第五章电化学

第五章 电 化 学

四 习题解答

5.1 将两个银电极插入AgNO3溶液，通以0.2A电流共30 min，试求阴极上析出银的质量。 解： 通过电解池的电量 Q = It =(0.2×30×60)C=360 C

根据法拉第定律 Q＝nF

则电极上起反应的物质的量：n(Ag)?360C?0.003731mol -196485C?mol阴极上析出Ag的质量 m?n(Ag)?M(Ag)?0.003731?107.9g?0.4026g

5.2 用银电极电解KCl水溶液，电解前每100 g溶液中含KCl 0.7422 g。阳极溶解下来的银与溶液中的Cl-反应生成AgCl(s)，其反应可表示为 Ag ＝Ag+ + e， Ag+ + Cl＝AgCl(s)，总反

﹣

﹣

应为Ag +Cl＝AgCl(s)+e。通电一段时间后，测得银电量计中沉积了0.6136 g Ag，并测知阳极区溶液重117.51 g，其中含KCl 0.6659 g。试计算KCl溶液中的K+和Cl-的迁移数。 解：通电前后水的量不变。以水的质量为mH2O=（117.51-0.6659）g =116.83g作为计算基准。 对于阳极区K+的物质的量进行衡算（K+不参与电极反应）有：n迁?n前?n

曲一线科学备考 电化学

1. (2012天津, 7)X、Y、Z、M、G五种元素分属三个短周期, 且原子序数依次增大。X、Z同主族, 可形成离子化合物ZX; Y、M同主族, 可形成MY2、MY3两种分子。请回答下列问题: (1, 易)Y在元素周期表中的位置为 。

(2, 易)上述元素的最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是 (写化学式), 非金属气态氢化物还原性最强的是 (写化学式)。

(3, 易)Y、G的单质或两元素之间形成的化合物可作水消毒剂的有(写出其中两种物质的化学式)。

(4, 中)X2M的燃烧热ΔH=-a kJ·mol-1, 写出X2M燃烧反应的热化学方程式: 。

(5, 难)ZX的电子式为 ; ZX与水反应放出气体的化学方程式为 。

(6)熔融状态下, Z的单质和FeG2能组成可充电电池(装置示意图如右图), 反应原理为:

2Z+FeG2 Fe+2ZG

放电时, 电池的正极反应式为 ; 充电时, (写物质名称)电极接电源的负极; 该电池的电解质为

第七章 电化学

教学目的与要求 了解电解质溶液的导电机理和法拉第定律、离子独立运动定律

理解离子迁移数、电导率, 摩尔电导率的概念。理解电导测定的应用。理解电解质活度和离子平均活度系数的概念。 了解离子氛的概念和Debye-Huckel极限公式。

理解可逆电池及韦斯顿标准电池，理解原电池电动势和热力学函数的关系。掌握能斯特方程及其计算。掌握电动势测定方法与其主要应用。掌握各种类型电极的特征。理解把电池反应设计成电池的方法。理解电极极化的原因和超电势的概念。

了解分解电压、析出电势的概念以及析出反应次序与析出电势的关系。

教学重点与难点 重点：电化学系统中的基本原理及其应用。

难点：离子氛的概念，电解质活度、离子平均活度系数和 超电势的计算

.作业： 7.1 7.5 7.7 7.11 7.13 7.16 7.19 7.25 7.29 7.30 7.36 7.40

电化学主要研究电能和化学能相互转化的一门科学。是物理化学的一个重要分支。 研究的主要内容： 电解质溶液、电化学平衡电极过程热力学、应用问题

*

*

7-1 电解质溶液的导电机理及法拉第定律 一、基本概念 1、 导体分类

第一类导体（电子导体

第七章 电化学

教学目的与要求 了解电解质溶液的导电机理和法拉第定律、离子独立运动定律

理解离子迁移数、电导率, 摩尔电导率的概念。理解电导测定的应用。理解电解质活度和离子平均活度系数的概念。 了解离子氛的概念和Debye-Huckel极限公式。

理解可逆电池及韦斯顿标准电池，理解原电池电动势和热力学函数的关系。掌握能斯特方程及其计算。掌握电动势测定方法与其主要应用。掌握各种类型电极的特征。理解把电池反应设计成电池的方法。理解电极极化的原因和超电势的概念。

