电解质溶液导电机理

第六章电化学引言PartI电解质溶液PartII可逆电池电动势PartIII不可逆电极过程引言恩格斯在《自然辩证法》“电”这一章的开头指出：“电和热一样，也具有某种无处不在的性质，只不过方式不同而已。地球上几乎没有一种变化发生而不同时显示出电的现象，水蒸发，火燃烧，两种不同的金属或两种温度不同的金属相接触，或者铁和硫酸铜的溶液相接触，以及诸如此类的现象发生的时候，除了明显的物理现象和化学现象，同时还有电的过程发生，我们愈是精密地研究各种极不相同的自然过程，我们就愈多地发现电的踪迹。”干电池铅蓄电池燃料电池应用于国民经济各个领域，与生产，生活，实验密切相关（1）电冶炼：许多有色和稀有金属的提炼或精练：如：Al，Mg，K，Na，Li的冶炼，Cu，Pb，Zn的精练（2）腐蚀与防腐：许多金属生锈腐蚀的原因与电化学有关，可利用电化学原理及方法来防腐应用电化学（3）电化学分析：电位（导）的滴定法，库仑分析，极谱分析，电位扫描伏安法，循环伏安法（4）化学电源：可提高能源利用率，方便：蓄电池热电法：燃烧（煤，油）→加热水蒸气→推动气轮机转动→带动发电机→电能热能→电能40%转化率电池：燃料反应在电池中进行，直接转化成电能，效率80%——燃料电池研究任务电化学是研究化学反应与电现象之间的相互关系以及化学能与电能之间相互转化的规律的学科。电化学装置：（原）电池、电解池。电化学装置研究目的1、为相当一部分工艺过程提供电化学理论---实用电化学；2、相当一部分热力学函数变要靠电化学方法获得---理论电化学；3、为科研提供基本手段。PartI电解质溶液§6-1第二类导体的导电特点§6-2第二类导体的导电能力6-1-1电解质溶液的导电机理导体：能导电的物体有两类：电子导体和离子导体分类材料导电机构通电后T的变化电子导体金属，石墨自由电子运动导体无变化T↑，电阻R↑，导电能力↓离子导体电解质溶液固体电解质离子移动溶液组成发生变化T↑，离子运动速度↑，导电↑熔融电解质导电机理电解池原电池电极命名法口诀一：阳极氧化，阴极还原。结论1、借助电化学装置可实现电能与化学能的转化；2、电解质溶液导电机理：（1）电流得以通过溶液是靠离子的定向迁移实现的；（2）电流在电极与溶液界面处得以连续，是由于两极上分别发生了氧化还原反应的缘故。3、（第二类导体）传输的电量是由正负离子共同负担的，且二者传输的电量经常不一样多。6-1-2Faraday定律1883年，Faraday：当电流通过电解质溶液时，1、电极上起化学反应的物质的量（反应量）与电量成正比。当电量是某一固定值---“96500”的某一倍数时，不同物质的反应量亦必是“某一特定值”的同一倍数。这一“特定值”为“B/Z”。Faraday定律2、取“元电荷”（1个e）对应的物质作为“物质的量”及其单位“摩尔”的基本单元，如（1/2H2），（1/4O2），（1/2CuCl2），（1/3Fe(OH)3），（1/6Al2O3）…，则线路上每通过96500C的电量，电极上起反应的“物质的量”必为1mol该基本单元。molCmolCmolCeN/96500/96484/1002.6106022.123190结论（1）F=96500C/mol，即1mol电子所带电量的绝对值。（2）当对各物质所取基本单元荷电量相同时，则串联电路上各电极上起反应的物质的克数不同，但物质的量相同。（3）电化学中，不加特殊说明，所取基本单元均为元电荷对应的物质。（4）ZBmolFnn6-1-3离子传输电量分数---迁移数离子在电场中的移动(1)在两电极间放电解质溶液，通电前溶液是均匀的，用惰性电极四个正离子在阴极上发生还原反应四个负离子在阳极上发生氧化反应电解质溶液分三部分：阳极区，中间区，阴极区（2）通电后：正离子从阳极区迁出三个负离子从阴极区迁出一个发生反应的总电量是分别由正负离子迁移的电荷量之和，即4mol电荷量结论1、线路上通过的电量Q是由正负离子共同传输的。2、定义：每种离子所传输的电量占溶液中通过的总电量的分数为该种离子的迁移数，用t表示。离子迁移数阴极区物质的量的减少阳极区物质的量的减少阴极区物质的量的减少惰性电极阴极区物质的量的减少阳极区物质的量的减少阳极区物质的量的减少惰性电极QQtQQt显然1tt迁移数的实验测定（1）希托夫（HittorfJW）法（2）界面移动法作业教材下册226页7、8。