电化学原理复习资料
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专题十电化学基础1.(2024浙江高考10)将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上,一段时间后发觉液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗,在液滴外沿形成棕色铁锈环(b),如图所示。
导致该现象的主要缘由是液滴之下氧气含量比边缘少。
下列说法正确的是A.液滴中的Cl―由a区向b区迁移B.液滴边缘是正极区,发生的电极反应为:O2+2H2O+4e-4OH-C.液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀,生成的Fe2+由a区向b区迁移,与b区的OH―形成Fe(OH)2,进一步氧化、脱水形成铁锈D.若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板,在铜铁接触处滴加NaCl溶液,则负极发生的电极反应为:Cu-2e-Cu2+解析:液滴边缘O2多,在碳粒上发生正极反应O2+2H2O+4e-4OH-。
液滴下的Fe 发生负极反应,Fe-2e-Fe2+,为腐蚀区(a)。
A.错误。
Cl-由b区向a区迁移B.正确。
C.错误。
液滴下的Fe因发生氧化反应而被腐蚀。
D.错误。
Cu更稳定,作正极,反应为O2+2H2O+4e-4OH-。
答案:B【评析】本题考察电化学内容中金属吸氧腐蚀的原理的分析。
老学问换新面孔,高考试题,万变不离其宗,关键的学问内容肯定要让学生自己想懂,而不是死记硬背。
学生把难点真正“消化”了就可以做到一通百通,题目再怎么变换形式,学生也能回答。
2.(2024安徽高考12)探讨人员最近发觉了一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电,在海水中电池总反应可表示为:5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl,下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是:A.正极反应式:Ag+Cl--e-=AgClB.每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子C.Na+不断向“水”电池的负极移动D. AgCl是还原产物解析:由电池总反应可知银失去电子被氧化得氧化产物,即银做负极,产物AgCl是氧化产物,A、D都不正确;在原电池中阳离子在正极得电子发生还原反应,所以阳离子向电池的正极移动,C错误;化合物Na2Mn5O10中Mn元素的化合价是+18/5价,所以每生成1 mol Na2Mn5O10转移电子的物质的量为(4-18/5)×5=2mol,因此选项B正确。
理论电化学复习题1.当由诸分步步骤串联组成的电极过程达到稳态时,各分步步骤的进行速度应相同,但同时,我们又说存在“最慢步骤”,这两种说法是否矛盾?如何统一?不矛盾。
电极过程各个分部步骤是串联进行的,要想单独研究某一分部步骤,必须首先假定其它步骤进行的速度非常快,处于准平衡态,这样才能使问题得以简化。
电极反应的速率大小取决于反应中受阻最大而进行最慢的步骤,最慢的步骤称速度控制步骤,其动力学特征就反应了整个电极过程的动力学特征。
当电极过程的进行速度达到稳态时,这些串联组成连续反应的各分步均以相同的净速度进行。
但,各分步的反应活化能有大有小,相应的反应速率系数必然有小有大。
对串联的电极过程来说,整个电极过程的速度受最慢步骤(活化能最大)控制,表现出该“最慢步骤”的动力学特征。
2.平衡电极电势是如何建立的,以C U│C U SO4(a=1)为例说明。
当电极体系处于平衡状态时,没有宏观净反应,但此时微观的物质交换仍然再进行,只是正逆两个方向的反应速度相等.因此平衡电势下反应体系的ia和ic相等.Cu溶解趋势,Cu2+沉积趋势二者达到相平衡。
3.测量微分电容时应注意什么?为什么?双电层的微分电容可以被精确地测量出来。
