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华东理工大学《物理化学》课件16.5 电解质溶液的传递性质

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《电解质溶液》PPT课件_OK

《电解质溶液》PPT课件_OK
化合价：整数
氧化数：整数、分数，可能超过化合价的值。
决定电子得失数，如：Fe3O4→ FeO
Fe：+(8/3) → +2 ， (8/3) -2 = 2/3 ， 3×(2/3) = 2
Fe3O4 + 2e- + 2H+ === 3FeO +H2O 氧化数高的状态：氧化态
氧化数低的状态：还原态
6
二、氧化还原反应的概念
解质的溶液的电导，用Λm表示。
Λm
c
在SI制中摩尔电导率的单位是S·m2·mol-1，c的单
位为mol·m-3，而物质的量浓度习惯上常用
mol·dΛmm-3，故：c103
注意：摩尔电导率是指摩尔电荷的电导率；
摩尔浓度是指摩尔物质量；
两者可能不相等。
23
如：浓度为1mol·dm-3的MgCl2水溶液，其正、负 离子（Mg2+，Cl-）所带的电荷均为2mol·dm-3，故
3. 共价化合物中，元素的氧化数等于其电子 偏移个数，电负性大的元素的氧化数为负， 电负性小要氧化数为正。
4. 结构未知的化合物中，某元素的氧化数可 按如下规则求得：中性分子中各元素氧化 数的代数和等于零；复杂离子中各元素氧 化数的代数和等于该离子的电荷数。
5
例：K2MnO4、KMnO4、Cr2O72-、HClO中各原 子的氧化数各为多少？
21
κ/(Sm-1)
80 H2SO4
60 KOH
KCl 40
20
MgSO4
CH3COOH
0
5
10
15
c/(moldm-3)
298K 电导率与浓度的关系
强酸、强碱的电 导率较大，其次 是盐类，它们是 强电解质；而弱 电解质， CH3COOH 等为最低。

华东理工大学《物理化学》课件16.5 电解质溶液的传递性质

华东理工大学《物理化学》课件16.5 电解质溶液的传递性质
解：
阴极：Au 3 3e Au(s)
阳
极
：3 H 2
2O
3e
3 4
O2 (g)
3H
z
3，Au
,
3 4
O2
t Q 1763 s 7.05 104 s I 0.025
例：用强度为0.025A的电流通过硝酸金(Au(NO3)3) 溶液，当阴极上有1.20gAu(s)析出时，试计算：(a)
H3O+与OH-的导电机理
影响因素 离子浓度、其它离子种类、温度
17
2.离子迁移数
t
def
I I I
def
Q Q Q
t def
I I I
def
Q Q Q
t t 1
迁移数与电迁移率的关系
t
u u u
t
u u u
18
迁移数的实验测定 (1)希托夫法
n电解后 n电解前 n电极反应 n迁移
Λm v z u v z u F v z u u F
u
t (u
u )
t m vzF
u
t (u
u )
t m v z F
31
由摩尔电导率求解离度
Λm v z u v z u F v z u u F
Λm
vz
u
u
F
如忽略 u 、u 与 u 、u 的差别
n迁移 1.391103mol 1.00810-3mol 0.723103mol 0.340103mol
n 迁移是负值，说明电解中 Ag+是迁出阳极的，它的绝对值正
比于 Ag+担负的电量。
银库仑计沉积出 0.723103mol 的 Ag，正比于总电量。

