物理化学第七章电化学思维导图

第七章 电化学

（一）基本公式和内容提要

1 Faraday （法拉第）定律

定义：当电流通过电解质溶液时，通过每个电极的电量与发生在该电极上电极反应的物质的量成正比。

Q = nzF

2 离子迁移数

定义：每种离子所传输的电量在通过溶液的总电量中所占的分数，以t 表示 Q r t Q r r ++++-

=

=

+, Q r t Q

r r ---+-

=

=

+

3 电导G ，电导率κ，摩尔电导率m Λ

1

I G R

U -==

1

κρ

=

， A G l

κ

=

m m V c

κ

κΛ== 1

c e l l

l K R R A

κρ

==

=

其中，cell l K A

=

为电导池常数，c 为电解质的浓度，单位是mol/m 3

4 离子独立运动定律

m ∞Λ = ｖ+()m A λ∞+ + ｖ-()m B λ∞

-

对于强电解质，在浓度较低的范围内，有下列经验关系（科尔劳乌施经验关系）

：

(1m m β

∞

Λ=Λ-

对于弱电解质： m m α∞

Λ=Λ （其中，α为解离度）

5 离子平均活度a ±和离子平均活度系数γ±

电解质的活度：(/)v v v v

a a a a m m θγ+

-

+-±±±==

第七章 电化学

（一）基本公式和内容提要

1 Faraday（法拉第）定律

定义：当电流通过电解质溶液时，通过每个电极的电量与发生在该电极上电极反应的物质的量成正比。

Q = nzF

2 离子迁移数

定义：每种离子所传输的电量在通过溶液的总电量中所占的分数，以t表示 t??Q?Q?r?r??r?, t??Q?Q?r?r??r?

3 电导G，电导率?，摩尔电导率?m

G?R?1?IUAl

??

1

?， G???c ?m??Vm? Kcel?llA 1R??R

lA??其中，Kcell?为电导池常数，c为电解质的浓度，单位是mol/m3

4 离子独立运动定律

??? ?m = ｖ+?m(A?) + ｖ-?m(B?)

对于强电解质，在浓度较低的范围内，有下列经验关系（科尔劳乌施经验关系）：

?m??m(1???c)

? 对于弱电解质： ?m???m （其中，?为解离度）

第七章 电化学

（一）基本公式和内容提要

1 Faraday （法拉第）定律

定义：当电流通过电解质溶液时，通过每个电极的电量与发生在该电极上电极反应的物质的量成正比。

Q = nzF

2 离子迁移数

定义：每种离子所传输的电量在通过溶液的总电量中所占的分数，以t 表示 Q r t Q r r ++++-

=

=

+, Q r t Q

r r ---+-

=

=

+

3 电导G ，电导率κ，摩尔电导率m Λ

1

I G R

U -==

1

κρ

=

， A G l

κ

=

m m V c

κ

κΛ== 1

c e l l

l K R R A

κρ

==

=

其中，cell l K A

=

为电导池常数，c 为电解质的浓度，单位是mol/m 3

4 离子独立运动定律

m ∞Λ = ｖ+()m A λ∞+ + ｖ-()m B λ∞

-

对于强电解质，在浓度较低的范围内，有下列经验关系（科尔劳乌施经验关系）

：

(1m m β

∞

Λ=Λ-

对于弱电解质： m m α∞

Λ=Λ （其中，α为解离度）

5 离子平均活度a ±和离子平均活度系数γ±

电解质的活度：(/)v v v v

a a a a m m θγ+

-

+-±±±==

1、电池Cu∣Cu+ ‖Cu+ ，Cu2+∣Pt和电池Cu∣Cu2+ ‖Cu+ ，Cu∣Pt的电池反应均可写作Cu + Cu == 2Cu ，此二电池的（ ）。A

（A）ΔG°相同，E°不同；（B）ΔG°、E°均相同； （C） ΔG°不同，E°相同；（D）ΔG°、E°均不同； 解：

1)– 极 Cu= Cu + e ， + 极 Cu + e = Cu 总反应：Cu 2+ + Cu = 2Cu+， Z=1，∴ ΔG=－FE1 2)–极 Cu= Cu + 2e ， +极 2Cu + 2e = 2Cu 总反应： Cu 2+ + Cu = 2Cu+， Z=2， ∴ ΔG=－2FE2

因此：Ｅ1＝2Ｅ2 2、25℃时电池反应 H2(g) + ?O2(g) = H2O(l) 对应的电池标准电动势为 E1，则反应2H2O(l) = 2H2(g) + O2(g) 所对应的电池的标准电动势 E2是（ ）。C

(A) E2 = - 2E1； (B) E2 = 2E1； (C) E2 = - E1； (D) E2 = E1。 3、如果

第七章 电化学

一．基本要求

1．理解电化学中的一些基本概念，如原电池和电解池的异同点，电极的阴、阳、正、负的定义，离子导体的特点和Faraday 定律等。

2．掌握电导率、摩尔电导率的定义、计算、与浓度的关系及其主要应用等。了解强电解质稀溶液中，离子平均活度因子、离子平均活度和平均质量摩尔浓度的定义，掌握离子强度的概念和离子平均活度因子的理论计算。

3．了解可逆电极的类型和正确书写电池的书面表达式，会熟练地写出电极反应、电池反应，会计算电极电势和电池的电动势。

4．掌握电动势测定的一些重要应用，如：计算热力学函数的变化值，计算电池反应的标准平衡常数，求难溶盐的活度积和水解离平衡常数，求电解质的离子平均活度因子和测定溶液的pH等。

5．了解电解过程中的极化作用和电极上发生反应的先后次序，具备一些金属腐蚀和防腐的基本知识，了解化学电源的基本类型和发展趋势。

二．把握学习要点的建议

在学习电化学时，既要用到热力学原理，又要用到动力学原理，这里偏重热力学原理在电化学中的应用，而动力学原理的应用讲得较少，仅在电极的极化和超电势方面用到一点。

电解质溶液与非电解质溶液不同，电解质溶液中有离子存在，而正、负离子总是同时存在，使溶液保持电中性，所以要引入

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

一．基本要求

1．理解电化学中的一些基本概念，如原电池和电解池的异同点，电极的阴、阳、正、负的定义，离子导体的特点和Faraday 定律等。

2．掌握电导率、摩尔电导率的定义、计算、与浓度的关系及其主要应用等。了解强电解质稀溶液中，离子平均活度因子、离子平均活度和平均质量摩尔浓度的定义，掌握离子强度的概念和离子平均活度因子的理论计算。

3．了解可逆电极的类型和正确书写电池的书面表达式，会熟练地写出电极反应、电池反应，会计算电极电势和电池的电动势。

4．掌握电动势测定的一些重要应用，如：计算热力学函数的变化值，计算电池反应的标准平衡常数，求难溶盐的活度积和水解离平衡常数，求电解质的离子平均活度因子和测定溶液的pH等。

5．了解电解过程中的极化作用和电极上发生反应的先后次序，具备一些金属腐蚀和防腐的基本知识，了解化学电源的基本类型和发展趋势。

二．把握学习要点的建议

在学习电化学时，既要用到热力学原理，又要用到动力学原理，这里偏重热力学原理在电化学中的应用，而动力学原理的应用讲得较少，仅在电极的极化和超电势方面用到一点。

电解质溶液与非电解质溶液不同，电解质溶液中有离子存在，而正、负离子总是同时存在，使溶液保持电中性，所以要引入

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

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