经典地方法是交流电桥法,所谓交流电桥法,就是在处于平衡电位或直流电极化地电极上叠加一个小振幅地交流电压,用交流电桥测量与电解池阻抗相平衡地串连等效电路地电容值和电阻值,进而计算出研究电极地双电层电容。
微分电容是随电极电位和溶液浓度而变化的。
在同一电位下,随着溶液浓度的增加,微分电容值也增大。
如果把双电层看成是平行板电容器,则电容增大,意味着双电层有效厚度减小,即两个剩余电荷层之间的有效距离减小。
这表明,随着浓度的变化,双电层的结构也会发生变化。
4.试分析双电层电容为什么等于紧密层电容和分散层电容的串联?静电作用和粒子热运动的矛盾作用下,电极/溶液界面的双电层将由紧密层和分散层两部分组成,即把双电层的微分电容看成是由紧密层电容C紧和分散层电容C分串连组成的。
第四章电化学基础知识点归纳第四章电化学基础知识点归纳电化学是研究电和化学之间关系的分支学科,主要研究电能和化学变化之间的相互转化规律。
本章主要介绍了电化学基础知识点,包括电化学的基本概念、电池反应、电解反应以及其相关的电解池和电极。
一、电化学的基本概念1. 电化学:研究电和化学之间相互关系的学科。
2. 电解:用电能使电解质溶液或熔融物发生化学变化的过程。
3. 电解质:能在溶液中产生离子的化合物。
4. 电解池:由电解质、电极和电解物质组成的装置。
5. 电极:用来与溶液接触,传递电荷的导体。
二、电池反应1. 电池:将化学能转化为电能的装置。
由正极、负极、电解质和导电体组成。
2. 电池反应:电池工作时在正负极上发生的化学反应。
3. 氧化还原反应:电池反应中常见的反应类型,在正极发生氧化反应,负极发生还原反应。
4. 电池电势:电池正极和负极之间的电位差。
5. 电动势:电池正极和负极之间的最大电势差。
三、电解反应1. 电解:用电流使电解质发生化学变化的过程。
2. 导电质:在电解质中起导电作用的物质。
3. 离子:在溶液中能自由移动的带电粒子。
4. 阳离子:带正电荷的离子。
5. 阴离子:带负电荷的离子。
6. 电解池:由电解质溶液、电解质和电极组成的装置。
7. 电解程度:电解质中离子的溶解程度。
8. 法拉第定律:描述了电解过程中,电流量与电化学当量的关系。
四、电解池和电极1. 电解槽:承载电解液和电极的容器。
2. 阳极:电解池中的电流从电解液流入的电极,发生氧化反应。
3. 阴极:电解池中的电流从电解液流出的电极,发生还原反应。
4. 阳极反应:电解池中阳极上发生的氧化反应。
5. 阴极反应:电解池中阴极上发生的还原反应。
6. 电极反应速度:电极上反应的速度。
7. 电极反应中间体:反应过程中形成的中间物质。
电化学是现代科学和工程领域中的重要分支,广泛应用于电池、电解、蓄电池、电解涂层、电化学合成等领域。
了解电化学的基础知识,有助于我们更好地理解和应用电化学原理。
一、原电池的工作原理装置特点:化学能转化为电能;①、两个活泼性不同的电极;形成条件:②、电解质溶液一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应;原③、形成闭合回路或在溶液中接触电④、建立在自发进行的氧化还原反应基础之上池负极:用还原性较强的物质作负极,负极向外电路提供电子;发生氧化反应; 原基本概念:正极:用氧化性较强的物质正极,正极从外电路得到电子,发生还原反应;理电极反应方程式:电极反应、总反应;氧化反应负极铜锌原电池正极还原反应反应原理 Zn-2e-=Zn2+ 2H++2e-=2H2↑电解质溶液二、常见的电池种类电极反应:负极锌筒Zn-2e-=Zn2+正极石墨2NH4++2e-=2NH3+H2↑①普通锌——锰干电池总反应:Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H2↑干电池:电解质溶液:糊状的NH4Cl特点:电量小,放电过程易发生气涨和溶液②碱性锌——锰干电池电极反应:负极锌筒Zn-2e- +2OH- =ZnOH2正极石墨2e-+2H2O +2MnO2= 2OH-+2MnOOH 氢氧化氧锰总反应:2 H2O+Zn+2MnO2= ZnOH2+2MnOOH溶解不断电极:负极由锌改锌粉反应面积增大,放电电流增加;使用寿命提高 电解液:由中性变为碱性离子导电性好;正极PbO 2 PbO 2+SO 42-+4H ++2e -=PbSO 4+2H 2O 负极Pb Pb+SO 42--2e -=PbSO 