什么是電化學(xué)

1、什么是電化學(xué)第1頁，共37頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日第2頁，共37頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日第3頁，共37頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日 三、電化學(xué)現(xiàn)象普遍存在(a) i i i為帶電荷粒子 相間自發(fā)轉(zhuǎn)移(b) 相界面存在過剩電荷 界面電位差(c) 自然界普遍存在水 電解質(zhì)溶液第4頁，共37頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日電化學(xué)勢(shì) Electrochemical PotentialGi = i- i + Zie0( - )平衡時(shí)： i + Zie0 = i + Zie0 兩相間建立平衡電勢(shì)恒溫恒壓下荷電粒子i從相轉(zhuǎn)移

2、到相第5頁，共37頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日電極（Electrode)電極材料/電解質(zhì)Zn|Zn2+, SO42-Pt|H2,H+Fe|Fe3O4|Fe2O3|水溶液第6頁，共37頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日第7頁，共37頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日電極（Electrode)電極材料/電解質(zhì)Zn|Zn2+,SO42-,Pt|H2,H+Fe|Fe3O4|Fe2O3|水溶液傳遞電荷氧化或還原反應(yīng)的地點(diǎn)“半電池”第8頁，共37頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日電極（電化學(xué)）反應(yīng)Electrode (Electrochemic

3、al）Reaction特殊的異相氧化還原反應(yīng)氧化和還原反應(yīng)分別在不同的地點(diǎn)進(jìn)行第9頁，共37頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日第10頁，共37頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日電極（電化學(xué)）反應(yīng)Electrode (Electrochemical）Reaction特殊的異相氧化還原反應(yīng)氧化和還原反應(yīng)分別在不同的地點(diǎn)進(jìn)行電場(chǎng)的強(qiáng)度和方向可改變反應(yīng)的活化能和速度第11頁，共37頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日電化學(xué)裝置(Electrochemical Device)電池(Cell)電(化學(xué))池原電池 (Primary Cell)體系自發(fā)地將本身的化學(xué)能變

4、為電能(G0)第12頁，共37頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日 鉛酸蓄電池 (1860年-)IeePb2+PbSO4-2ePbPb2+PbSO4+2ePbO2H2O H+SO4=SO4= H+硫酸 放 電 (對(duì)外作功)正極負(fù)極第13頁，共37頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日 鉛酸蓄電池 (1860年-)eePb2+PbSO4 +2ePbPb2+PbSO4 -2ePbO2H2O H+SO4=SO4= H+硫酸充 電 (吸收電能)正極負(fù)極第14頁，共37頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日正極反應(yīng)PbO2+H2SO4+2H+2e PbSO4+2H2ORe

5、d Ox負(fù)極反應(yīng)Pb+H2SO4 PbSO4+2H+2eOxRed電池總反應(yīng)Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O(對(duì)外反應(yīng))放電充電(吸收電能)第15頁，共37頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日電化學(xué)裝置(Electrochemical Device)電化學(xué)裝置需要滿足：至少包括一對(duì)分區(qū)進(jìn)行(成對(duì)存在)的電極反應(yīng)。在電解質(zhì)溶液中，不同電荷的離子作不同方向的定向遷移。在外線路中，電子由陽極往陰極的定向移動(dòng)。第16頁，共37頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日Pb2+PbSO4 -2eeePb2+PbSO4 +2ePbPbO2H2O H+SO4=SO4=

6、H+硫酸正極負(fù)極第17頁，共37頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日電極的名稱和過程電 極陽極 Anode陰極 Cathode 反 應(yīng)電解池原電池驅(qū)向離子氧 化正極、電勢(shì)高負(fù)極、電勢(shì)低陰離子 Anion 還 原負(fù)極、電勢(shì)低 正極、電勢(shì)高陽離子 Cation第18頁，共37頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日電化學(xué)研究重點(diǎn)物理化學(xué)固態(tài)電化學(xué)光電化學(xué)生物電化學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)量子化學(xué)統(tǒng)計(jì)力學(xué)溶液電化學(xué)(電解質(zhì)溶液)平衡態(tài)電化學(xué)熱力學(xué)電極過程界(表)面電化學(xué)動(dòng)力學(xué)第19頁，共37頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日電化學(xué)基礎(chǔ)研究平衡態(tài)電化學(xué)電極過程界(表)面電化學(xué)固態(tài)電化

