电化学原理-吴金平-2019第三章302-1-wu-PPT精选文档
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电化学原理PPT课件
（saturated calomel electrode，SCE） 6.导线；7. Hg；8.纤维
以标准氢电极的电极电势为标准，
可以测得SCE的电势为0.2415V。
.
21
对电极（辅助电极）
对电极一般使用惰性贵金属材料如铂丝等， 以免在此表面发生化学反应，用于与工作 电极形成回路。
.
22
电化学工作站
.
17
电化学三电极系统
• 工作电极（Working electrode） • 参比电极（Reference electrode） • 对电极（Auxiliary electrode）
.
18
工作电极
滴汞电极（极谱法） 铂电极 金电极 碳电极 热解石墨(PG)
玻碳(GC) 碳糊 碳纤维
.
19
参比电极
.
9
电分析成为独立的方法学
• 三大定量关系的建立 1833年法拉第定律Q=nFM 1889年能斯特W.Nernst提出能斯特方程
1934年尤考维奇D.Ilkovic提出扩散电流方程 Id = kC
.
10
近代电分析方法
(1) 电极的发展：化学修饰电极、超微电极 (2) 多学科参与：生物电化学传感器 (3)与其他方法联用：光谱-电化学、HPLC-EC、
1753年，俄国著名电学家利赫曼为了验证
富兰克林的实验，不幸被雷电击死，这是
做电实验的第一个牺. 牲者。
4
电化学的发展史
1791年, 意大利伽伐尼的青蛙实验 (电化学的起1799年, 伏特堆 (伏特电池/原电池的雏形)
.
6
电化学的发展史
1807年, 戴维电解木灰(potash)和苏打(soda)， 分别得到钾(potassium)和钠(sodium)元素
电化学原理演示文稿
教学内容
• • • • • • 4.1 概述 4.2 电毛细现象 4.3 双电层的微分电容 4.4 双电层的结构 4.5 零电荷电位 4.6 有机化合物在电极上的吸附
第四章 双电层
基本要求
掌握双电层结构及相间电位的分布，研究 双电层结构的电化学方法，零电荷电位 的基本概念及意义，电极表面的吸附现 象及规律。
a.电极表面的“水化”和水的介电常数的变 化 b.没有离子特性吸附时的紧密层结构 c.没有离子特性吸附时的紧密层结构
零电荷电位
• 零电荷电位的概念 • 零电荷电位的测量 • 零电荷电位的影响因素 • 零电荷电位的作用与用途
电极／溶液界面的吸附现象
• 无机离子的吸附 • 有机物的吸附
a.有机物吸附对界面结构与性质的影响 b.吸附过程体系自由能的变化 c.有机分子吸附的特点
第五章 液相传质过程动力学
教学内容
• • • • • • 5.1 有关液相传质过程的若干基本概念 5.2 稳态过程和非稳态过程 5.3 理想稳态扩散过程 5.4 浓度极化公式和极化曲线 5.5 实际情况下的稳态过程 5.6 扩散层中电场对稳态传质速度和电流影响
第五章 液相传质过程动力学
基本要求 掌握稳态扩散和非稳态扩散过程的区别， 扩散电流密度、极限扩散电流密度的基 本概念，理想稳态扩散过程与实际稳态 过程，浓度极化曲线，电迁移对稳态传 质速度的影响。
• 第一类不可逆电极 • 第二类不可逆电极 • 第三类不可逆电极 • 第四类不可逆电极
影响电极电位的因素
• • • • • • • 电极的本性 金属的表面状态 金属的机械变形和内应力 溶液的pH值 溶液中氧化剂的存在 溶液中络合剂的存在 溶剂
第四章 双电层
• 1 概述 • 2 电毛细现象 • 3 双电层的微分电容 • 4 双电层的结构 • 5 零电荷电位 • 6 电极／溶液界面的吸附现象
• • • • • • 4.1 概述 4.2 电毛细现象 4.3 双电层的微分电容 4.4 双电层的结构 4.5 零电荷电位 4.6 有机化合物在电极上的吸附
第四章 双电层
基本要求
掌握双电层结构及相间电位的分布，研究 双电层结构的电化学方法，零电荷电位 的基本概念及意义，电极表面的吸附现 象及规律。
a.电极表面的“水化”和水的介电常数的变 化 b.没有离子特性吸附时的紧密层结构 c.没有离子特性吸附时的紧密层结构
零电荷电位
• 零电荷电位的概念 • 零电荷电位的测量 • 零电荷电位的影响因素 • 零电荷电位的作用与用途
电极／溶液界面的吸附现象
• 无机离子的吸附 • 有机物的吸附
a.有机物吸附对界面结构与性质的影响 b.吸附过程体系自由能的变化 c.有机分子吸附的特点
第五章 液相传质过程动力学
教学内容
• • • • • • 5.1 有关液相传质过程的若干基本概念 5.2 稳态过程和非稳态过程 5.3 理想稳态扩散过程 5.4 浓度极化公式和极化曲线 5.5 实际情况下的稳态过程 5.6 扩散层中电场对稳态传质速度和电流影响