电解质溶液课件 PPT

电解质溶液课件 PPT
解: 已知HAc的Ka=1、76*10-5
Kb AC-=Kw/Ka =1、0 ×10-14 /1、76×10-5 =5、68 ×10-10
pOH=-lg[OH-]=-lg7、54×10-6=5、12
pH=14-pOH=14-5、12=8、88
例 计算0、100mol、L-1NH4Cl溶液的 pH值。
Cb
=
—40—0×—0—、—10—－—10—0×—0、—10= 400 +100
0、06
(molБайду номын сангаасL-1)
pKa = pKa(NH4+ ) = 9、25
pH = pKa + lg—C—b = 9、25 + lg0—、—06 =9、73
Ca
0、02
三、缓冲容量与缓冲范围
(一)缓冲容量(buffer capacity)
Kb =
—Kw— = Ka
1、0×10-14 1—、—8×—1—0-5 =
5、6×10-10
酸与碱的离解常数具体反映了酸碱的强度,酸的 Ka越大,酸就越强;若碱Kb的越大,碱就越强, 在共轭酸碱对中,酸Ka的越大,则碱的Kb越小
第三节 溶液的酸碱性及PH值计算
一、水的质子自递平衡
➢水的离子积常数
Kw
例: 1L缓冲溶液中含有0、10molHAc与0、20molNaAc, 求该缓冲溶液的pH值。
解:该缓冲溶液中含有HAc-NaAc缓冲对 又 Ka(HAc) =1、76×10-5 Ca =0、10mol·L-1 Cb = 0、20 mol·L-1
pH = pKa + lg —CCa—b = 4、75 + lg00—、 、—2100
NaOH Na OH

电解质溶液课件

电解质溶液课件
REPORTING
电导的定义与测量
总结词
电导是衡量电解质溶液导电能力的物理量，其测量方法包括 电导率仪直接测量和电导池法。
详细描述
电导是电解质溶液导电能力的量度，定义为单位时间内通过 电导池的两个电极之间的电流与电位差的比值。电导率则是 指电解质溶液的电导值与其截面积和长度之比。
电导率与电导的关联
详细描述
在工业上，电导可用于监测和控制电解、电镀等工业过程，保证产品质量和节约能源。在环保领域， 电导可用于水质监测，评估水体的污染程度。在医疗领域，电导可用于研究生物体的生理和病理状态 ，如监测病人电解质平衡和肾功能等。
PART 05
电极过程动力学
REPORTING
电极过程动力学基础
定义
电极过程动力学是研究电极反应 速度以及影响电极反应速度因素
电解质溶液的性质
总结词
电解质溶液的性质主要包括导电性、离子反应和渗透压等。
详细描述
导电性是电解质溶液最基本的性质，其导电能力与电解质的种类、浓度和温度等因素有关。离子反应是电解质溶 液中的离子之间相互作用的过程，涉及到离子之间的结合、交换和分离等。渗透压是指电解质溶液对于半透膜的 压强，与电解质的种类和浓度有关，对于维持细胞内外平衡具有重要意义。
解离平衡常数（Ka或Kb）是描述解离平衡的重要参数，其值越大，解离程度越大。
解离常数
解离常数是平衡常数的一种，表 示电解质在水中解离成离子的平
衡状态。
解离常数的大小取决于电解质的 性质和温度，是判断电解质强弱
的重要依据。
解离常数的应用广泛，可以用于 计算电解质的浓度、比较不同浓
度电解质溶液的解离程度等。
温度对电极反应速率的影响比较复杂。一 般来说，温度越高，电极反应速率越快， 但也有例外情况。

物理化学电解质溶液-课件

物理化学电解质溶液-课件
M (1A u) 1197.0gm ol-1 33
( 1 ) Q z F 1 9 6 5 0 0 C m o l 1 0 . 0 1 8 3 m o l = 1 7 6 6 C
(2 )tQ I0 .1 0 7 2 6 56 C C s 17 .0 6 1 0 4s
1 (3)m (O 2)0.0183m ol4M (O 2)
电极上的反应次序由离子的活泼性决定
在电解池中，都用铜作电极
阳极上发生氧化作用
-
- 电源 +
e-
+
e-
Cu
Cu
C u (s ,电 极 ) C u 2 a q 2 e
阴极上发生还原作用
C u2aq2e C u(s)
电极有时也可发生反应
CuSO4
电解池
总反应△rGT,p>0
结论
由以上可归纳出两点结论：
1900年，吉尔伯特（S. W. Gilbert ）发 现摩擦静电，人们开始认识电现象。
1799年，伏打（A. Volta）设计伏要电池， 给用直流电进行研究提供了可能。
1807年，戴维（H. Davy）用电解法制备 出金属钠和钾，标志电化学产生。
1833年，法拉第（M. Faraday）提出法拉 第定律，为电化学定量研究和电解工业奠定 了理论基础。
（2）原电池：能够实现化学能转化为电 能的电化学装置。
注意：电解池和原电池可能是一套装置， 如充电电池。
电化学装置的电极命名
电化学装置不论是电解池还是原电池， 电极的命名通常有如下形式：
（1）正极、负极。
（2）阴极、阳极。
注意：习惯上，电解池用阴极、阳极命 名；原电池用正极、负极命名。
正极、负极