4总反应:PbO 2+Pb+2H SO 4 2PbSO 4+2H 2O电解液:cm 3~cm 3的H 2SO 4 溶液特点:电压稳定, 废弃电池污染环境 Ⅰ、镍——镉Ni ——Cd 可充电电池;其它 负极材料:Cd ;正极材料:涂有NiO 2,电解质:KOH 溶液NiO 2+Cd+2H 2O NiOH 2+ CdOH 2Ⅱ、银锌蓄电池正极壳填充Ag 2O 和石墨,负极盖填充锌汞合金,电解质溶液KOH;反应式为: 2Ag+ZnOH 2 ﹦ Zn+Ag 2O+H 2锂亚硫酰氯电池Li-SOCl 2:8Li+3SOCl 2 = 6LiCl+Li 2SO 3+2S锂电池 用途:质轻、高能比能量高、高工作效率、高稳定电压、工作温度宽、高使用寿命,广泛应用于军事和航空领域; ①、燃料电池与普通电池的区别不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内,而是工作时不断从外界输入,同时燃 料 电极反应产物不断排出电池;放电 充电放电放电` 充电 放电`充电放电`电池②、原料:除氢气和氧气外,也可以是CH4、煤气、燃料、空气、氯气等氧化剂;③、氢氧燃料电池:总反应:O2+2H2=2H2O 特点:转化率高,持续使用,无污染;2.氢氧燃料电池反应汇总:介质电池反应2H2 +O2= 2H2O酸性负极 2H2- 4e- = 4H+正极O2 + 4H+ + 4e-= 4H2O中性负极 2H2- 4e- = 4H+正极O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-碱性负极2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O正极O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-3.固体氢氧燃料电池:固体电解质介质电池反应: 2H2 +O2= 2H2O负极2H2 - 4e- +2O2-= 2H2O正极O2+ 4e-= 2O2-负极 2H2- 4e- = 4H+正极O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O4.甲烷新型燃料电池以两根金属铂片插入KOH溶液中作电极,又在两极上分别通入甲烷和氧气;电极反应为:负极:CH4+ 10OH --8e-= CO32- + 7H2O正极:2O2+ 4H2O +8e-= 8OH -电池总反应:CH 4+ 2O 2 + 2KOH = K 2CO 3 + 3 H 2O分析溶液的pH 变化;C 4H 10、空气燃料电池、电解质为熔融K 2CO 3, 用稀土金属材料作电极具有催化作用负极:2C 4H 10 -52e- + 26CO32-- = 34 CO 2+ 10H 2O 正极:13O 2 +52e- + 26CO 2 =26CO3 2-电池总反应:2C 4H 10+ 13O 2 = 8CO 2 + 10 H 2O 5.铝——空气燃料电池海水: 负极:4Al -12e- = 4Al 3+ 正极:3O 2 +12e- + 6H 2O =12OH - 电池总反应:4Al +3O 2 +6H 2O = 4AlOH 3 三、原电池的主要应用:1.利用原电池原理设计新型化学电池;2.改变化学反应速率,如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气;3.进行金属活动性强弱比较;4.电化学保护法,即将金属作为原电池的正极而受到保护;如在铁器表面镀锌;5.解释某些化学现象 四、金属的腐蚀与防护腐蚀概念:金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程;概述: 腐蚀危害:腐蚀的本质:M-ne -→M n+氧化反应分类:化学腐蚀金属与接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀、电化腐蚀电化学腐蚀定义:因发生原电池反应,而使金属腐蚀的形式; 负极Fe :Fe-2e -=Fe 2+; 吸氧腐蚀: 正极C :O 2+2H 2O+4e -=4OH - 总反应:2Fe+O 2+2H 2O=FeOH 2后继反应:4FeOH 2 +O 2 +2H 