第五章 液相传质过程动力学
基本要求 掌握稳态扩散和非稳态扩散过程的区别， 扩散电流密度、极限扩散电流密度的基 本概念，理想稳态扩散过程与实际稳态 过程，浓度极化曲线，电迁移对稳态传 质速度的影响。
• 第一类不可逆电极 • 第二类不可逆电极 • 第三类不可逆电极 • 第四类不可逆电极
影响电极电位的因素
• • • • • • • 电极的本性 金属的表面状态 金属的机械变形和内应力 溶液的pH值 溶液中氧化剂的存在 溶液中络合剂的存在 溶剂
第四章 双电层
• 1 概述 • 2 电毛细现象 • 3 双电层的微分电容 • 4 双电层的结构 • 5 零电荷电位 • 6 电极／溶液界面的吸附现象
电化学原理-吴金平-2019第三章305-1-wu
电化学原理
第三章 电极/溶液界面的结构与性质
§3.6 电极/溶液界面的吸附现象
基本要求： 1、掌握无机阴离子在电极表面特性吸附的主要
特征和发生超载吸附时的双电层结构和电位分 布示意图。 2、掌握表面活性有机分子在电极表面特性吸附 的主要特征。 3、根据电毛细曲线与微分电容曲线的变化特征 能够正确判断加入的表面活性剂的类型（无机 阴离子或有机物）。
x
1符号与a的符号总是相反
发生超载吸附 q紧 S 密 q
三电层结构
不发生超载吸附时
q紧S 密 q
q
qS紧密
q紧密
q
a
q qS
或q
a (q紧 1S 密
qa S 分散
)
1
a 1 1
x
符 号 与 的 符 号 相 反 。
1
a
x
d
的 符 号 与 的 符 号 一 致 。
1
a
超载吸附：
当电极表面带有正的剩余 电荷时，因阴离子的特性吸附 使的紧密层中负离子电荷超过 了电极表面的正剩余电荷的现 象称为超载吸附
吸附现象对电极过程动力学的影响
表面活性 粒子自身 不参与电 极反应
影响方式
表面活性 粒子自身 参与电极 反应
改变界面结构（表面 状态，双电层中的电 位分布等）
作为反应物或产物或 反应的中间粒子
影响反应粒子在电极表面的浓 度和电极反应的活化能改变。
反应速度发生变化。
直接影响有关步骤的 动力学规律。
研究吸附现象的意义：
在双电层模型中特性吸附只存在于紧密层中，在分散层 中只存在静电作用
§3.6 电极/溶液界面的吸附现象
表面活性物质: 凡是能在电极/溶液界面发生吸附而使界面张力降低的物 质。如：溶液中的离子、原子和分子。
第三章 电极/溶液界面的结构与性质
§3.6 电极/溶液界面的吸附现象
基本要求： 1、掌握无机阴离子在电极表面特性吸附的主要
特征和发生超载吸附时的双电层结构和电位分 布示意图。 2、掌握表面活性有机分子在电极表面特性吸附 的主要特征。 3、根据电毛细曲线与微分电容曲线的变化特征 能够正确判断加入的表面活性剂的类型（无机 阴离子或有机物）。
x
1符号与a的符号总是相反
发生超载吸附 q紧 S 密 q
三电层结构
不发生超载吸附时
q紧S 密 q
q
qS紧密
q紧密
q
a
q qS
或q
a (q紧 1S 密
qa S 分散
)
1
a 1 1
x
符 号 与 的 符 号 相 反 。
1
a
x
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1
a
超载吸附：
当电极表面带有正的剩余 电荷时，因阴离子的特性吸附 使的紧密层中负离子电荷超过 了电极表面的正剩余电荷的现 象称为超载吸附
吸附现象对电极过程动力学的影响
表面活性 粒子自身 不参与电 极反应
影响方式
表面活性 粒子自身 参与电极 反应
改变界面结构（表面 状态，双电层中的电 位分布等）
作为反应物或产物或 反应的中间粒子
影响反应粒子在电极表面的浓 度和电极反应的活化能改变。
反应速度发生变化。
直接影响有关步骤的 动力学规律。
研究吸附现象的意义：
在双电层模型中特性吸附只存在于紧密层中，在分散层 中只存在静电作用
§3.6 电极/溶液界面的吸附现象
表面活性物质: 凡是能在电极/溶液界面发生吸附而使界面张力降低的物 质。如：溶液中的离子、原子和分子。
电化学原理与应用PPT课件
第三章 电化学原理与应用
1
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总体概述
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2
目录
§3.1 氧化还原反应基本概念 §3.2 原电池 §3.3 电池电动势与电极电势 §3.4 影响电极电势的因素 §3.5 电极电势及电池电动势的应用 §3.6 电解与化学电源 §3.7 金属的腐蚀及其防止4Fra bibliotek氧化值
氧化值是元素一个原子的荷电数，这种 荷电数由假设把每一个键中的电子指定给电 负性更大的原子而求得。
5