物理化学课件第八章电解质溶液

物理化学课件第八章电解质溶液
物理化学课件第八章电解质溶液
第八章电解质溶液
均相氧化-还原反应：化学能
热能
异相(或电化学)氧化-还原反应:化学能 电能 差异原因:所得失电子的传递方式和途径不同
电化学体系:氧化和还原在空间上分离且电子经外电路传递
电化学:电解质溶液理论.热力学.动力学.应用 电解质溶液理论:水溶液.非水溶液.熔液.固态快离子导体
(1)基本概念
A : 研究对象
H : 第二类导体 (2)法拉弟定律
B :电化学用途 C :电流 D : 载流子 E : 正极、负极
F :阴极、阳极 G : 第一类导体
I : 半导体
定律的文字表示
J : 原电池 K:电解池 L : 离子迁移方向 M :电流效率
法拉弟常数 定律的数学式 粒子的基本单元 例题
离子都为一价离子 正负离子运输电荷的数量取决于其迁移速度
1、设正负离子迁移速率相等,r- =r+,各分担2mol电子电量 在AA'、BB'平面上各有2mol正、负离子逆向通过。
惰
A
B
惰
迁移 性 反应 阳
＋＋＋＋＋ ＋＋＋＋＋ －－－－－ －－－－－
＋＋＋＋＋ －－－－－
性 阴
极 阳极区
中间区
阴极区 极
法拉第定律的意义 ⒈ 是电化学上最早的定量的基本定律,揭示了 电化学池通入电量与析出物质之间的定量关系 2. 该定律在任何温度、任何压力下均可以使用 3 该定律的使用没有什么限制条件
4. 电量计或库仑计的基础
§ 8.2 离子的电迁移和迁移数 电解质溶液中的离子在电场中可以移动 不同的离子有无区别 怎样表征这种区别？ 离子的电迁移规律、影响因素？
+
阴

物理化学电解质溶液PPT课件

物理化学电解质溶液PPT课件

22
可编辑课件PPT
5.2.3强电解质溶液电导率、摩尔电导率与浓度
电导率、摩尔电导率都是衡量电解质溶液导电能 力的物理量。溶液的浓度和电导率、摩尔电导率有着 什么样的关联呢？
23
可编辑课件PPT
1.电导率与浓度的关系
强电解质溶液:κ随C的增加而升 高。当C增加到一定程度后，离 子相互作用加强，离子运动速率 降低，κ也降低，如H2SO4和 KOH溶液。
:离子迁移速率
d E : 电势梯度
dl
式中U称为离子淌度，其物理意义是电势梯度为单 位数值时的离子迁移速率，其单位是m2·V-1·s-1。
离子淌度与离子的本性（离子半径、所带电荷）以 及溶液的黏度及温度有关。
13
可编辑课件PPT
通入4mol 电 量 2.离子迁移数
迁移过程：q+ ＋│q－│ ＝ q
14
q V 1 q V
可编辑课件PPT
通入4mol电量
迁移过程：q+ ＋ │q－│＝q
15
q V 3 q V
可编辑课件PPT
定义：电解质溶液中各种离子的导电份额或导电百分数， 用tB 表示，tB无量纲。
def
tB
qB / q
qB—B种离子传输的电量 q—通过溶液的总电量
对于只含有一种正离子和一种负离子的电解质溶 液而言，正、负离子的迁移数分别为
tqq q
tqq q
t+ + t- = 1
迁移数与淌度间的关系为
tUU U
tUU U
16
可编辑课件PPT
离子迁移率反映出离子在一定电场条件下 的定向移动的快慢程度；
迁移数反映出离子承担运载电量的比例； 离子迁移率越大，该离子的迁移数就越大；