2O =4FeOH 3钢铁的腐蚀 2FeOH 3====Fe 2O 3 +3H 2O负极Fe :Fe-2e -=Fe 2+;析氢腐蚀: 正极C :2H ++2e -=H 2↑总反应: Fe+2H +=Fe 2++H 2↑影响腐蚀的因素:金属本性、介质;金属的防护: ①、改变金属的内部组织结构;保护方法: ②、在金属表面覆盖保护层;③、电化学保护法牺牲阳极的阴极保护法电解池原理 一、 电解池基础定义:使电流通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应的过程; 装置特点:电能转化为化学能;①、与电源本连的两个电极;形成条件 ②、电解质溶液或熔化的电解质③、形成闭合回路;金属的腐蚀与防护电极 阳极:与直流电源正极相连的叫阳极;概念 阴极:与直流电源负极相连的叫阴极;电极反应:原理:谁还原性或氧化性强谁先放电发生氧化还原反应离子放电顺序: 阳极:阴离子还原性 S 2->I ->Br ->Cl ->OH ->SO 42-含氧酸根>F -阴极:阳离子氧化性 Ag +>Fe 3+>Cu 2+>Pb 2+>Sn 2+>Fe 2+>Zn 2+>H +>Al 3+>Mg 2+>Na +电子流向 e - e-氧化反应 阳极 阴极 还原反应反应原理:4OH --4e -=2H 2O +O 2 Cu 2++2e -=Cu 电解质溶液电解结果:在两极上有新物质生成;总反应:2CuSO 4+ 2H 2O= 2Cu+2H 2SO 4+O 2↑ 二、 电解池原理粗铜板作阳极,与直流电源正极相连; ①、装置 纯铜作阴极,与直流电源负极相连;用CuSO 4 加一定量H 2SO 4作电解液; 阴极:Cu 2++2e -=Cu电解精炼铜 阳极:Cu-2e -=Cu 2+、Zn-2e -=Zn 2+②、原理: Ni-2e -=Ni 2+阳极泥:含Ag 、Au 等贵重金属; 电解液:溶液中CuSO 4浓度基本不变③、电解铜的特点:纯度高、导电性好;移向阴离子移向 阳离子电解池原理①、概念:利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或合金的过程;②、方法:镀层金属与电源正极相连作阳极; 将待镀金属与电源负极相连作阴极;电镀: 用含镀层金属离子的电解质溶液配成电镀液;③、原理:阳极 Cu-2e -=Cu 2+ ;Cu 2++2e -=Cu ④、装置 如图⑤、电镀工业:镀件预处理→电镀液添加剂→装置:现象 ①、阴极上有气泡;②、阳极有刺激性气体产,能使湿润的淀粉KI 变蓝;电解食盐水 ③、阴极区附近溶液变红,有碱生成通电前: NaCl =Na ++Cl - H 2O H ++OH -原理 阴极Fe:Na +,H +移向阴极;2H ++2e -=H 2↑还原反应 通电后: 阳极C :Cl -、OH -移向阳极;2Cl --2e -=Cl 2↑氧化反应总反应:2NaCl +2H 2O 2NaOH +Cl 2↑+H 2↑阳极、阴极、离子交换膜、电解槽、导电铜棒等 ①、组成:阳极:金属钛网涂有钌氧化物;阴极:碳钢网涂有Ni 涂层阳离子交换膜:只允许阳离子通过,阻止阴离子和空气通过;电解的应氯碱工业 电解离子交换膜法制烧碱②、装置:食盐 湿氯气 氯气 ③生成流程: 淡盐水 氢气 NaOH 溶液 → NaOH 固体精制食盐水 + — 纯水含少量NaOH 粗盐水含泥沙、Cu 2+、Mg 2+、Ba 2+、SO 42-等阳离子交换树脂:除Cu 2+、Mg 2+等 加BaCl 2,Ba 2++SO 42-=BaSO 4↓④、粗盐水精制: 加Na 2CO 3:Ca 2++CO 32-=CaCO 3↓;Ba 2++CO 32-=BaCO 3↓加NaOH :Mg 2++2OH -=MgOH 2↓;Fe 3++3OH -=FeOH 3↓三、电解实例及规律电解液 溶质类别 电解总反应式相当于电解溶液pH NaOH 溶液 强碱 2H 2O电解2H 2↑+O 2↑水升高 H 2SO 4溶液 含氧酸 降低 Na 2SO 4溶液 活泼金属的含氧酸盐 不 变 两极混合液 CuCl 2溶液 不活泼金属的无氧酸盐 CuCl 2 电解Cu+Cl 2↑ 电解质本身接近7HCl 溶液无氧酸2HCl电解H 2↑+Cl 2↑升高NaCl 溶液 活泼金属的无氧酸盐2NaCl+2H 2O 电解H 2+2NaOH+Cl 2↑ om电解质与水升高。