❖ 确定氧化值的方法如下： ❖ a 一些规定 ❖ 在单质中，元素的氧化值皆为零。如白磷(P4)中磷的氧化
值。 ❖ 氧的氧化值在正常氧化物中皆为－2；在过氧化物（如
H202、BaO2等）中，氧的氧化值为-1，在超氧化合物（如KO2） 中，氧化值为-1/2。在氟化物中（OF2）氧化值为+2。 ❖ b 在离子型化合物中，元素原子的氧化值就等于该原子的离 子电荷。 ❖ C 在共价化合物中，将属于两原子的共用电子对指定给两原 子中电负性更大的原子以后，在两原子上形成的电荷数就是 它们的氧化数。共价化合物中元素的氧化数是原子在化合状 态时的一种形式电荷数。 ❖ d 在结构未知的化合物中，某元素的氧化值可按下述规则求 得：原子或离子的总电荷数等于各元素氧化值的代数和。分 子的总电荷数等于零。
H+(c)|H2 (p) |Pt
17
四类常见电极
电极类型 电对(例)
金属电极
Zn2+/Zn
非金属电 极 Cl2/Cl氧化还原电极 Fe3+/Fe2+
难溶盐电极 AgCl/Ag
1
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目录
§3.1 氧化还原反应基本概念 §3.2 原电池 §3.3 电池电动势与电极电势 §3.4 影响电极电势的因素 §3.5 电极电势及电池电动势的应用 §3.6 电解与化学电源 §3.7 金属的腐蚀及其防止4Fra bibliotek氧化值
氧化值是元素一个原子的荷电数，这种 荷电数由假设把每一个键中的电子指定给电 负性更大的原子而求得。
5
❖ 确定氧化值的方法如下： ❖ a 一些规定 ❖ 在单质中，元素的氧化值皆为零。如白磷(P4)中磷的氧化
值。 ❖ 氧的氧化值在正常氧化物中皆为－2；在过氧化物（如
H202、BaO2等）中，氧的氧化值为-1，在超氧化合物（如KO2） 中，氧化值为-1/2。在氟化物中（OF2）氧化值为+2。 ❖ b 在离子型化合物中，元素原子的氧化值就等于该原子的离 子电荷。 ❖ C 在共价化合物中，将属于两原子的共用电子对指定给两原 子中电负性更大的原子以后，在两原子上形成的电荷数就是 它们的氧化数。共价化合物中元素的氧化数是原子在化合状 态时的一种形式电荷数。 ❖ d 在结构未知的化合物中，某元素的氧化值可按下述规则求 得：原子或离子的总电荷数等于各元素氧化值的代数和。分 子的总电荷数等于零。
H+(c)|H2 (p) |Pt
17
四类常见电极
电极类型 电对(例)
金属电极
Zn2+/Zn
非金属电 极 Cl2/Cl氧化还原电极 Fe3+/Fe2+
难溶盐电极 AgCl/Ag
电化学原理5PPT课件
• 几个接续进行的单元步骤达到稳态时,每个步骤的速度都相等，都等于最慢步骤
s t e p , R D S ) 的 速 度 。 这 个 控 制 着 整 个 电 极 过 程 速 度 的 单 元 步 骤 ， 称 为 速 度 控 制 步 骤 。
• 若两步骤反应能力相差不大，则为混合控制 • 在一定条件下可以转化 • 并联进行的单元步骤快步骤是 • 其他步骤可认为处于热力学平衡
在电极上无外电流通过时，金属Ag与Ag+处于动
态平衡，在界面两相间Ag+的交换速度相等，即
Ag+还原速度
v
e
与Ag氧化速度
v
e
相等
ve ve
假定平衡时，Ag+的交换速度为1030/(s·m2)；而当电 极上有外电流通过时，Ag+从溶液深处扩散到电极 表面附近的速度仅为1020/(s·m2)。
稳态下，电子转移步骤也应按液相传质步骤速度进 行，即
电极及各连接点的接触电阻：相对较小
R
溶液电阻：相对较大
3
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５.１.１ 电极的极化 （polarization)
• 可逆电极：氧化还原反应速度相等，物 质交换和电荷交换平衡。
• 不可逆电解：电荷交换或物质交换不平 衡。
• 电极极化：电流通过电化学装置时，电
极的电极电位偏离其平衡值的现象称为
•（3）过电位(overpotential)：电 极电位偏移量的绝对值。
•（4）极化曲线(polarization curve)：电流与电极电位的关系 作图得出的曲线。
•（5）电解池的极化曲线
•（6）原电池的极化曲线
9
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10
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s t e p , R D S ) 的 速 度 。 这 个 控 制 着 整 个 电 极 过 程 速 度 的 单 元 步 骤 ， 称 为 速 度 控 制 步 骤 。
• 若两步骤反应能力相差不大，则为混合控制 • 在一定条件下可以转化 • 并联进行的单元步骤快步骤是 • 其他步骤可认为处于热力学平衡