7、學(xué)光電化學(xué)生物電化學(xué)應(yīng)用電化學(xué)領(lǐng)域電池、電解電鍍、腐蝕電加工、電泳電分析、傳感器.第20頁，共37頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日電極的名稱和過程電 極陽極 Anode陰極 Cathode 反 應(yīng)電解池原電池驅(qū)向離子氧 化正極、電勢(shì)高負(fù)極、電勢(shì)低陰離子 Anion 還 原負(fù)極、電勢(shì)低 正極、電勢(shì)高陽離子 Cation第21頁，共37頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日11-2 法拉弟定律Faraday law (1834年)Q- 反應(yīng)電量n-摩爾數(shù)，Z-反應(yīng)電子計(jì)數(shù)量，F(xiàn)-法拉弟常數(shù)（1891年）第22頁，共37頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日第23

8、頁，共37頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日法拉弟常數(shù) F (1891年)F = 6.0231023 電子/mol 1.60210-19 庫侖/電子 = 96487 庫侖/mol 96500 c /mol 第24頁，共37頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日法拉弟定律的幾個(gè)要點(diǎn)1. 電和化學(xué)反應(yīng)相互作用的定量關(guān)系F是基本物理常數(shù)之一Q = nZF第25頁，共37頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日法拉弟定律的幾個(gè)要點(diǎn)1. 電和化學(xué)反應(yīng)相互作用的定量關(guān)系2. 不受電極、外界條件的影響第26頁，共37頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日陰極陽極（隋

9、性）銀陰極銀陽極電解精煉Cl2AgFe2+Na+H+Cl-OH-Ag+H+NO3-Ag+Fe+H+Br+OH-Ag+Br2H2e-e-ii陰極陰極隋性惰性 (1) NaCl (2) AgNO3(3) FeBr3第27頁，共37頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日(1) 陰極上: H+e-1/2H2氣體產(chǎn)物 陽極上: Cl- 1/2Cl2+e-(2) 陰極上: Ag+e-Ag固體產(chǎn)物 陽極上: AgAg+e-(3) 陰極上: Fe3+e-Fe2+溶液產(chǎn)物 陽極上: Br- 1/2Br2+e-第28頁，共37頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日法拉弟定律的幾個(gè)要點(diǎn)1. 電和

10、化學(xué)反應(yīng)相互作用的定量關(guān)系2. 不受電極、外界條件的影響3. 適用于多個(gè)電化學(xué)裝置的多個(gè)反應(yīng)（串聯(lián)）第29頁，共37頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日陰極陽極銀陰極銀陽極Na+H+Cl-OH-e-iH2Cl2Ag+H+NO3-Ag+Age-iAg+第30頁，共37頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日法拉弟定律的幾個(gè)要點(diǎn)1. 電和化學(xué)反應(yīng)相互作用的定量關(guān)系2. 不受電極、外界條件的影響3. 適用于多個(gè)電化學(xué)裝置的多個(gè)反應(yīng)（串聯(lián)）4. 適用于單個(gè)電化學(xué)裝置的多個(gè)反應(yīng)（并聯(lián)）第31頁，共37頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日H+OH-e-iH2H+NO3-Ag

11、+Age-iAg+OH-NO3-Ag+O2銀陰極銀陽極Ag+ + e = AgH+ + e = 1/2 H2第32頁，共37頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日電流效率（一定物質(zhì)量）（一定電量）第33頁，共37頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日電化學(xué)研究重點(diǎn)物理化學(xué)固態(tài)電化學(xué)光電化學(xué)生物電化學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)量子化學(xué)統(tǒng)計(jì)力學(xué)溶液電化學(xué)(電解質(zhì)溶液)平衡態(tài)電化學(xué)熱力學(xué)電極過程界(表)面電化學(xué)動(dòng)力學(xué)第34頁，共37頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日如何比較、測(cè)量和認(rèn)識(shí)不同電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力11-3. 電導(dǎo)、電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率、極限摩爾電導(dǎo)率第35頁，共37頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日XYZXYZXYZXYZX + Y + ZXYZ區(qū)帶電泳分離過程逆流聚