度极稀时，强电解质的m 与 c 有如下线性关系ΛΛ(1β c )(1)mm由实验数据，可算出一系列c 及m 值( 后者由公式m求算 ):c/( m ol m - 3 1c ) 21.000 0.8660 0.7071 0.5477 0.3162 10 2m / S m 2mol -11.12401.12731.13161.13571.1420按(1) 式对这些数据作线性拟合，得到直线截距 =m =1.150 10 -2 S m 2mol -1例8-7 298.15K 时，将某电导池中充以0.1000mol ·dm －3KCl 溶液，测得其电阻为 23.78 ；若换以 0.002414mol ·dm －3的 HAc 溶液，则电阻为 3942 ，试计算该 HAc 溶液的解离度及其解离平衡常数K 。
已知 0.1000mol dm ·－3KCl 溶液在 298.2K 时的电导率为 1.289S m ·-1。
解 查表得 298.15K 时κ (KCl) 1.289Sm -1(0.1000mol dm -3 )Λ0.03907 S m 2mol -1m (HAc)由κ (HAc) K cell /R(HAc) R(HAc)κ (KCl)Kcell/R(KCl) R(KCl)得κ (HAc) { 23.78 1.289} S m -139427.776 10 3S m -1κ (HAc)则Λm(HAc)κ (KCl){ 7.776 10-33}S m 2 mol -10.002414 103.221 10-3 S m 2 mol -1Λm(HAc)αΛm(HAc)3.221 10 -30.039078.244 10-2c 2θ αKθ c1-α0.002414 (8.24410-2 ) 21 8.24410-21.78810-5例8-8 在配制由 HCl 和NaCl 组成的混合溶液时，设溶液中HCl 浓度为 0.1 mol ·dm－3。