【最新整理,下载后即可编辑】电化学原理第一章 绪论 两类导体: 第一类导体:凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而导电的物体,即载流子为自由电子(或空穴)的导体,叫做电子导体,也称第一类导体。
第二类导体:凡是依靠物体内的离子运动而导电的导体叫做离子导体,也称第二类导体。
三个电化学体系:原电池:由外电源提供电能,使电流通过电极,在电极上发生电极反应的装置。
电解池:将电能转化为化学能的电化学体系叫电解电池或电解池。
腐蚀电池:只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功的短路原电池。
阳极:发生氧化反应的电极 原电池(-)电解池(+) 阴极:发生还原反应的电极 原电池(+)电解池(-) 电解质分类:定义:溶于溶剂或熔化时形成离子,从而具有导电能力的物质。
分类:1.弱电解质与强电解质—根据电离程度2.缔合式与非缔合式—根据离子在溶液中存在的形态3.可能电解质与真实电解质—根据键合类型 水化数:水化膜中包含的水分子数。
水化膜:离子与水分子相互作用改变了定向取向的水分子性质,受这种相互作用的水分子层称为水化膜。
可分为原水化膜与二级水化膜。
活度与活度系数: 活度:即“有效浓度”。
活度系数:活度与浓度的比值,反映了粒子间相互作用所引起的真实溶液与理想溶液的偏差。
ii i x αγ=规定:活度等于1的状态为标准态。
对于固态、液态物质和溶剂,这一标准态就是它们的纯物质状态,即规定纯物质的活度等于1。
离子强度I :离子强度定律:在稀溶液范围内,电解质活度与离子强度之间的关系为:注:上式当溶液浓度小于0.01mol ·dm-3 时才有效。
电导:量度导体导电能力大小的物理量,其值为电阻的倒数。
符号为G ,单位为S ( 1S =1/Ω)。
影响溶液电导的主要因素:(1)离子数量;(2)离子运动速度。
当量电导(率):在两个相距为单位长度的平行板电极之间,放置含有1 克当量电解质的溶液时,溶液所具有的电导称为当量电导,单位为Ω-1 ·cm2·eq-1。
电化学复习题第一节原电池【学问点】1、原电池的概念:把化学能转化为电能的装置2、原电池工作原理:负极:电子流出的电极——失电子,发生氧化反应(较活泼的金属)正极:电子流入的电极——得电子,发生还原反应(较不活泼的金属、石墨等)3、组成原电池的条件①具有不同的电极,较活泼的金属作负极,发生氧化反应;较不活泼金属或非金属(石墨等)作正极,得到电子,发生还原反应,本身不变。
②具有电解质溶液。
③具有导线相连(或干脆接触)组成闭合回路。
④有能自发进行的氧化还原反应(有明显电流产生时需具备此条件)。
【留意】a.不要形成“活泼金属肯定作负极”的思维定势。
b.原电池中,电极可能与电解质反应,也可能与电解质不反应。
c.形成闭合回路的方式有多种,可以是导线连接两个电极,也可以是两个电极接触。
d.有的原电池产生的电流大,可以对外做功;有的原电池,电极上发生的反应很慢,产生的电流极其微弱,不能对外做功(如:电极是Fe、C,电解质溶液是NaCl溶液)。
4、原电池正、负极的推断:①依据组成原电池的两极材料推断:负极:活泼性较强的金属正极:活泼性较弱的金属或能导电的非金属(石墨)②依据电流方向或电子流淌方向推断:电流是由正极流向负极电子流淌方向是由负极流向正极③依据原电池两极发生的变更来推断:负极:失电子发生氧化反应 正极:得电子发生还原反应 ④依据电极反应现象负极:不断溶解,质量削减正极:有气体产生或质量增加或不变5、金属活泼性的推断:①金属活动性依次表②原电池的负极(电子流出的电极,质量削减的电极)的金属更活泼 ;③原电池的正极(电子流入的电极,质量不变或增加的电极,冒气泡的电极)为较不活泼金属 6、原电池的电极反应:(难点)a. 负极反应:X -ne -=X n+b. 正极反应:溶液中的阳离子得电子的还原反应 7、有盐桥的原电池盐桥是将热的琼脂溶液(可以是KCl 溶液或可以是NH 4NO 3溶液)倒入U 形管中(不能产生裂隙),将冷后的U 形管浸泡在KCl 饱和溶或NH 4NO 3溶液中制得。