电解质溶液PPT课件

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2、盐效应
在弱电解质溶液中，加入与弱电解质不具有共 同离子的强电解质而使弱电解质的电离度略有增大
的现象称为盐效应。
例如，在1L0.1mol/L HAc溶液中加0.1molNaCl,
会使HAc的解离度由原来的0.013上升至0.017。
原因：加入不具有共同离子的强电解质时，溶
液中离子的浓度显著增大，离子间相互牵制作用增 强，减少了离子结合成分子的机会，从而导致弱电
.
10
❖ 例如：25℃时，0.1mol/LHAc α =1.33% ❖ 表示：一万个醋酸分子中有133个发生了
电离。 2.影响因素：内因：弱电解质的本性；
外因：溶液的温度，溶液浓度 通常说某种电解质溶液的电离度都是指一 定温度和一定浓度时的电离度。
.
11
❖ 3.意义：反映电解质的相对强弱。
根据 25℃，0.1mol·L-1 α 电解质溶液的α判断强弱:
第二章 电解质溶液
第一节 弱电解质溶液的解 离平衡
第二节 酸碱质子理论
第三节 酸碱溶液pH的计算
.
1ห้องสมุดไป่ตู้
本章学习要求
❖ 充分理解弱电解质的解离平衡移动原理 ❖ 掌握质子理论、共轭酸、共轭碱 的概念 ❖ 熟悉弱酸 弱碱 酸常数Ka 碱常数Kb 的概念 ❖ 熟练掌握酸碱 pH 值计算
.
2
第一节 弱电解质溶液的解离平衡
>30% 强电解质 5~30% 中强电解质 <5% 弱电解质
.
12
电离常数K和电离度α影响因素： 相同：都受电解质本身性质和温度的影响； 不同：α受电解质浓度的影响。
提到浓度对电离度α的影响，就不能不知道什
么是同离子效应和盐效应。下面我们就来学习
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Ⅱ.电解质溶液的传递性质
1
16.5 电解质溶液的导电机理
第一类导体 依靠自由电子导电 第二类导体 依靠离子的迁移与电极反应导电
KOH(阳极区)→ KOH (阴极区)
2
补充：Faraday电解定律
• Faraday法拉第归纳了多次实验的结果，于1833年 总结出了一条基本定律，称为Faraday电解定律， 即通电于电解质溶液后，在电极上物质发生化学 变化的物质的量与通入的电荷量成正比（电解第 一定律）；若将几个电解池串联，通入一定的电 荷量后，当选取的基本单元的荷电数都相同时， 在各个电解池的电极上发生化学变化的物质的量 都相等。（电解第二定律）
6
法拉第定律
当电流通过电解质溶液时，电极反应的反
应进度 与通过的电量 Q 成正比，与反应电
荷数 z 成反比。
nB nB (0) Q
B
zF
z—反应电荷数≠离子电荷数 zi 1mol元电荷的电荷量称为Faraday常数，用F表示
F Le 6.022 10 23mol 1 1.6022 10 19 C 96485 C mol 1 7
VO2 4.57 10-3 22.4 dm 3 0.102dm 3
例：用强度为0.025A的电流通过硝酸金(Au(NO3)3) 溶液，当阴极上有1.20gAu(s)析出时，试计算：(a) 通过了多少电量？(b)需通电多长时间？(c)阳极上将 放出多少体积氧气(STP)？已知Au(s)的摩尔质量为 197.0g.mol-1。
通过了多少电量？(b)需通电多长时间？(c)阳极上将
放出多少体积氧气(STP)？已知Au(s)的摩尔质量为
197.0g.mol-1。
解：
阴极：1 Au3 e 1 Au(s)
3
3
阳
极
：1 2
H
2O
e
1 4
O2 (g)
H
11 3 Au ~ 4 O2
nO2
1
4
1.20
mol
1 3
197.0
4.57 10-3 mol
VO2 4.57 10-3 22.4 dm 3 0.102dm 3
16.6 离子的电迁移率和迁移数
1.离子的电迁移率 电迁移率 单位电场强度的离子迁移速度