在电极上无外电流通过时，金属Ag与Ag+处于动
态平衡，在界面两相间Ag+的交换速度相等，即
Ag+还原速度
v
e
与Ag氧化速度
v
e
相等
ve ve
假定平衡时，Ag+的交换速度为1030/(s·m2)；而当电 极上有外电流通过时，Ag+从溶液深处扩散到电极 表面附近的速度仅为1020/(s·m2)。
稳态下，电子转移步骤也应按液相传质步骤速度进 行，即
电极及各连接点的接触电阻：相对较小
R
溶液电阻：相对较大
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５.１.１ 电极的极化 （polarization)
• 可逆电极：氧化还原反应速度相等，物 质交换和电荷交换平衡。
• 不可逆电解：电荷交换或物质交换不平 衡。
• 电极极化：电流通过电化学装置时，电
极的电极电位偏离其平衡值的现象称为
•（3）过电位(overpotential)：电 极电位偏移量的绝对值。
•（4）极化曲线(polarization curve)：电流与电极电位的关系 作图得出的曲线。
•（5）电解池的极化曲线
•（6）原电池的极化曲线
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电化学原理-吴金平-2012第三章302-1-wu
qd
积分法
q C dd 0
C d
dq d
编辑版ppt
17
前面利用热力学导出了 q等有用的数学关系式，
利用这些关系式获得有用的数据。例: i , q等
但热力学不能给出界面层的图象，不能回答界面层 中溶液侧剩余电荷在界面层中如何分布，电位在界 面层中如何变化
需要建立结构模型进行解释作出回答！
微分电容法：根据微分电容曲线所提供的信息来研 究界面结构和性质的实验方法。
应用微分电容曲线，可以求得给定电极电位下 的电极表面剩余电荷密度。
编辑版ppt
16
q的两种计算方法：
1、由电毛细曲线法测q
2、局线由限法微性确分：定电需零容依电靠荷曲电电线毛位法细测曲q
微分法 q
局限性：只能在液 态金属电极上进行
据微分电容定义和李普曼方程，可从电毛细曲线求得 微分电容值。
q i ,Cd 22 i
编辑版ppt
10
一、双电层的电容
任一给定电位下，电极表面上的剩余电荷密度：
dq C d d
q
q dq Cd d
0
0
积分电容：
0
之间的平均电容
Ci q0
10
Cdd
0
编辑版ppt
11
二、微分电容的测量 实验装置图如下（自学）
越正，Γ-↑， 但变化速度较①中正离子
来的急剧， 正离子的Γ+不
0
是随着 的增大而小，相反
却增大，说明除了静电作
在0.1mol/L溶液中，正、负离子表面 用外，还存在其他相互作
剩余量随电极电位的变化
用 编辑版ppt
6
§3.3双电层的微分电荷密度q和两
讲电化学原理PPT课件
第11页/共20页
【解析】 乙中I－失去电子放电，发生氧化 反应，A正确；由总反应方程式知，Fe3＋被还 原成Fe2＋，B正确；当电流计为零时，说明正、 逆反应转移电子数相等，反应达到平衡，C正 确。甲池中加入Fe2＋，导致平衡逆向移动， 则Fe2＋失去电子生成Fe3＋，甲中石墨电极作 为负极，D错误。 【答案】 D
高 1．了解原电池和电解池的工作原理，
考 能写出电极反应和电池反应方程式。
点 击
2．了解常见化学电源的种类及其工作 原理。
3．理解金属发生电化学腐蚀的原因、
金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。
第1页/共20页
重点知识归纳
一、原电池、电解池电极反应式及总反应式 的书写 思路导引
确定电 分析电 写出电极 写出总 极名称 → 极反应 → 反应式 → 反应式
离子移向参加反应的电极，不参加反应的离子与带
相反电荷离子移动的方向相反。如 Zn/H2SO4/Cu 原 电池中，H＋移向正极，则 SO24－移向负极；电解饱 和 NaCl 溶液，Cl－移向阳极，则 Na＋移向阴极。
第6页/共20页
二、电解质溶液的电解规律及有关计算方法 思路导引
第7页/共20页
方法点拨 1．电解规律(惰性电极)
第12页/共20页
互动探究
(1)乙池中若换为Fe电极和FeCl2溶液，则原电池是 怎样工作的？
(2)电流计读数为零后，若在乙中溶入KI固体，则
原电池反应能继续发生吗？若向甲中加入固体Fe呢？
【提示】(1)原电池反应变为2Fe3＋＋Fe 3Fe2＋，
乙中Fe作负极，甲中石墨作正极，电极反应分别为
Fe－2e－
无论是原电池还是电解池，其电极反应均是氧化
还原反应，因此电极反应式的书写要遵循质量守
【解析】 乙中I－失去电子放电，发生氧化 反应，A正确；由总反应方程式知，Fe3＋被还 原成Fe2＋，B正确；当电流计为零时，说明正、 逆反应转移电子数相等，反应达到平衡，C正 确。甲池中加入Fe2＋，导致平衡逆向移动， 则Fe2＋失去电子生成Fe3＋，甲中石墨电极作 为负极，D错误。 【答案】 D
