北京化工大学-2电导率

上一内容回主目录返回下一内容2020/3/31作业（第四版）4，5，11,13第五版第七章2，3，7，9预习：第七章7.47.57.6上一内容回主目录返回下一内容2020/3/31•1.电解池•定义：电解池是利用电能来发生化学反应的装置。•特点：电能—化学能•内部电流方向高电势—低电势•2.原电池•定义：电池是利用化学反应产生电流的装置。•特点：化学能—电能•内部电流方向低电势—高电势§7-1电解池、原电池和法拉第定律上一内容回主目录返回下一内容2020/3/31①电解质溶液内部有正负离子定向迁移；②电极与电解质溶液界面上分别发生氧化还原反应，电荷转移，一个电极放正电，另一个电极放负电。导电停止溶液显中性，不带电。结果实现了化学能和电能之间的转换。电解质溶液的导电机理上一内容回主目录返回下一内容2020/3/31•1.阴、阳极•阴极：发生还原反应的电极。•阳极：发生氧化反应的电极。•2.正、负极•正极：电势高的电极。•负极：电势低的电极。•3.正、负极与阴、阳极的关系•电解池：阴——负、阳——正•原电池：阴——正、阳——负•易混淆：电极的区分与名称上一内容回主目录返回下一内容2020/3/31•法拉第定律•1.文字表述:每通过96485.309C的电量,在电解质溶液中任意一电极上,发生得失1mol电子的电极反应,同时与得失1mol电子相对应的任意一电极反应的(相应物质的)物质的量是1mol。•1mol电子的电量称为1F，1F=Le=96485.309Cmol-1•2.数学表达式：Q=nF•3.说明：•法拉第定律是由实践总结出来的。•法拉第定律适用于电解池，也适用于原电池。•当有1mol电子的电量通过AgNO3溶液时在阴极有1molAg沉淀，当有1mol电子的电量通过CuSO4溶液时在阴极有1mol（1/2Cu）沉淀。上一内容回主目录返回下一内容2020/3/31§7-2离子的迁移数•一、离子的电迁移现象•1.电迁移:离子在电场作用下的运动。•正离子迁向阴极负离子迁向阳极•2.特点：Q=Q++Q-•质的量负离子迁出阴极区的物质的量正离子迁出阳极区的物vvQQ•二、离子迁移数•某种离子迁移的电量与通过电解质溶液的总电量之比，称为离子迁移数。用t表示。1ttvvvQQQQQtvvvQQQQQt上一内容回主目录返回下一内容2020/3/31•三、离子电迁移率•1.电迁移率：离子在指定溶剂中电场强度为1V/m时的运动速度。用u表示，•单位为(mS-1)/(Vm-1)=m2S-1V-1。•2.u与t关系:t+=u+/(u++u-),t-=u-/(u++u-)上一内容回主目录返回下一内容2020/3/311．Hittorf法在Hittorf迁移管中装入已知浓度的电解质溶液，接通稳压直流电源，这时电极上有反应发生，正、负离子分别向阴、阳两极迁移。小心放出阴极部（或阳极部）溶液，称重并进行化学分析，根据输入的电量和极区浓度的变化，就可计算离子的迁移数。通电一段时间后，电极附近溶液浓度发生变化，中部基本不变。•四、测定迁移数的方法•希托夫法，界面移动法上一内容回主目录返回下一内容2020/3/31Hittorf法中必须采集的数据：1.通入的电量，由库仑计中称重阴极质量的增加而得，例如，银库仑计中阴极上有0.0405gAg析出，14()0.0405g/107.88gmol3.75410moln电2.电解前含某离子的物质的量n(起始）。3.电解后含某离子的物质的量n(终了）。4.写出电极上发生的反应，判断某离子浓度是增加了、减少了还是没有发生变化。5.判断离子迁移的方向。上一内容回主目录返回下一内容2020/3/31反应后反应消耗反应前迁出反应后反应产生反应前迁出物料衡算nnnnnnnn:量发生电极反应的物质的质的量阳离子迁出阳极区的物t量发生电极反应的物质的质的量阴离子迁出阴极区的物t•离子迁移数计算上一内容回主目录返回下一内容2020/3/31例题：在Hittorf迁移管中，用Cu电极电解已知浓度的溶液。通电一定时间后，串联在电路中的银库仑计阴极上有析出。阴极部溶液质量为，据分析知，在通电前其中含，通电后含。4CuSO0.0405gAg(s)36.434g4CuSO1.1276g4CuSO1.109g试求和的离子迁移数。2+Cu24SO上一内容回主目录返回下一内容2020/3/31解法1：先求的迁移数，以为基本粒子，已知：2+Cu2+12Cu1142141212(CuSO)79.75gmol()0.0405g/107.88gmol3.75410mol()=1.1276g/79.75gmol1.413910mol()1.109g/79.75gmol1.390610molMnnn电始终阴极上还原，使浓度下降2+Cu2+Cu2+1122CueCu(s)迁往阴极，迁移使阴极部增加，2+Cu2+Cu4()1.42410moln求得迁2+()(Cu)0.38()ntn迁电24(SO)10.62tt上一内容回主目录返回下一内容2020/3/31((nnn终）（始）迁）2-4((SO)0.62()ntn迁)电解法2先求的迁移数，以为基本粒子。2-41SO22-4SO阴极上不发生反应，反应不会使阴极部离子的浓度改变。电解时迁向阳极，迁移使阴极部减少。2-4SO2-4SO2-4SO2-4SO(moln-4求得迁)=2.331010.38tt上一内容回主目录返回下一内容2020/3/31解法3：先求的迁移数，以为基本粒子。