1请你简要论述一下,电化学研究方法中,暂态测量技术有哪些?以及暂态研究技术的应用有哪些?暂态测量技术是研究暂态电极系统的实验方法和实验数据分析的技术。
扰动处于平衡态的电极系统的暂态技术称为松弛方法。
表征电极系统的参量(电极电势、电流、浓度分布、电极表面状态等)明显变化的阶段所处的状态称为暂态。
常用的暂态技术是控制电极电势E 或电极电流I按一定规律变化,同时直接测量I或E对时间t的变化,或间接测量它们对与t 有关的物理量(如正弦波角频率)的变化,它们分别称为控制电势法和控制电流法。
控制电势法:控制电势阶跃暂态测量方法也可分为传荷过程控制下的小幅电势阶跃暂态测量方法,以及极限扩散控制下的电势阶跃技术。
其中常用的小幅度电势阶跃技术有:电势阶跃法和方波电势法;大幅度电势阶跃法又多用于平板电极、球形电极和超微点击的测试。
电势阶跃法暂态实验开始前,电极电势处于开路电势;实验开始时(t=0),电极电势突跃至某指定恒定值E1,直至实验结束(图1a)。
实验上也可将电势阶跃法中的电流I经积分器得到流经电极的电量Q。
习惯上将测Q-t关系称为计时电量法,而将测I-t关系称为计时电流法。
方波电势法电极电势E在某一指定恒值E1持续时间t1后,突变为另一指定恒值E2,持续时间t2后又突变回E1值,如此反复多次(图1b)即为方波电势法。
线性扫描电势法电极电势E按恒定速率变化,即d E/d t为常数,也称动电势伏安法,它可以是单程的,称线性扫描电势法(图1c),也可以是来复的,称为循环伏安法或三角波电势法(图1d)。
本法常测量I-E的相对变化关系,称循环伏安图。
伏安图的定量解析比较复杂,往往需采用数值解法。
但伏安图上的峰可以用来鉴别参与电极反应的物质,包括反应中间物,因此动电势伏安图有电化学谱图之称。
它已成为研究电极反应机理(尤其是复杂电极反应机理)和电极表面覆盖层的重要工具。
控制电流法:控制电流阶跃暂态测量方法,习惯上也叫做恒电流法。
电化学原理知识点 Document number:WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT电化学原理第一章绪论两类导体:第一类导体:凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而导电的物体,即载流子为自由电子(或空穴)的导体,叫做电子导体,也称第一类导体。
第二类导体:凡是依靠物体内的离子运动而导电的导体叫做离子导体,也称第二类导体。
三个电化学体系:原电池:由外电源提供电能,使电流通过电极,在电极上发生电极反应的装置。
电解池:将电能转化为化学能的电化学体系叫电解电池或电解池。
腐蚀电池:只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功的短路原电池。
阳极:发生氧化反应的电极原电池(-)电解池(+)阴极:发生还原反应的电极原电池(+)电解池(-)电解质分类:定义:溶于溶剂或熔化时形成离子,从而具有导电能力的物质。
分类:1.弱电解质与强电解质—根据电离程度2.缔合式与非缔合式—根据离子在溶液中存在的形态3.可能电解质与真实电解质—根据键合类型水化数:水化膜中包含的水分子数。
水化膜:离子与水分子相互作用改变了定向取向的水分子性质,受这种相互作用的水分子层称为水化膜。
可分为原水化膜与二级水化膜。
活度与活度系数: 活度:即“有效浓度”。
活度系数:活度与浓度的比值,反映了粒子间相互作用所引起的真实溶液与理想溶液的偏差。
规定:活度等于1的状态为标准态。
对于固态、液态物质和溶剂,这一标准态就是它们的纯物质状态,即规定纯物质的活度等于1。
离子强度I : 离子强度定律:在稀溶液范围内,电解质活度与离子强度之间的关系为: 注:上式当溶液浓度小于·dm-3 时才有效。
电导:量度导体导电能力大小的物理量,其值为电阻的倒数。
符号为G ,单位为S( 1S =1/Ω)。
影响溶液电导的主要因素:(1)离子数量;(2)离子运动速度。
当量电导(率):在两个相距为单位长度的平行板电极之间,放置含有1 克当量电解质的溶液时,溶液所具有的电导称为当量电导,单位为Ω-1 ·cm2·eq-1。
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第一章绪论
思考题
1、第一类导体和第二类导体存有什么区别?