高 1．了解原电池和电解池的工作原理，
考 能写出电极反应和电池反应方程式。
点 击
2．了解常见化学电源的种类及其工作 原理。
3．理解金属发生电化学腐蚀的原因、
金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。
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重点知识归纳
一、原电池、电解池电极反应式及总反应式 的书写 思路导引
确定电 分析电 写出电极 写出总 极名称 → 极反应 → 反应式 → 反应式
离子移向参加反应的电极，不参加反应的离子与带
相反电荷离子移动的方向相反。如 Zn/H2SO4/Cu 原 电池中，H＋移向正极，则 SO24－移向负极；电解饱 和 NaCl 溶液，Cl－移向阳极，则 Na＋移向阴极。
第6页/共20页
二、电解质溶液的电解规律及有关计算方法 思路导引
第7页/共20页
方法点拨 1．电解规律(惰性电极)
第12页/共20页
互动探究
(1)乙池中若换为Fe电极和FeCl2溶液，则原电池是 怎样工作的？
(2)电流计读数为零后，若在乙中溶入KI固体，则
原电池反应能继续发生吗？若向甲中加入固体Fe呢？
【提示】(1)原电池反应变为2Fe3＋＋Fe 3Fe2＋，
乙中Fe作负极，甲中石墨作正极，电极反应分别为
Fe－2e－
无论是原电池还是电解池，其电极反应均是氧化
还原反应，因此电极反应式的书写要遵循质量守
电化学原理-吴金平-2019第三章303-1-wu
x2
x
0r
x 22 0 c F r ex p ( R T F )ex p ( R T F )
边界条件： xd,1
x,0,0
x
d x 2 0 12 0 c F r ex p ( R T F ) ex p ( R T F )
2
x xd
2 c 0 R T r exp( 2R 1F T)exp( 2 R 1 T F ) 2
x x 1 2 ? ? x 22 0 cF r ((x x 1 2)) ex p (R T F ) ex p (R T F )
边界条件?
边界条件：
a
d
xd,1
0
x
1
a 1
x
x,0,0
x
②poisson方程
2
x2
12x 2
2 E
cFexp(RTF)exp(RTF)
双电层静电模型：双电层是由紧密层和分散层组成
对紧密层描述的很简单；对分散层讨论的比较深入 细致，且采取的数学处理方法与Gouy和Chapman相 同，所以现代电化学理论又将Stern模型称为GCS分散 层模型 1、双电层方程式的推导
找出 q,c,1,a之间的关系式
①认为分散层中离子的分布服从玻尔兹曼分布
极 小 值 处 ： 10, cosh(0)1时 ,线中会出现极x小值0？,coshx() 1
C d 具 有 极 小 值 .回 答 了 问 题
理论微分电容曲线
滴汞电极在不同浓度氯化钾溶 液中的微分电容曲线
b. 获得c ，a, Ψ1 之间的关系曲线
如果把微分电容曲线远离0处的平台区的电容值当作 C紧，则:
对紧密层描述过于粗糙,只简单地把紧密层描述成厚度 d不变的离子电荷层，没有考虑到紧密层组成的细节及由 此引起的紧密层结构与性质上的特点。
电化学原理第三章.ppt
六、电池可逆性所具备的条件： （1）电池中的化学变化是可逆的，即物质的 变化是可逆的。 （2）电池中的能量的转化是可逆的。
七、能斯特方程：
v a RT E E0 ln 生成物 v nF Πa反应物 v Π a RT E E0 ln 反应物 v nF a生成物
(2.24)
八、原电池和电解池、腐蚀电池的区别与联系
2 H
对于标准氢电极已规定 ：
0 H2 / H
0 且 H / H
2
0 H2 / H
RT a ln 0 2F pH2
2 H
所以： E (
0 2 Zn / Zn
RT aZn2 ln ) Zn/Zn2 2F aZn
一般情况下，可用下式表示一个电极反应 O + ne → R 可将上式写成通式，即
从上面的讨论可知，尽管第二类可逆电极本质上是
对阳离子可逆的，但因为阳离子的活度受到阴离子活 度的制约，所以该类电极的平衡电位仍然依赖于阴离 子的活度。 第二类可逆电极由于可逆性好，平衡电位稳定， 电极制备比较简单，因而常被当作参比电极使用。
3.第三类可逆电极
第三类可逆电极是由铂或其他惰性金属插入同一元素的两种
一、电极的可逆性
按照电池的结构，每个电池都可以分成两半，即 由两个半电池所组成。每个半电池实际就是一个 电极体系。 电池总反应也是由两个电极的电极反应所组成的。 因此，要使整个电池成为可逆电池，两个电极或 半电池必须是可逆的。
什么样的电极才是可逆电极呢?