2+Cu2+Cu14()0.0405g/(107.88gmol)1.87711o20mln电14(CuSO)159.62gmolM已知13()1.109g/159.62gmol6.947610moln终13()1.1276g/159.62gmol7.064310moln始()()()()nnnn终始迁电5()7.1010moln迁2+()(Cu)0.38()ntn迁电10.38tt上一内容回主目录返回下一内容2020/3/31如果分析的是阳极部的溶液，基本计算都相同，只是离子浓度变化的计算式不同。()()()()nnnn终始电迁(2)阳极部先计算迁移数，阳极部不发生反应，迁入。24SO24SO24SO()()()nnn终始迁（1）阳极部先计算的迁移数，阳极部Cu氧化成，另外是迁出的，2+Cu2+Cu2+Cu上一内容回主目录返回下一内容2020/3/31在界移法的左侧管中先放入溶液至面，然后小心加入HCl溶液，使面清晰可见。2CdCl'aa'aa2．界面移动法通电后，向上面负极移动，淌度比小，随其后，使界面向上移动。通电一段时间后，移动到位置，停止通电。bb''aa+H2+Cd+H界移法比较精确，也可用来测离子的淌度。根据毛细管的内径、液面移动的距离、溶液的浓度及通入的电量，可以计算离子迁移数。上一内容回主目录返回下一内容2020/3/31设毛细管半径为，截面积r2Ar与之间距离为，溶液体积。'aabb'lVlA迁移的电量为，+HcVLzezcVF+H的迁移数为：HHzcVFtQ总所迁移的电量通过的总电量在这个体积范围内，迁移的数量为，cVLH上一内容回主目录返回下一内容2020/3/313．电动势法在电动势测定应用中，如果测得液接电势值，就可计算离子的迁移数。以溶液界面两边都是相同的1-1价电解质为例，2122Pt,H()|HCl()|HCl()|H,Ptpmm由于HCl浓度不同所产生液接电势的计算式为jE1j212()ln(21)lnRTmEttFmRTmtFm已知和，测定，就可得和的值1m2mjEtt上一内容回主目录返回下一内容2020/3/311．当某电解质溶液通过2法拉第电量时，在阴、阳极上各发生？？？摩尔的化学反应，若阴、阳离子运动速度相同，阴、阳离子分别向阳阴极迁移？？？法拉第电量2.用0.5法拉第的电量，可以从CuSO4溶液中沉淀出???gCu。3.电解水产生氧气和氢气时，若外电路通过了0.4mol的电子，则:A.阳极产生0.2mol的氧气B.阴极产生0.2mol的氧气C.阳极产生0.2mol的氢气D.阴极产生0.2mol的氢气上一内容回主目录返回下一内容2020/3/31§7-3电导率和摩尔电导率（电解质溶液的导电能力）•一、电导•电阻的倒数，用G表示，G=1/R。单位S或-1•二、电导率(电阻率的倒数)•1.定义：对具有均匀截面的导体，电导与导体的截面积A成正比，与长度l成反比，即G=A/l，比例系数称为电导率。或:两平行板电极相距1m，截面积为1m2的电解质溶液的电导为电导率。•2.单位:Sm-1•3.与c有关强电解质：c↑N↑u↓∴↑or↓弱电解质：c对影响很小上一内容回主目录返回下一内容2020/3/31cHClKOHKClHAcLiCl上一内容回主目录返回下一内容2020/3/31影响电导率的因素•1与电解质的本性有关；•2温度升高，电导增加；•3浓度的影响：先大后小上一内容回主目录返回下一内容2020/3/31•三、摩尔电导率•1.定义:在距离1m的平行板电极之间放入1mol电解质溶液的电导叫摩尔电导率,用m表示。•2.单位、计算（推导过程略）•单位：Sm2mol-1•计算：m=/C•（注意：C单位为molm-3）2mlnGlllcΛAnAGVnAG若取l＝1m2)m1(nG只考虑数值nG上一内容回主目录返回下一内容2020/3/313.m与c的关系cΛm∵，而与c有关，∴m与c有关mcHClNaOHHAc(1)强电解质：①c↑m↓(∵uB↓)②稀浓度范围内，呈线性关系－Kohlrausch经验规则cΛ~m(2)弱电解质：①m～c近似双曲线②稀浓度范围内，m对c十分敏感(∵c↓↑N)所以，m不是电解质的本性为什么引入m：m指1mol电解质的导电能力，当全电离时，正负离子均有1mol。这为不同电解质比较导电能力奠定了基础。上一内容回主目录返回下一内容2020/3/31电极21mol/m3电极1电极20.5mol/m3电极1电极22mol/m3电极1上一内容回主目录返回下一内容2020/3/314.极限摩尔电导率：定义：c→0时，m∞意义：m∞代表离子间无静电作用时1mol电解质的(最大)导电能力，所以m∞是电解质导电能力的标志。m∞(298K)可查手册。强电解质m∞的可由试验外推。上一内容回主目录返回下一内容2020/3/31基本单元的选取摩尔电导率必须对应于溶液中含有1mol电解质，但对电解质基本质点的选取决定于研究需要。例如，对溶液，基本质点可选为或，显然，在浓度相同时，含有1mol溶液的摩尔电导率是含有1mol溶液的2倍。4CuSO4CuSO412(CuSO)4CuSO412(CuSO)为了防止混淆，必要时在m后面要注明所取的基本质点。42m42mSONa212SONaΛΛ上一内容回主目录返回下一内容2020/3/31RlAsln电导池四、摩尔电导率的测量(Measurementofm)m与其他电学量一样，可通过基本电学量I，U，R，Q等的测量求得。不同点是应在电导池中测量。原理：cΛm(其中c已知)求AlRAlG1R：Weston电桥测l/A：电导池常数(Cellconst.)，由某个已知的溶