电化学习题课课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,上一内容,下一内容,回主目录,返回,物理化学第七章习题课,第七章 电化学,吴慧敏,2013,年,4,月,23,日,2024/11/17,物理化学第七章习题课第七章 电化学 吴慧敏2023/8/,物理化学电化学习题课,一、知识总结,二、习题讲解,2024/11/17,物理化学电化学习题课一、知识总结二、习题讲解2023/8/,一、基本内容,1,、法拉第定律,Q=nZF(F,96500Cmol-1),注：,n,Z,与反应式写法有关,2,、电导率,k,指长,1m,，截面积为,1m,2,的导体的电导，单位是,Sm,-1,。,3,、电导,G,物体导电能力的大小可以,2,个物理量表示，,R,及,G,。,G=(G,的单位是西门子，用,S,表示,),2024/11/17,一、基本内容1、法拉第定律2、电导率k指长1m，截面积为,一、基本内容,4,、摩尔电导率：是指把含有,1mol,电解质的溶液置于相距为,1m,的电导池的两个平行电极之间，所具有的电导，单位是,Sm,2,mol,-1,。,C-,电解质溶液的物质质量浓度,molm,-3,;,Vm-,含,1mol,电解质的体积。,注：某一电解质的与其基本单元有关，书写摩尔电导率时应将浓度的基本单元写在后的括号中，例：,（）,2024/11/17,一、基本内容4、摩尔电导率：是指把含有1mol电解质的溶液置,一、基本内容,5,、科尔劳乌施经验式,注：强电解质，外推得,6,、离子独立移动定律,在无限稀的溶液中，每一种离子是独立移动的，不受其它离子的影响，可以认为是两种离子的摩尔电导率之和，例：,m,+,m,-,2024/11/17,一、基本内容5、科尔劳乌施经验式6、离子独立移动定律m,+,一、基本内容,7,、离子的迁移数,对于强电解质溶液，当浓度不大时：,m,i,m,i,2024/11/17,一、基本内容7、离子的迁移数m,im,i2023/8,8,、离子迁移数的测定,指正离子迁出阳极区（或迁进阴极区）的物质的量，指电极反应的物质的量。,希托夫法：根据通电前后阴极区或阳极区物质量改变关系求出，（表观迁移数）,阴极区：,n(,终了,)=n,（起始）,+n,（迁）,-n,（电）,阳极区：,n(,终了,)=n,（起始）,-n,（迁）,+n,（电）,一、基本内容,2024/11/17,8、离子迁移数的测定一、基本内容2023/8/7,一、基本内容,界面移动法：,VC,正离子迁移的物质的量,正离子迁移的电量,2024/11/17,一、基本内容界面移动法：2023/8/7,一、基本内容,9,、任意电解质的分子式为,则平均质量摩尔浓度：,平均活度系数：,平均活度：,电解质,B,的活度：,2024/11/17,一、基本内容9、任意电解质的分子式为2023/8/7,一、基本内容,10,、离子强度：,11,、德拜,休克尔极限定律（,D-H,）,当 时用,D-H,修正公式。,2024/11/17,一、基本内容10、离子强度：2023/8/7,一、基本内容,12,、关于 ，的计算,可以由实验测定，也可根据公式计算；,，不能由实验测定，可根据计算,注：对于对称价型（,1-1,，,2-2,等）的电解质，有,=,一般情况：,2024/11/17,一、基本内容12、关于 ，的计算,13.,可逆电极的类型、电极反应、电极电势的表达式,第一类电极：由金属浸在含有该金属离子的溶液中构成，包括气体电极。,例：金属,M,电极：,M,2+,(a)M M,z+,(a)+Ze,-,M,氧电极（碱性电解质）：,OH,-,(a)O,2,(g),Pt O,2,(p)+2H,2,O+4e,-,4OH,-,(a),一、基本内容,2024/11/17,13.可逆电极的类型、电极反应、电极电势的表达式一、基本内容,第二类电极：由金属机该金属的难溶盐浸入含有该难溶盐负离 子的溶液中构成，包括金属及其氧化物浸在碱性（或 酸性）中构成。