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物理化学课件 董元彦 第四版第5章.电解质


这两种表示方法对1-1价型的电解质是一致的

NaCl
例题1 : 298K时,用某一电导池测得 0.1 mol/L KCl溶液
的电阻为 28.44 ( =1.29 s/m),用同一电导池测得 0.05
t+ --- 正离子的迁移数 ;
u --- 正离子的迁移速率 ;
t
q q q
u u u
t - --- 负离子的迁移数
u --- 负离子的迁移速率
t
q q q
u u u
影响离子迁移速率的因素有: * 离子的本性(如电荷、离子半径等) * 溶剂的性质(如溶剂的黏度、 介电常数等) * 离子与溶剂的相互作用(如溶剂化、生成氢键等) * 溶液浓度 * 温度 * 电场强度
m ----- 把含有1mol电解质的溶液置于相距为1m的两
个平行电极之间的电导.
注意 m 的两种表示方法:
第一种:是以1mol电荷的量为基本单元

m
(1 2
CuSO4
)
7.17
10 3
s
m2
mol
1
第二种:是以1mol电解质的量为基本单元

m (CuSO4 ) 14.34 103 s m2 mol1
总反应 :
2HCl H2 Cl2
电解质溶液的导电机理: (1)溶液中的正负离子分别向阴极和阳极迁
移,使电流得以在溶液中连续。 (2)正离子在阴极上发生还原反应, 负离子在
阳极发生氧化反应. 使电流得以在溶液与 电极的界面上连续。
Faraday
法拉第是英国物理学家、化学家,也是著名的自学成才 的科学家。1791年9月22日萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家 庭。因家庭贫困仅上过几年小学,13岁时便在一家书店里当 学徒。书店的工作使他有机会读到许多科学书籍。在送报、 装订等工作之余,自学化学和电学,并动手做简单的实验, 验证书上的内容。利用业余时间参加市哲学学会的学习活 动,听自然哲学讲演,因而受到了自然科学的基础教育。由于他爱 好科学研究,专心致志,受到英国化学家戴维的赏识,1813年3月由戴维 举荐到皇家研究所任实验室助手。这是法拉第一生的转折点,从此他踏上 了献身科学研究的道路。同年10月戴维到欧洲大陆作科学考察,讲学,法 拉第作为他的秘书、助手随同前往。历时一年半,先后经过法国、瑞士、 意大利、德国、比利时、荷兰等国,结识了安培、盖.吕萨克等著名学者。 1824年1月当选皇家学会会员,1825年2月任皇家研究所实验室主任, 1833----1862任皇家研究所化学教授。1846年荣获伦福德奖章和皇家勋章。 1867年8月25日逝世。
l ---- 两电极间的距离(m)
电导率
conductivity
G l 1 l
A RA
l / A ---- 电导池常数 ( m1 )
---- 在相距1m的两个面积均为1㎡的电极间电解质溶
液的电导。 (s m1)
摩尔电导率
molar conductivity
m C
式中 C ---- 电解质的浓度 (mol m3)
第五章 电解质溶液(Electrolyte Solution)
电能
电解
化学能
电池
§ 5-1 离子的电迁移
一.电解质溶液的导电机理
Pt
Pt


极 +极
-
HCl
电解池
电解池 ---- 使电能转 化为化学能的装置。
阴极 (-) 还原反应:
2H 2e H2
阳极 ( + ) 氧化反应:
2Cl 2e Cl2
淌度大的离子,其导电能力大。如 H 、OH 1 的
淌度比其它离子的要大,故其摩尔电导率也比其它离子 的摩尔电导率要大
2.对含多种正、负离子的溶液
ti
qi qi
ti 1
§ 5-2 电导及其应用
一.电导、电导率与摩尔电导率
电导
conductance
G 1 R
( 1 或 S )
G A
l
A --- 电极面积(㎡ )
96484.5C mol 1 96485C mol 1
因此,在阴极(负极)上要使 1mol 的 M Z 离子
从溶液中析出,需要 Z+ mol 的电子
M Z Ze M
需要通入的电量为Q Z F
当在阴极(负极)上发生反应的 M Z 离子为△n mol 时
nM Z nZe nM
Q nZ F
摩尔数.
Z ----- 在电极上发生反应的物质所荷的电荷数
例. 将9648.5 c的电量分别通入稀 H2SO4 、 CuCl2 、
BiCl3溶液中, 求在各阴极上析出的 H2 、Cu 、Bi
的摩尔数。

n 1 Q 9648.5 0.1 mol Z F 96485 Z 0.1 nH2 2 2 0.05mol
二. Faraday定律
定律内容:通电于电解质溶液后, 1. 在电极上发生化学反应的物质的摩尔数与通入的电 量成正比;
2. 若将几个电解池串联,通入一定的电量后,在各个 电解池的电极上发生反应的物质(电荷数相同)的 摩尔数相同。
1mol电子所带电量的绝对值称为法拉第常数,用F 表示
F Le 6.0221023 mol 1 1.60221019C
同理可得:在阳极(正极)上发生反应的 AZ
离子为△n mol 时
Q n Z F
综合得:
Q n Z F
--------- Faraday定律
Q ---- 通入溶液的总电量 ( c ) ; F ---- 1mol电子所荷的电量( Faraday常数) △n --- 在阴极或阳极上发生电极反应的物质的
nCu2 2ne nCu nBi3 3ne nBi
nCu
n
0.1 2
0.05mol
nBi
n
0.1 3
0.033mol
三. 离子的电迁移
电解质溶液的导电是正、负离子向两极迁移电量 的叠加结果,正、负离子同时承担导电的任务。
1. 对只有一种正负离子的电解质 q --- 通过溶液的总电量;
q+ --- 正离子输送的电量 ; q - --- 负离子输送的电量
对给定的溶质、溶剂,在一定的温度和浓度下,
离子的迁移速率只与电场强度有关:
u
U
dE dl
dE u U dl
U 、 U --- 为单位电场强度下正、负离子的迁移速率,
称为离子淌度,其值更能反映离子运动的本性。
t
q q q
U U U
t
q q q
U U U
t t 1
从公式可以看出,迁移数体现了正、负离子迁移淌 度的相对大小。同一种离子在不同的电解质溶液中的迁 移数是不同的。
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