可逆电极必须具备下面两个条件： 1、电极反应是可逆的。 如Zn|ZnCl电极，其电极反应为： Zn≒Zn2++2e 只有正向反应和逆向反应的速度相等时，电极反 应中物质的交换和电荷的交换才是平衡的。 即在任一瞬间，氧化溶解的锌原子数等于还原的 锌离子数；正向反应得电子数等于逆向反应失电 子数。 这样的电极反应称为可逆的电极反应。
电化学原理(课件PPT)
原电池的负极→ 失去电子→电子流出→ 发生氧化反应 →氧化还原反应中的还原剂 原电池的正极→ 得到电子→电子流入→ 发生还原反应 →氧化还原反应中的氧化剂
电解池的阳极→ 失去电子→电子流出→ 发生氧化反应 电解池的阴极→ 得到电子→电子流入→ 发生还原反应
把a、b、c、d四块金属片浸泡在稀硫酸中， 用导线两两连接，可以组成各种原电池，若a、 b相连时，a为负极；若c、d相连时，d极表面 有气泡冒出；另将a投入c的盐溶液中，ａ的 表面有ｃ析出；若将ｂ投入ｄ的盐溶液中， 无明显现象。则四种金属的活动性由强到弱 为( )
考点八：氯碱工业
在U型管里装人饱和食盐水，用一根碳棒作阳极， 一根铁棒作阴极。接通直流电源。
1．电解饱和食盐水反应原理
阳极反应：2Cl——2e— = Cl2↑
阴极反应：2H+ + 2e— = H2↑
a
b
总反应：2NaCl + 2H2O
2NaOH + Cl2↑+ H2↑
2．离子交换膜法制烧碱
1、电解槽组成： 阳极室：阳极材料为金属钛网，有钛、钌的氧化物涂层，
依反应式找出相关物质的关系式 依电子守恒进行计算。
1、在Cu-Zn原电池中，100mLH2SO4 溶液的浓度为 1mol/L , 若工作一段时间后，从装置中共收集到 1.12L 升气体，则流过导线的电子为———— mol,反应后溶液 的pH值为_________？（溶液体积变化忽略不计）
类题：资料244页举一反三第4题
书写注意事项：
①阴、阳极类似于原电池正、负极,电极反应式通常写离 子方程式，满足电子守恒
②总方程式通常写化学方程式，标条件：电解，若电解 的H+或OH-来自水，则反应物应写成水的形式，若来自 弱电解质，则应写弱电解质的分子形式。
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q qs
q 其 微 分 电 容 则 为 : C d 但 与 物 理 电 容 器 不 同 的 是不 C d 是 常 数 。
q 其 微 分 电 容 则 为 : C d 但 与 物 理 电 容 器 不 同 的 是不 C d 是 常 数 。
C ) d C d(
q C d ( ) q C d ( )
Cd
微分电容：
Cd
dq d
微分电容：表示引起电极电位微小变化时所需引入 电极表面的电量。表征了界面上电极电位发生微小变化 时所具备的贮存电荷的能力。 据微分电容定义和李普曼方程，可从电毛细曲线求得 微分电容值。
2 q 2 d ,C i i
实验法：
观察实验现象，采 , C
d
理论法： 建立结构模型对上述实验现象进行理论解释
q
qs
电极溶液界面存在着剩余电荷
来源于电极 表面电子的 过剩或不足
q qs
来源于溶液中 各离子在界面 层中的吸附
电极表面（金属一侧）： q i
电化学原理
第三章
思考题:P184-185 2、3、4、10、11、13、15、17、18、 21
习题：P189-191 1、2、3、4、5、6、9
理想极化电极 指不发生任何电极反应的电极体系
I2 I→ I1 Rf 电极体系的等效电路 Cd I→ 理想极化电极的等效电路 Cd
研究电极/溶液界面结构与性质的基本方法
q的两种计算方法：
1、由电毛细曲线法测q 微分法
局限性：需依靠电毛细曲 2、由微分电容曲线法测 q 线法确定零电荷电位
q
局限性：只能在液 态金属电极上进行
积分法
q C
qd
C
0
d
d
d
dq d
等有用的数学关系式， 前面利用热力学导出了 q
利用这些关系式获得有用的数据。例: i , q等 但热力学不能给出界面层的图象，不能回答界面层 中溶液侧剩余电荷在界面层中如何分布，电位在界 面层中如何变化 需要建立结构模型进行解释作出回答！
q
qs
§3.4双电层的结构
电极溶液界面存在着剩余电荷
