电鳗点亮彩灯
研究人员模仿电鳗发明了新电池
电化学
值得探讨的问题
2020年7月29日
1. 一个电池的构件由那些？ 2. 单个电池的电压能否超过5V? 3. 实际电池有12V或100V以上，如何做？ 4. 化学能源以电化学方式进行时效率更高？ 5. 如何提高可充放电池的寿命? 6. 如何设计电池?
7. 电镀的目的是什么?
7.1.4 离子的电迁移率和迁移数
电迁移现象： 离子在电场作用下做定向移动
1. 离子的电迁移速率u ：与离子和溶剂性质有关，
同时与电场强度dE/dl 有关，一般有
u
u
dE dl
u
u
dE dl
u+、u-: 称为正、负离子的电迁移率， 亦称离子淌度(ionic mobility)
FaradLeabharlann y第 七 章 电 化电化学
引言
2020年7月29日
电化学：化学能 电能间相互转换规律的科学
电解
电能
化学能
原电池、电解池：
电池
实现化学能与电能之间相互转换的装置
本章研究电解质溶液的导电机理、原电池、电解等
电化学
2020年7月29日
电化学
2020年7月29日
电化学
2020年7月29日
例: 电解食盐水
阳极反应： 2Cl- → Cl2 + 2e阴极反应： 2H2O+ 2e- → H2+2OH电池反应：两个电极反应总结果
2H2O+2Cl- =H2+Cl2+2OH-
电解池
电化学
2020年7月29日
7.1.3 法拉第定律
(1) 实验发现
对不同电解质溶液，通过 96485.309C电荷量，
电化学
2020年7月29日
7.1 电化学基本概念 7.2 电解质溶液的电导及其应用 7.3 电解质溶液的热力学性质 7.4 可逆电池与电池电动势 7.5 原电池热力学 7.6 电极电势与电极的种类 7.7 电池设计原理与应用 7.8 电极极化与电解 7.9 应用电化学
引言 基本要求 小结 作业 测验 说明
8. 如何通过电解方法制取物质? 9. 如何利用电化学原理进行环境保护？
电化学
7.1 电化学基本概念
2020年7月29日
7.1.1 导体的分类 7.1.2 原电池与电解池 7.1.3 法拉第定律 7.1.4 离子的电迁移率和迁移数
电化学
7.1.1 导体的分类
2020年7月29日
(1)第一类导体 又称电子导体，如金属、石墨等。
电化学
注意
2020年7月29日
法拉第定律是自然科学中最准确的定 律之一，不受温度、压力、浓度、电极材 料和溶液性质的影响。
原因：本质为电荷守恒定律
电化学
2020年7月29日
(4) 电量计
测量电路中通过电荷量的装置
将电极置于电解质溶液中，串联到电路上，根 据通电后电极反应物质的量变化测所通电荷量。
A.自由电子作定向移动而导电 B.导电过程中导体本身不发生变化 C.温度升高，电阻也升高 D.导电总量全部由电子承担
电化学
2020年7月29日
(2)第二类导体 又称离子导体，如电解 质溶液、熔融电解质等。
A.正、负离子作反向移动而导电 B.导电过程中有化学反应发生 C.温度升高，电阻下降 D.导电总量分别由正、负离子分担
电化学
(2) 1mol电子的电荷量
2020年7月29日
F =Le=6.0221367×1023mol-1×1.60217733×10-19C = 96485.309C.mol-1≈96500 C·mol-1
式中：e 为电子的电荷量(或元电荷的电荷量)
法拉第常数: F = 96500C·mol-1
实验表明: 通过 1mol电荷量于溶液，会引起 1mol电子 对应的电极反应。
电化学
(3) 法拉第( Faraday )定律
2020年7月29日
通过溶液电荷量为Q 时，电极反应的量 n= Q / F = I t / F
I、t 分别为通过溶液的电流和时间
例：通过电荷量为 Q 时, 对反应 1mol Mz+ + z mol e- → 1mol M
Mz+ 在阴极上还原的量： (Q/zF) mol
电化学
2020年7月29日
(3) 电解池 利用电能产生化学反应的装置
电解池中的反应：ΔT,pGm > 0
电极反应： 阳极(正极)：缺电子(电势高) 氧化：负离子→高价 + e-
阴极(负极)：富电子(电势低) 还原：正离子+ e-→低价
离子运动：正离子→阴极 负离子→阳极
电解池
电化学
2020年7月29日
负极： 电势低的极称为负极，电子从负极
流向正极。在原电池中负极是阳极； 在电解池中负极是阴极。
电化学
2020年7月29日
阴极： 发生还原作用的极称为阴极，在原
电池中，阴极是正极；在电解池中， (Cathode) 阴极是负极。
阳极： 发生氧化作用的极称为阳极，在原
电池中，阳极是负极；在电解池中， (Anode) 阳极是正极。
电化学
(1) 电池
7.1.2 原电池与电解池
电能与化学能相互转换的装置
2020年7月29日
化学能
电能
组成: (1) 两个第1类导体＋电解质溶液 (2) 电极1 + 电极2: 第1类导体+相关电解质溶液
电池1
电池2
电化学
电化学规定
2020年7月29日
正极： 电势高的极称为正极，电流从正极
流向负极。在原电池中正极是阴极； 在电解池中正极是阳极。
银电荷计
电解池
电化学
金属电量计
2020年7月29日
AgNO3为电解质，银电 极分别作阴阳极与线路 串联，根据电极增加或 减少量计算电荷量
CuSO4为电解质，铜电 极分别作阴阳极与线路 串联，根据电极增加或 减少量计算电荷量
Ag AgNO3 Ag 银电量计
Cu CuSO4 Cu 铜电量计
电化学
2020年7月29日
在电极上发生得失 1mol 电子 的电极反应
例：AgNO3溶液，阴极上发生 1mol 电子的反应 Ag+ + e-= Ag 产生 1 mol Ag
CuSO4溶液，阴极上发生1 mol电子 的反应 (1/2)Cu2+ + e- =(1/2)Cu 产生 (1/2) mol Cu
1mol电子的电荷量，记为 F＝96485.309C·mol-1
电化学
2020年7月29日
(2) 原电池 利用两电极的反应产生电流的装置
作用：化学能 → 电能 原电池中的化学反应
电极反应：
ΔT , pGm≤0 自发
阳极(负极)：富电子(电势低)
氧化：负离子→高价 + e-
阴极(正极)：缺电子(电势高)
还原：正离子+ e-→低价
离子运动：正离子→阴极 负离子→阳极