了解分解电压、析出电势的概念以及析出反应次序与析出电势的关系*。

教学重点与难点 重点：电化学系统中的基本原理及其应用。

难点：离子氛的概念，电解质活度、离子平均活度系数和 超电势的计算

.作业： 7.1 7.5 7.7 7.11 7.13 7.16 7.19 7.25 7.29 7.30 7.36 7.40

电化学主要研究电能和化学能相互转化的一门科学。是物理化学的一个重要分支。 研究的主要内容： 电解质溶液、电化学平衡电极过程热力学、应用问题

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7-1 电解质溶液的导电机理及法拉第定律 一、基本概念 1、 导体分类

第一类导体（电子导体

无机化学 第11章 电化学基础 章化学化工学院

§11-1 氧化还原反应 一、氧化值和氧化态 氧化值是某一个原子的荷电数，这种荷 氧化值是某一个原子的荷电数 是某一个原子的荷电数， 电由假设把每个键中的电子指定给电负 性更大的原子而求得。 性更大的原子而求得。 它是指一个元素的原子的形式电荷数。 它是指一个元素的原子的形式电荷数 元素的原子的形式电荷数。 在共价化合物中：氧化数 偏移的电子数 共价化合物中 氧化数=偏移的电子数 在离子化合物中：氧化数 离子所带的电 离子化合物中 氧化数=离子所带的电 荷数

为了确定元素的氧化值，化学作如下规定： 为了确定元素的氧化值，化学作如下规定： 单质中元素的氧化值为零，如：H2,N2 单质中元素的氧化值为零， 氢的氧化值一般为+1,只有在金属氢化物中为 氢的氧化值一般为 ， -1,如NaH;碱金属和碱土金属的氧化值分别 ， ; 为+1,+2 , 氧的氧化值一般为 ，除在过氧化物中为 ， 氧的氧化值一般为-2,除在过氧化物中为-1, 氟化物中为+2, 中为+1, 如H2O2;氟化物中为 ，如O2F2中为 ，OF2 中为+2 中为 氟的氧化值为 氟的氧化值为-1 在中

第七章 电化学

7.1 用铂电极电解CuCl2溶液。通过的电流为20 A，经过15 min后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的Cu?(2) 在的27℃，100 kPa下的Cl2(g)？

解：电极反应为 阴极：Cｕ+2ｅ→Cｕ 阳极：2Cｌ→Cｌ2+2ｅ ｚ＝2

电极反应的反应进度为

－

－

2＋

－

??QIt? zFzF因此：

mCu?MCu??MCuIt63.546?20?15?60??5.928g zF2?96485VCl2??RTp?20?15?60?8.314?300.15

＝2.328ｄｍ3

2?96485?1007.2 在电路中串联着两个电量计，一为氢电量计，另一为银电量计。当电路中通电1 h

3

后，在氢电量计中收集到19℃、99.19 kPa的H2(g)95cm；在银电量计中沉积Ag0.8368g。用两个电量计的数据计算电路中通过的电流为多少。

解：两个电量计的阴极反应分别为 银电量计：Ag++e-→Ag 氢电量计：H+e-→1/2H2

+

z=1

电量计中电极反应的反应进度为 ??QIt? zFzF 对银电量计

I?zF?zFmAg1?96485?0.8368???0

第七章 电化学

教学目的与要求 了解电解质溶液的导电机理和法拉第定律、离子独立运动定律

理解离子迁移数、电导率, 摩尔电导率的概念。理解电导测定的应用。理解电解质活度和离子平均活度系数的概念。 了解离子氛的概念和Debye-Huckel极限公式。

理解可逆电池及韦斯顿标准电池，理解原电池电动势和热力学函数的关系。掌握能斯特方程及其计算。掌握电动势测定方法与其主要应用。掌握各种类型电极的特征。理解把电池反应设计成电池的方法。理解电极极化的原因和超电势的概念。

了解分解电压、析出电势的概念以及析出反应次序与析出电势的关系。

教学重点与难点 重点：电化学系统中的基本原理及其应用。

难点：离子氛的概念，电解质活度、离子平均活度系数和 超电势的计算

.作业： 7.1 7.5 7.7 7.11 7.13 7.16 7.19 7.25 7.29 7.30 7.36 7.40

电化学主要研究电能和化学能相互转化的一门科学。是物理化学的一个重要分支。 研究的主要内容： 电解质溶液、电化学平衡电极过程热力学、应用问题

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7-1 电解质溶液的导电机理及法拉第定律 一、基本概念 1、 导体分类