uB def B / E
m 2V 1s1
m s1
V m-1
14
电流与电迁移率的关系
设电解质M X按下式解离
-
M X M Z X Z
由电流通过的时间和所析出物质的质量，可准确 算出电流强度和在此时间内通过的电量。
根据电学上的有关计量关系，电流强度 I dQ
dt
若电流强度是稳定的， Q It
由电解质溶液的导电机理可知： 通过电解质溶液任一截面的电量 = 任一电极电极反 应的电量 = 通过银库仑计的电量 所以 银库仑计上 Ag 的物质的量 = 任一电极上任何与一 价离子相当的物质单元的物质的量
离子
u
108
m2 s1 V 1
离子
u 108 m2 s1 V1
H+
36.25
OH
20.55
Li+
4.01
NH4+
7.61
Na+
5.19
通过了多少电量？(b)需通电多长时间？(c)阳极上将
放出多少体积氧气(STP)？已知Au(s)的摩尔质量为 197.0g.mol-1。 解：
阴极：Au 3 3e Au(s)源自阳极：3 2
H
2O
3e
3 4
O2 (g)
3H
3 Au ~ 4 O2
nO2
3 1.20 mol 4 197.0
4.57 10-3 mol
解：
阴极：Au 3 3e Au(s)
阳
极
：3 2
H
2O
3e
3 4
O2 (g)
3H
z
3，Au ,
3 4
O2
Q nB nB (0) zF 1.20 3 96485C 1763C
B
197.0
例：用强度为0.025A的电流通过硝酸金(Au(NO3)3) 溶液，当阴极上有1.20gAu(s)析出时，试计算：(a) 通过了多少电量？(b)需通电多长时间？(c)阳极上将 放出多少体积氧气(STP)？已知Au(s)的摩尔质量为 197.0g.mol-1。
根据法拉第电解定律，通过分析电解过程中 反应物（或生成物）在电极上物质的量的变化， 就可求出通入电荷量的数值。通常是在电路中串 联一个电解池，根据电解池中在阴极上析出金属 的物质的量来计算通入的电荷量，这种装置就称 为电荷量计或库仑计。
又称“电量计”。和电解槽一样，由阴、阳两电 极和电解液组成。当数值稳定的直流电通过时，在阴 极上就有正离子物质析出。银库仑计就是用铂电极放 在硝酸银溶液中所组成。电流通过后，在阴极上的电 极反应为银离子得到电子生成单质银，1F电量通过库 仑计可在阴极上析出1摩尔银(107.868克)，1C电量相 当于0.001118克银。
1 2
Cu 2+
e
1 2
Cu
z 1
取Cu为B，B=1/2
1mol Cu →
Q nB nB (0) zF 2 96485C
B
取Cu/2为B，B=1
1mol Cu/2 →
Q nB nB (0) zF 1 96485C
B
2mol Cu/2 →
Q
nB nB (0) zF
B
2 1 96485C
d
a
v
c v
b
v v
电流与电迁移率的关系
+
15
-
+
d
a
v
c v
电量
b
v v
电流
vAsc z F
I Ascv z u EF
vAsc z F
I Ascv z u EF
I I I Asc (v z u v z u )EF
16
无限稀释时的电迁移率
25℃无限稀释时若干离子的电迁移率
解：
阴极：Au 3 3e Au(s)
阳
极
：3 H 2
2O
3e
3 4
O2 (g)
3H
z
3，Au
,
3 4
O2
t Q 1763 s 7.05 104 s I 0.025
例：用强度为0.025A的电流通过硝酸金(Au(NO3)3) 溶液，当阴极上有1.20gAu(s)析出时，试计算：(a)
8
4OH 2H 2O + O2 + 4e
OH
1 2
H2O
+
1 4
O2
+ e
1mol H2O →
z4
z 1
取B=H2O，B=2
取B=H2O，B=1/2
Q 1mol 4F / 2
Q 1mol 1F /(1 / 2)
例：用强度为0.025A的电流通过硝酸金(Au(NO3)3) 溶液，当阴极上有1.20gAu(s)析出时，试计算：(a)