PPT《电能化学能》

⑵ 通电时间 ;

⑶ 阳极上放出氧气的物质的量. 荷电粒子基本单元的选取 解法一 取基本粒子荷单位电荷:即 荷电粒子基本单元的选取 解法二 ⑵ t 同上 取基本粒子荷3个基本电荷:即Au, 法拉第定律的意义 ⒈ 是电化学上最早的定量的基本定律,揭示了通入的电量与析出物质之间的定量关系. ⒉ 该定律在任何温度、任何压力下均可以使用. ⒊ 该定律的使用没有什么限制条件.

第二节 离子的电迁移和迁移数 离子的电迁移现象 电迁移率和迁移数 离子迁移数的测定 离子的电迁移现象 设想在两个惰性电极之间有想象的平面AA和BB,将溶液分为阳极部、中部及阴极部三个部分.假定未通电前,各部均含有正、负离子各5 mol,分别用+、-号代替. 离子的电迁移现象 设离子都是一价的,当通入4 mol电子的电量时,阳极上有4 mol负离子氧化,阴极上有4 mol正离子还原. 两电极间正、负离子要共同承担4 mol电子电量的运输任务. 现在离子都是一价的,则离子运输电荷的数量只取决于离子迁移的速度. 离子的电迁移现象 1.设正、负离子迁移的速率相等,,

则导电任务各分担2mol,在假想的AA、BB平面上各有2mol正、负离子逆向通过. 当通电结束,阴、阳两极部溶液浓度相同,但比原溶液各少了2mol,而中部溶液浓度不变. 离子的电迁移现象 2.设正离子迁移速率是负离子的三倍, ,则正离子导3mol电量,负离子导1mol电量.在假想的AA、BB平面上有3mol正离子和1mol负离子逆向通过. 通电结束,阳极部正、负离子各少了3mol,阴极部只各少了1mol,而中部溶液浓度仍保持不变. 离子电迁移的规律: 1.向阴、阳两极迁移的正、负离子物质的量总和恰好等于通入溶液的总电量. 如果正、负离子荷电量不等,如果电极本身也发生反应,情况就要复杂一些. 离子迁移数的定义 把离子B所运载的电流与总电流之比称为离子B的迁移数(transference number)用符号 表示. 是量纲为1的量,数值上总小于1. 由于正、负离子移动的速率不同,所带的电荷不等,因此它们在迁移电量时所分担的分数也不同. 其定义式为: 迁移数在数值上还可表示为: 负离子应有类似的表示式.如果溶液中只有一种电解质,则: 如果溶液中有多种电解质,共有 i 种离子,则: 离子迁移数的定义 迁移数的测定方法 1.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. 迁移数的测定方法 Hittorf 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0.0405 g Ag析出, 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.

第三节 电解质溶液的电导 电导、电导率、摩尔电导率 电导的测定 电导率、摩尔电导率与浓度的关系 离子独立移动定律和摩尔电导率 电导、电导率、摩尔电导率 电导(electric condutance) 电导是电阻的倒数,单位为 或.电导 与导体的截面积成正比,与导体的长度成反比: 电导、电导率、摩尔电导率 电导率(electrolytic conductivity) 因为 比例系数 称为电导率. 电导率相当于单位长度、单位截面积导体的电导,单位是 或. 电导率也就是电阻率的倒数: 电导、电导率、摩尔电导率 摩尔电导率(molar conductivity) 在相距为单位距离的两个平行电导电极之间,放置含有1 mol电解质的溶液,这时溶液所具有的电导称为摩尔电导率 ,单位为 . 是含有1 mol电解质的溶液的体积,单位为 , 是电解质溶液的浓度,单位为 . 电导的测定 电导测定的装置 电导测定实际上测定的是电阻,常用的韦斯顿电桥如图所示. AB为均匀的滑线电阻, 为可变电阻,并联一个可变电容 以便调节与电导池实现阻抗平衡,M为放有待测溶液的电导池, 电阻待测. I 是频率在1000Hz左右的高频交流电源,G为耳机或阴极示波器. 电导的测定 接通电源后,移动C点,使DGC线路中无电流通过,如用耳机则听到声音最小,这时D,C两点电位降相等,电桥达平衡.根据几个电阻之间关系就可求得待测溶液的电导. 电导池常数(cell constant) 电导池常数 单位是 . 因为两电极间距离 和镀有铂黑的电极面积 无法用实验测量,通常用已知电导率的KCl溶液注入电导池,测定电阻后得到 .然后用这个电导池测未知溶液的电导率. 电导率与浓度的关系 强电解质溶液的电导率随着浓度的增加而升高.当浓度增加到一定程度后,解离度下降,离子运动速率降低,电导率也降低,如和KOH溶液. 弱电解质溶液电导率随浓度变化不显著,因浓度增加使其电离度下降,粒子数目变化不大,如醋酸. 中性盐由于受饱和溶解度的限制,浓度不能太高,如KCl. 摩尔电导率与浓度的关系 由于溶液中导电物质的量已给定,都为1mol,所以,当浓度降低时,粒子之间相互作用减弱,正、负离子迁移速率加快,溶液的摩尔电导率必定升高.但不同的电解质,摩尔电导率随浓度降低而升高的程度也大不相同. 强电解质的 与c的关系 随着浓度下降, 升高,通常当浓度降至 以下时, 与 之间呈线性关系.德国科学家Kohlrausch总结的经验式为: 是与电解质性质有关的常数.将直线外推至,得到无限稀释摩尔电导率 . 弱电解质的 与c的关系 随着浓度下降, 也缓慢升高,但变化不大.当溶液很稀时, 与 不呈线性关系,等稀到一定程度, 迅速升高,见的与的关系曲线. 弱电解质的 不能用外推法得到. 离子独立移动定律 德国科学家Kohlrausch 根据大量的实验数据,发现了一个规律:在无限稀释溶液中,每种离子独立移动,不受其它离子影响,电解质的无限稀释摩尔电导率可认为是两种离子无限稀释摩尔电导率之和: 这就称为Kohlrausch 离子独立移动定律.这样,弱电解质的 可以通过强电解质的 或从表值上查离子的 求得.