答:区别:载流子的不同。
第一类导体载流子为物体内部自由电子或空穴,第二类导
体的载流子为正负离子。
特别注意:①不要略去空穴,②部分同学指出载流子在各自导体间导电过程牵涉化学
变化。
这就是不对的,只有在两类导体界面上传达时才可以发生化学反应。
2、什么是电化学体系?你能举出两p三个实例加以说明吗?答:电化学体系是指由
两类不同导体组成的,是一种在电荷转移时不可避免地伴随有物质变化的体系。
实例:①镀锌的电解池,其外电路就是由第一类导体共同组成的,而电解质就是由第
二类导体共同组成,在负极上出现水解反应(zn和oh-丧失电子的反应),在负极上出现
还原成反应(zn2+和h+得电子的反应。
②丹尼尔电池,其外部电路时由第一类导体共同组成,而溶液就是由第二类导体共同组成,其阳极上出现还原成反应,阴极上出现水解反应。
特别注意:①例子无法写下得过分直观,必须具体内容表明。
②“阳”、“阳”的字迹一
定写下确切。
4、能不能说电化学反应就是氧化还原反应?为什么?
请问:无法。
因为电化学反应就是出现在电化学体系中的,并充斥存有电荷的迁移的
化学反应。
而水解还原成反应则就是所指在反应前后元素的化合价具备适当的滑行变化的
化学反应。
注意:强调电化学体系,电化学反应要在两类导体组成的体系中发生反应。
而氧化还
原反应则没有导体类型的限制。
6、影响电解质溶液导电性的因素存有哪些?为什么?
答:①电解质溶液的几何因素。
对单位体积溶液,电解质溶液的导电性与离子在电场
作用下迁移的路程和通过的溶液截面积有关,这同单位体积金属导体受其长度和横截面积
的影响类似。
②离子运动速度。
离子运动速度越大,传达电量就越快,导电能力就越弱。
离子运动
速度又受离子本性、溶液总浓度、温度、溶剂粘度等的影响。
③离子浓度。
离子浓度越大,则单位体积内传递的电量就越大,导电能力越强。
但如
果离子浓度过大,离子间距离减少,其相互作用就加强,致使离子运动的阻力增大,这反
而能降低电解质的导电性能。
④溶剂性质。
影响离子的电离、水化半径、粘度等。
电解质溶液导电性的影响是多方面的,而各因素间又能相互影响。
问题:容易忽略第
一条,同时具体影响情况应尽量全面。
第二章电化学热力学
习题2、计算25℃时下列电池的电动势。
(2)pt|sncl2(0.001mol/kg),sncl4(0.01mol/kg)||fecl3(0.01mol/kg),
fecl2(0.001mol/kg)|pt
解:电极反应:(c)sn2??2e?sn4?
(+)2fe3??2e?2fe2?电池反应:sn2??2fe3??sn4??2fe2?此题可以视作无穷吸收的溶液,用浓度替代活度排序。
因为?0(pt|fe3?,fe2?)?0.771v?0(pt|sn2?,sn4?)?0.154v
e0??0(pt|fe3?,fe2?)??0(pt|sn2?,
sn4?)?0.771?0.154?0.617v22cc2?3?2.3rt0.05910.001?(0.01)0snfe所以,
e?e?log?0.617?log?0.6505v222fcc20.01?(0.001)sn4?fe2?
(3)ag|agno3(0.1mol/kg)||agno3(1mol/kg)|ag
查表知25℃时,0(ag|ag?)?0.799v?0.1mol/kg溶液中0.721mol/kg溶液中0.40电极反应:(-)ag?ag??e(+)ag??e?ag2.3rt
0?log(1?0.40)f2.3rt
0?log(1?0.72)f
2.3rte?[log(1?0.40)?log(0.1?0.72)?0.044v
f
4(1)欲求以下电极的标准电极电位,先行设计出来适当的电池,写下电池反应和排
序标准电位的公式:ag|ag?
解:电池:(?)zn|znso4||ag|agno3(?)
电极反应:(c)zn?2e?zn2?(+)2ag??2e?2ag
电池反
应:?2ag??zn2??2agzn2aa2?rtrtazn2?ag000zne?e?ln?(?ag/agzn/zn2?)?ln222faa2fa ag?znag?