来源于电极 表面电子的 过剩或不足
来源于溶液中 各离子在界面 层中的吸附
溶液一侧界面：
q Z s iF i
MA ν M ν A
Z Z
( ) RT ln a
( ) RT ln a
4 、为什么 偏离 越远 , C 值 0 d 就越大。
需要理论作出回答！
如何从理论上解释微分电容曲线的变化规
律，说明界面结构及其影响因素对微分电容的
影响？正是建立双电层结构模型时要考虑的一 个重要内容。
微分电容法：根据微分电容曲线所提供的信息来研 究界面结构和性质的实验方法。 应用微分电容曲线，可以求得给定电极电位下 的电极表面剩余电荷密度。
微分电容曲线：微分电容与电极电位的关 系曲线。
微分电容法：根据微分电容曲线所提供的 信息来研究界面结构和性质的实验方法。
实验现象：
1、在稀溶液的Cd- 曲线中出现最 小值 (Cd)min，对应的电极电位为 0 浓度↓、(Cd)min现象越明显 浓度↑、(Cd)min现象逐渐消失
2、当 偏离 一定值时左右各出 0 现一个“平台区” 左“平台区” ： Cd=32-40μ F/cm2
q qs
若类似于平行板电 电极表面（金属一侧）： q 容器结构时应有：
§3.3双电层的微分电容
一、双电层的电容
电学复习：平行板电容器：储存电荷密度q和 两电极板之间的电压降V之间存在如下关系：
0 q V d 为介质的介电常数； 0为 真 空 的 介 电 常 数 ；
d为 两 极 板 之 间 的 距 离 。
d
+ + + + + + _ _ _ _ _ _
其 微 分 电 容 则 为 :
右“平台区”： Cd=16 - 20μ F/cm2 浓度： c1 ＜c2 ＜c3 ＜c4 滴汞电极在不同浓度KCl溶 液中的微分电容曲线 3、 一定时， 浓度↑ 则 Cd↑
偏离 越远 , C 4、浓度一定时， 0 d
1、为什么在稀溶液的微分电 容曲线中会出现极小值？
2、为什么在微分电容曲线中 有两个“平台区”？为什么 这两个“平台区”有高有低？ 3、为什么随着浓度c增大Cd也 增大？
0 q C c o n st. d= V d
§3.3双电层的微分电容
一、双电层的电容
C d
前面已经指出，对于电极体系，界面剩余电荷的变 化将引起界面双电层电位差的改变，因而电极/溶液界 面具有贮存电荷的能力，即具有电容的特性。 对于理想极化电极：没有电极反应发生， 可以等效成一个电容性元件，把电极/溶液 界面的两个剩余电荷层比拟成电容器的两个 平行板。
—
由图可得如下结论： ①当 ＜ 即 q ＜0时，主 0 要吸附的是正离子，且 越 负Γ+ ↑。 正、负离子吸附行为符合静 电作用规律。
—
0
0
在0.1mol/L溶液中，正、负离子表面 剩余量随电极电位的变化
0 q ＞0时，主 ②当 ＞ 即 要吸附的是负离子，且 越正，Γ-↑， 但变化速度较①中正离子 来的急剧， 正离子的Γ+不 是随着 的增大而小，相反 却增大，说明除了静电作 用外，还存在其他相互作 用
一、双电层的电容
任一给定电位下，电极表面上的剩余电荷密度：
dq Cd d
q dq Cd d
0
q
0
积分电容： 0 之间的平均电容
q 1 C C d i d 0 0 0
二、微分电容的测量 实验装置图如下（自学）
三、微分电容曲线
q 其 微 分 电 容 则 为 : C d 但 与 物 理 电 容 器 不 同 的 是不 C d 是 常 数 。
q 其 微 分 电 容 则 为 : C d 但 与 物 理 电 容 器 不 同 的 是不 C d 是 常 数 。
C ) d C d(
q C d ( ) q C d ( )
Cd
微分电容：
Cd
dq d
微分电容：表示引起电极电位微小变化时所需引入 电极表面的电量。表征了界面上电极电位发生微小变化 时所具备的贮存电荷的能力。 据微分电容定义和李普曼方程，可从电毛细曲线求得 微分电容值。
2 q 2 d ,C i i
实验法：
观察实验现象，采 , C
d
理论法： 建立结构模型对上述实验现象进行理论解释
q
qs
电极溶液界面存在着剩余电荷
来源于电极 表面电子的 过剩或不足
q qs
来源于溶液中 各离子在界面 层中的吸附
电极表面（金属一侧）： q i
电化学原理
第三章