,例：,Ag-AgCl,电极,Cl,-,(a)AgCl(s),Ag,AgCl(s)+e,-,Ag(s)+Cl,-,(a),HgO,电极（碱性电解质）：,OH,-,(a)HgO(s),Hg(l),HgO(s)+H,2,O+2e,-,Hg(s)+2OH,-,(A),一、基本内容,2024/11/17,一、基本内容2023/8/7,第三类电极：氧化还原电极，反应在溶液中的离子间进行，而电极材料（一般用金属,M,）只作为导体。例：,Pt Mn,2+,(a,1,),MnO,4-,(a,2,),H,+,(a,3,),MnO,4-,(a,2,)+8H,+,(a,3,)+5e,-,Mn,2+,(a,1,)+4H,2,O,一、基本内容,2024/11/17,一、基本内容2023/8/7,14.,可逆电池的热力学,对任意可逆电池反应：,Cc+Dd g G+Hh,一、基本内容,2024/11/17,14.可逆电池的热力学一、基本内容2023/8/7,15.,可逆电池的类型，电池反应,单液电池：两电极插在同一电解质溶液中。如：,Zn(s)H,2,SO,4,(m)Cu(s),-)Zn(s)2e,-,Zn,2+,(a,1,),+)2H,+,(a,H,+)+2e,-,H,2,(P,H,+),Zn(s)+2H,+,(a,H,+)Zn,2+,(a,1,)+H,2,(P,H,+),一、基本内容,2024/11/17,15.可逆电池的类型，电池反应 一、基本内容2023/8/7,双液电池：两个电极插在不同电解液中，两种电解 液间用盐桥相连。例：,Zn(s)ZnSO,4,(m,1,)CuSO,4,(m,2,)Cu(s),-)Zn(s)-2e,-,Zn,2+,（,a,Zn,2+,）,+)Cu,2+,(a,Cu,2+,)+2e,-,Cu(s),电池反应：,Zn(s)+Cu,2+,(a,Cu,2+)Zn,2+,（,a,Zn,2+,）,+Cu(s),一、基本内容,2024/11/17,一、基本内容2023/8/7,浓差电池：净的电池反应是一种物质从高浓度状 态向低浓度状态转移，分为下列几种：,a),单液浓差电池，亦称电极浓差电池，例：,Pt,H,2,(P,1,)HCl(m)H,2,(P,2,),Pt,-)H,2,(P,1,)-2e,-,2H,+,(m),+)2H,+,(m)+2e,-,H,2,(P,2,),H,2,(P,1,)H,2,(P,2,),b),双液浓差电池（溶液浓差电池），例：,Ag AgNO,3,(a,1,)AgNO,3,(a,2,)Ag,-)Ag e,-,Ag,+,(a,1,),+)Ag,+,(a,2,)+e,-,Ag,Ag,+,(a,2,)Ag,+,(a,1,),一、基本内容,2024/11/17,一、基本内容2023/8/7,浓差电池：净的电池反应是一种物质从高浓度状 态向低浓度状态转移，分为下列几种：,c),双连浓差电池：用两个相同的电极连接在一起，代替双液浓差电池中的盐桥，构成双连浓差电池。例：,Pt,H,2,(P)HCl(a,1,)AgCl,Ag-Ag,AgCl HCl(a,2,)H,2,(P),Pt,实际由两个单液电池组合而成：,左：,1/2 H,2,(P)+AgCl(s)Ag+HCl(a,1,),右：,Ag+HCl(a,2,)1/2 H,2,(P)+AgCl(s),HCl(a,2,)HCl(a,1,),一、基本内容,2024/11/17,一、基本内容2023/8/7,16.,计算电池电动势的公式,能斯特公式：,用电极电势计算,从反应的 ：,一、基本内容,2024/11/17,16.计算电池电动势的公式一、基本内容2023/8/7,17.,液体接界电势的计算,M,Z+,A,Z-,(m,1,)M,Z+,A,Z-,(m,2,),一、基本内容,2024/11/17,17.