物理化学电化学章节PPT课件

给排水物理化学主讲人：杨玉和可逆电池反应的电势电池表达式书写能斯特方程推导及意义标准电势意义常用的电极电池反应2+2+2+2+2+2+2+Cu+2eCuCu/CuZnZn+2eZn/ZnZn+2eZnZn+CuZn+Cu电极反应电池反应(-)还原型1氧化型1氧化型2还原型2(+)4concon,1412+CuZnZnSO()CuSO()Cu030mVcc，2+2+2+2+,1/ZnCu/CuCu/CuZn/ZnconconZnE电池电势1.负极写左边；正极写在右边；2.有界面的用“|”表示，可混液体相接界时用“┆”表示，加盐桥（假设液接电势已经消除）的用“┆┆”表示；3.同一相中的物质用逗号隔开4.物质－化学式，需标明T（不标明指298.15K）、p（不标明指py）、活度及物态（a,s、l、g）。5.气体电极和氧化还原电极要写出所依附的惰性电极，通常是铂电极。电池的书写、电池表达式：IUPAC规定能斯特方程用于化学电池反应电势和电极反应的电势计算的方程。设电池为可逆，即电池放电时和充电时的反应为可逆，且电流为零，时间无限长按照第二章，化学反应等温式得（P61).'g'h''(C/C)(C/C)()ln(C/C)(C/C)GHabABGGTRT$$$$$''''()()gG(C)()aACbBChHCABGH电池在恒温恒压下放电，可逆电功等于系统吉布斯函数的变化，即(P93)GnFE当参加反应的各物质浓度为1时，化学电池反应的电势称为化学电池反应的标准电势rmGnEFrmGnEFm'g'hrmr''(C/C)(C/C)()ln(C/)(C/C)GHabABGGTRTc$$$$ghGHdeDE(/)(/)ln(/)(/)nEFnEFccccRTcccc$$$$ghGHdeDE(/)(/)ln(/)(/)EERTccccnFcccc$$$$上式称为化学电池反应的电势的能斯特公式，它概括了`电池反应的电势与温度和电池内各物质浓度的关系cclnlnGRTKnFERTEKnF$$$$$所以，由化学电池反应的标准电势可推算电池反应的化学平衡常数ghGHdeDE(/)(/)ln(/)(/)EERTccccnFcccc$$$$.电极反应的电势的能斯特方程(Red)(Ox|Red)(Ox|Red)(Ox)lnaRTnFa$M+neMnee注：纯固体，纯液体的活度a=1所以，E0()则电池反应能自发进行；又因为E=,所以只要电池反应就自发进行eeT,p0Gee例３，４，５T,pGnFE电极反应的标准电势当温度为25℃，参加反应的各物质浓度为1moll-1，气体分压为100kPa时的电极电势称为标准电极电势，用o表示。由其大小可知电极反应在标态时的方向。标准电势越负，还原态失去电子的趋势越大，越容易被氧化，标准电势越正，氧化态得到电子的趋势越大，越容易被还原，不可逆电极过程分解电压、极化和超电压电解产物析出的先后顺序使用Pt电极电解H2O，加入中性盐用来导电，实验装置如图所示。逐渐增加外加电压，由安培计G和伏特计V分别测定线路中的电流强度I和电压E，画出I-E曲线。外加电压很小时，几乎无电流通过，阴、阳极上无H2气和氧气放出。随着E的增大，电极表面产生少量氢气和氧气，但压力低于大气压，无法逸出。所产生的氢气和氧气构成了原电池，外加电压必须克服这反电动势，继续增加电压，I有少许增加，如图中1-2段。Iamabigman.当外压增至2-3段，氢气和氧气的压力等于外压，呈气泡逸出，反电动势达极大值Eb,max。再增加电压，使I迅速增加。将直线外延至I=0处，得E(分解)值，这是使电解池不断工作所必需外加的最小电压，称为分解电压。实际分解电压要使电解池顺利地进行连续反应，除了克服作为原电池时的可逆电动势外，还要克服由于极化在阴、阳极上产生的超电势，以及克服电池电阻所产生的电位降IR。这三者的加和就称为实际分解电压。()()()()()()EEEIRE分解可逆不可逆不可逆阳阴极化（polarization）当电极上无电流通过时，电极处于平衡状态，这时的电极电势分别称为阳极平衡电势和阴极平衡电势。在有电流通过时，随着电极上电流密度的增加，电极实际分解电势值对平衡值的偏离也愈来愈大，这种对平衡电势的偏离称为电极的极化。根据极化产生的不同原因，通常把极化大致分为两类：浓差极化和电化学极化。（1）浓差极化在电解过程中，电极附近某离子浓度由于电极反应而发生变化，本体溶液中离子扩散的速度又赶不上弥补这个变化，就导致电极附近溶液的浓度与本体溶液间有一个浓度梯度，这种浓度差别引起的电极电势的改变称为浓差极化。用搅拌和升温的方法可以减少浓差极化.电化学极化：电极反应总是分若干步进行，若其中一步反应速率较慢，需要较高的活化能，为了使电极反应顺利进行所额外施加的电压称为电化学超电势（亦称为活化超电势），这种极化现象称为电化学极化。超电势（overpotential）在某一电流密度下，实际发生电解的电极电势与平衡电极电势之间的差值称为超电势。阳极上由于超电势使电极电势变大，阴极上由于超电势使电极电势变小。为了使超电势都是正值，把阴极超电势和阳极超电势分别定义为：()(,)(,)()(,)(,)阴阴平阴不可逆阳阳不可逆阳平(,)(,)()(,)(,)()阴不可逆阴平阴阳不可逆阳平阳()阴()阳极化曲线（polarizationcurve）电解池中两电极的极化曲线随着电流密度的增大，两电极上的超电势也增大，阳极析出电势变大，阴极析出电势变小，使外加的电压增加，额外消耗了电能。电解产物析出的先后顺序1.阴极上的反应电解时阴极上发生还原反应。发生还原的物质通常有(1)金属离子，(2)氢离子（中性水溶液中）判断在阴极上首先析出何种物质，应把可能发生还原物质的电极电势计算出来，同时考虑它的超电势。电极电势最大的首先在阴极析出。2z++Hz+z+M+H1(M|M)(M,M)ln1(H|H)lnRTEEnFaRTEFa$阳极上的反应电解时阳极上发生氧化反应。发生氧化的物质通常有：（1）阴离子如等离子（2）阳极本身发生氧化判断在阳极上首先发生什么反应，应把可能发生氧化物质的电极电势计算出来，同时要考虑它的超电势。电极电势最小的首先在阳极氧化CLBrIOH、、、ClBrIOH、、、电解过程在水质处理中的应用电凝聚法电浮选法电解氧化法电解还原法未完待续。。。。。。。。。。微电解技术微电解技术的原理微电解技术在水处理中的运用微电解技术优缺点微电解技术未来发展趋势无垠文海邀你畅享docer.wps.cn更改PPT母版功能键：PPT文档讨论群：253147947