思考题:P184-185 2、3、4、10、11、13、15、17、18、 21
习题：P189-191 1、2、3、4、5、6、9
理想极化电极 指不发生任何电极反应的电极体系
I2 I→ I1 Rf 电极体系的等效电路 Cd I→ 理想极化电极的等效电路 Cd
研究电极/溶液界面结构与性质的基本方法
q的两种计算方法：
1、由电毛细曲线法测q 微分法
局限性：需依靠电毛细曲 2、由微分电容曲线法测 q 线法确定零电荷电位
q
局限性：只能在液 态金属电极上进行
积分法
q C
qd
C
0
d
d
d
dq d
等有用的数学关系式， 前面利用热力学导出了 q
利用这些关系式获得有用的数据。例: i , q等 但热力学不能给出界面层的图象，不能回答界面层 中溶液侧剩余电荷在界面层中如何分布，电位在界 面层中如何变化 需要建立结构模型进行解释作出回答！
q
qs
§3.4双电层的结构
电极溶液界面存在着剩余电荷
来源于电极 表面电子的 过剩或不足
来源于溶液中 各离子在界面 层中的吸附
溶液一侧界面：
q Z s iF i
MA ν M ν A
Z Z
( ) RT ln a
( ) RT ln a
4 、为什么 偏离 越远 , C 值 0 d 就越大。
需要理论作出回答！
如何从理论上解释微分电容曲线的变化规
律，说明界面结构及其影响因素对微分电容的
影响？正是建立双电层结构模型时要考虑的一 个重要内容。
微分电容法：根据微分电容曲线所提供的信息来研 究界面结构和性质的实验方法。 应用微分电容曲线，可以求得给定电极电位下 的电极表面剩余电荷密度。
微分电容曲线：微分电容与电极电位的关 系曲线。
微分电容法：根据微分电容曲线所提供的 信息来研究界面结构和性质的实验方法。
实验现象：
1、在稀溶液的Cd- 曲线中出现最 小值 (Cd)min，对应的电极电位为 0 浓度↓、(Cd)min现象越明显 浓度↑、(Cd)min现象逐渐消失
2、当 偏离 一定值时左右各出 0 现一个“平台区” 左“平台区” ： Cd=32-40μ F/cm2
q qs
若类似于平行板电 电极表面（金属一侧）： q 容器结构时应有：
§3.3双电层的微分电容
一、双电层的电容
电学复习：平行板电容器：储存电荷密度q和 两电极板之间的电压降V之间存在如下关系：
0 q V d 为介质的介电常数； 0为 真 空 的 介 电 常 数 ；
d为 两 极 板 之 间 的 距 离 。
d
+ + + + + + _ _ _ _ _ _
其 微 分 电 容 则 为 :
右“平台区”： Cd=16 - 20μ F/cm2 浓度： c1 ＜c2 ＜c3 ＜c4 滴汞电极在不同浓度KCl溶 液中的微分电容曲线 3、 一定时， 浓度↑ 则 Cd↑
偏离 越远 , C 4、浓度一定时， 0 d
1、为什么在稀溶液的微分电 容曲线中会出现极小值？
2、为什么在微分电容曲线中 有两个“平台区”？为什么 这两个“平台区”有高有低？ 3、为什么随着浓度c增大Cd也 增大？
0 q C c o n st. d= V d
§3.3双电层的微分电容
一、双电层的电容
C d
前面已经指出，对于电极体系，界面剩余电荷的变 化将引起界面双电层电位差的改变，因而电极/溶液界 面具有贮存电荷的能力，即具有电容的特性。 对于理想极化电极：没有电极反应发生， 可以等效成一个电容性元件，把电极/溶液 界面的两个剩余电荷层比拟成电容器的两个 平行板。
—
由图可得如下结论： ①当 ＜ 即 q ＜0时，主 0 要吸附的是正离子，且 越 负Γ+ ↑。 正、负离子吸附行为符合静 电作用规律。
—
0
0
在0.1mol/L溶液中，正、负离子表面 剩余量随电极电位的变化
0 q ＞0时，主 ②当 ＞ 即 要吸附的是负离子，且 越正，Γ-↑， 但变化速度较①中正离子 来的急剧， 正离子的Γ+不 是随着 的增大而小，相反 却增大，说明除了静电作 用外，还存在其他相互作 用
一、双电层的电容
任一给定电位下，电极表面上的剩余电荷密度：
dq Cd d
q dq Cd d
0
q
0
积分电容： 0 之间的平均电容
q 1 C C d i d 0 0 0
二、微分电容的测量 实验装置图如下（自学）
三、微分电容曲线