第一类导体（电子导体

无机化学 第11章 电化学基础 章化学化工学院

§11-1 氧化还原反应 一、氧化值和氧化态 氧化值是某一个原子的荷电数，这种荷 氧化值是某一个原子的荷电数 是某一个原子的荷电数， 电由假设把每个键中的电子指定给电负 性更大的原子而求得。 性更大的原子而求得。 它是指一个元素的原子的形式电荷数。 它是指一个元素的原子的形式电荷数 元素的原子的形式电荷数。 在共价化合物中：氧化数 偏移的电子数 共价化合物中 氧化数=偏移的电子数 在离子化合物中：氧化数 离子所带的电 离子化合物中 氧化数=离子所带的电 荷数

为了确定元素的氧化值，化学作如下规定： 为了确定元素的氧化值，化学作如下规定： 单质中元素的氧化值为零，如：H2,N2 单质中元素的氧化值为零， 氢的氧化值一般为+1,只有在金属氢化物中为 氢的氧化值一般为 ， -1,如NaH;碱金属和碱土金属的氧化值分别 ， ; 为+1,+2 , 氧的氧化值一般为 ，除在过氧化物中为 ， 氧的氧化值一般为-2,除在过氧化物中为-1, 氟化物中为+2, 中为+1, 如H2O2;氟化物中为 ，如O2F2中为 ，OF2 中为+2 中为 氟的氧化值为 氟的氧化值为-1 在中

1、恒电位法 2、稳态极化曲线 3、线性电位扫描 4、交流阻抗法 5、电化学工作站 6、支持电解质 7、暂态电极过程 8、电位阶跃法 9、双脉冲电流法 10、控制电流法 11、辅助电极 12、电化学稳态 13、液接界电位（势） 14、三电极体系 15、参比电极 16、溶液的欧姆压降

1、恒电位法

利用恒电位仪，控制研究电极相对参比电极的电位按照人们预想的规律变化，不受电极系统的影响，同时测量相应电流变化的方法。 2、稳态极化曲线

当电极过程的各个基本过程，如双电层充电、电荷转移、扩散传质等都达到稳态时，所测得的极化曲线。 3、线性电位扫描

控制电极电位以恒定的速度变化，同时测定通过电极的电流。 4、交流阻抗法

以小幅度正弦波为扰动信号，使电极系统产生近似线性关系的响应，测量电极系统在很宽频率范围的阻抗谱，以此来研究电极系统的方法。又称电化学阻抗谱。 5、电化学工作站

由计算机控制的电化学测试仪通常称为电化学工作站。使试验智能化，可存储大量数据，自动化的方式操作数据，将数据以更加方便的方式展示。 6、支持电解质

也称惰性电解质，在被测电解液中加入的高浓度电解质。目的是消除电迁移，减小分散层的影响，增强导电性， 7、暂态电极过程

组成电极过程的各

第一章 绪论

电分析化学是利用物质的电学和电化学性质进行表征和测量的科学，它是电化学和分析化学学科的重要组成部分，与其它学科，如物理学、电子学、计算机科学、材料科学以及生物学等有着密切的关系。

电分析化学的研究领域包括成分和形态分析，动力学和机理分析，表面和界面分析等方面的内容。 在化学成分分析中，电分析化学方法是一种公认的快速、灵敏、准确的微量和痕量分析方法。

电分析化学的理论基础：电位分析法的定量关系式是能斯特方程；现代极谱和伏安法的理论是建立在扩散电流理论基础上。 菲可(Fick)第一定律: 描述电活性物资向电极表面扩散传质的流量方程

菲可(Fick)第二定律：描述电解过程中电活性物质的浓度随离开电极表面的距离x和时间t变化的微分方程式 第二章 扩散电流理论与极谱分析

电极反应速度：单位面积上单位时间内发生反应的物质的摩尔数 ? = i / nFA = j / nF

影响反应速度的因素 : 1.传质速度.2.在电极表面进行的电子交换反应的性质.3.电极反应是否耦合均相化学反应.4.其它表面反应,如吸附,解吸或表面膜的形成等 极化: 电流通过电极/溶液界面时,电极电位偏离平衡电位的现象 极化分为：浓差极化，电化学极化: 21