液体接界电势的计算一、基本内容2023/8/7,18.,电动势测定的应用,由实验测定可逆电池的,E,及 ；求算热力学函数的改变量 ，及电池的可逆热效应,Q,R,;,求氧化还原反应的热力学平衡常数,;,求难溶盐的溶度积,Ksp,水的离子积及弱酸,.,弱碱的电离常数；,求电解质溶液的平均活度系数和电极的标准电势；,从液接电势求离子的迁移数；,利用玻璃电极测定溶液的,pH,值。,一、基本内容,2024/11/17,18.电动势测定的应用一、基本内容2023/8/7,19.,分解电压,电解是把电能转化成化学能的过程。使某种电解质开始,进行电解反应时所必须施加的最少电压称为分解电压。,可逆分解电压等于可逆电池的电动势。在实际电解过程中，,对电解池所加的实际分解电压，总是要大于把电解池作为原,电池时所具有的可逆电动势，这增加的一部分用来克服电路,中的电阻，另一部分用来克服由于通电所引起的各种极化作用。,E,分解,=E,可逆,+,E,不可逆,+IR,E,不可逆,=,一、基本内容,2024/11/17,19.分解电压一、基本内容2023/8/7,20.,极化：在有电流通过时，电极电势偏离于平衡值的现象称为电极的极化。主要有浓差极化和电化学极化。,超电势：为克服极化作用而额外增加的电压称为超电势。,结论：阴极超电势的存在，使实际析出电势变小；,阳极超电势的存在，使实际析出电势变大。,一、基本内容,2024/11/17,20.极化：在有电流通过时，电极电势偏离于平衡值的现象称,21.,电流密度（,j,）与电极电势,由此可见：由于超电势的存在，对电解池总是使外电压增加而多消耗电能；对原电池来说，使电池电动势变小而降低了对外做功的能力。所以从能量的角度来看，超电势的存在不利，降低超电势节约能耗。,一、基本内容,2024/11/17,21.电流密度（j）与电极电势 由此可见：由于,二、习题讲解,1.,用,Pt,电极电解一定浓度的,CuSO,4,溶液，试分析阴极,部、中部和阳极部溶液的颜色在电解过程中有何变化？,若都改用,Cu,电极，三部溶液颜色变化又将如何？,Pt,电极：阴 变淡 中 不变 阳 变淡,Cu,电极：阴 变淡 中 不变 阳 变深,2024/11/17,二、习题讲解1.用Pt电极电解一定浓度的CuSO4溶液，试分,二、习题讲解,2,298K,时有如下两个电池：,（,1,）,Cu(s)|Cu,+,(,a,1,)|Cu,+,(,a,1,),Cu,2+,(,a,2,)|Pt,（,2,）,Cu(s)|Cu,2+,(,a,2,)|Cu,+,(,a,1,),Cu,2+,(,a,2,)|Pt,两个电池的电池反应都可写成,Cu(s)+Cu,2+,(,a,2,)=2Cu,+,(,a,1,),则两个电池的,和,之间的关系为（,）,（,a,）,和,都相同,相同,和,都不同,不同,（,c,）,不同，,相同，,（,b,）,（,d,）,答案,：（,b,）,2024/11/17,二、习题讲解2298K时有如下两个电池：两个电池的电池反应,二、习题讲解,2,一个充满电的蓄电池以,1.7V,的输出电压放电，,然后用,2.3V,的外电压充电使其恢复原来状态，则,在充、放电全过程中，若以电池为系统，功和热,的符号为（）。,（,a,）,W,=0,Q,=0,（,b,）,W,0,Q,0,（,c,）,W,0,（,d,）,W,0,Q,0 (b),Q,4,某可逆电池反应的,Gibbs,自由能变化,r,G,m,和,焓变,r,H,m,的关系为：,(),(a),r,H,m,-,r,G,m,=0 (b),r,H,m,-,r,G,m,0 (d),三种均可能,（中国科学技术大学,2008,年考研试题）,答案,:(d),二、习题讲解,2024/11/17,4某可逆电池反应的Gibbs自由能变化rGm和(a)r,5,电极,Tl,3+,，,Tl,+,/Pt,的电势为,1.250 V,，电极,Tl,+,/Tl,的电势为,-0.336 V,，则电极,Tl,3+,/Tl,的电势为：（）,0.305 V (b)0.721 V,(c)0.914 V (d)1.586 V,（南京大学