所以,ag|ag?的标准电极电位为:
rtazn2?00?ag/ag??e??zn/zn2??ln22faag?
14、从平衡常数排序电动势。
未知反应2h2o(气)?2h2(气)?o2(气)在25℃时的平衡常
数kp=9.7×10-81以及水蒸气dT3200pa。
谋25℃时电池
pt,h2(101325pa)|h2so4(0.01mol/kg)|o2(101325pa),pt的电动势。
在0.01mol/kgh2so4
溶液中的离子平均值活度系数0.544求解:电极反应:(-
)2h2?4h??4e(+)4h??o2?4e?2h2o(g)电池反应:
22?o2?2h2ohrtp2h2ortrtp2h2o0e?e?ln2?lnk?ln2?4fph2?po24f4fph2?po2
2rt1rt?3200101345??0.05910.05912?81??ln?ln?log9.7?10?log0.031?1.226v24fkp4f1?1 44
第五章液相传质步骤动力学
思考题2、在什么条件下才能实现稳态扩散过程?实际稳态扩散过程的规律与理想稳
态扩散过程有什么区别?
请问:只有当对流与蔓延同时存有时,就可以同时实现稳态蔓延过程,故常常把一定
强度的对流促进作用的存有,做为同时实现稳态蔓延过程的必要条件。
实际稳态扩散过程的规律与理想稳态扩散过程的区别:
(1)理想条件下,蔓延区和对流区可以截然分离了。
而在真实的条件下,蔓延区和
对流区没明晰界限,无法截然分离,它们之间存有相互重合区域。
(2)在理想扩散条件下,扩散层有确定的厚度,其厚度等于毛细管的长度;而在真
实体系中,由于对流作用于的存在,只能根据一定的理论来近似地求解扩散层的有效厚度。
(3)实际稳态蔓延过程中对流蔓延电流密度由于对流的存有使其受到扩散系数d的
影响增大。
即j与d2/3成正比。
(4)实际稳态对流扩散电流密度受对流传质的影响,其影响因素发生变化。
如对流
速度u0、电极表面位置y,溶液粘度γ等。
8、试用数学表达式和极化曲线表明稳态浓差极化的规律。
请问:(1)当反应产物不容
溶时
此时浓差极化的动力学方程式为:
rtrtj00?ln?oco?ln(1?)nfnfjd
rtj??平?ln(1?)nfjd
浓差极化的极化值:
rtj平?ln(1?)
nfjd
当j很小时,由于j??jd,nfjd
j和?j与?从公式可以窥见,当j很大时,?之间所含对数关系;当j较小时,?之间就是
线性关系。
其极化曲线如图所示。
平
jdj
第六章电子转移步骤动力学
94.未知200c时,镍在1mol/lniso4溶液中的互换电流密度为2?10a/cm2。
用的电流密度0.04a/cm2电沉积镍时,阴极出现电化学极化。
若传达系数?,
1.0试问阴极电位是多少?
求解:阴极反应为:ni2??2e?ni在1mol/lniso4溶液中,
ani2czn.051?1?0.051?02?换算言25℃时,?0??0.250v,(特别注意温度系数)
0200.2500.315103v0.2516v
2.3rt0.0581
平??020?logani20.2516?log(0.051)??0.289v,t?293k2f2已知
j0?2?10?9a/cm2,jc?0.04a/cm2
所以,jc??j0,合乎低过电位的电化学极化规律,则存有:
2.3rt2.3rt0.05910.0591
clogj0logjclog(2109)log(0.04)ff1.01.00.424v
又因为:?c??平??
即为阴极电位为:?c??平??c??0.289?0.424??0.713v
rtj9、20oc时测得铂电极在1mol/lkoh溶液中的阴极极化实验数据如表所列。
若已知速度控制步骤是电化学反应步骤,试求
(1)该电极反应在20oc时的互换电流密度。
(2)该极化曲线塔菲尔区的a值和b值。
阴极极化实验数据
对表中展开处置可以得:(特别注意:并作η~logj的曲线图)
c/vlogjc
0―∞
0.055―3.301
0.0800.1220.1710.2200.2660.310―3.000―2.523―2.000―1.523―1.000―0.5232h2o?o 2?4e?4oh?。