物理化學(xué)習(xí)題七章電化學(xué)

1、1第七章第七章電化學(xué)電化學(xué)一基本要求一基本要求1理解電化學(xué)中的一些基本概念，如原電池和電解池的異同點，電極的陰、陽、理解電化學(xué)中的一些基本概念，如原電池和電解池的異同點，電極的陰、陽、正、負(fù)的定義，離子導(dǎo)體的特點和正、負(fù)的定義，離子導(dǎo)體的特點和Faraday定律等。定律等。2掌握電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率的定義、計算、與濃度的關(guān)系及其主要應(yīng)用等。了解掌握電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率的定義、計算、與濃度的關(guān)系及其主要應(yīng)用等。了解強電解質(zhì)稀溶液中，離子平均活

2、度因子、離子平均活度和平均質(zhì)量摩爾濃度的定義，強電解質(zhì)稀溶液中，離子平均活度因子、離子平均活度和平均質(zhì)量摩爾濃度的定義，掌握離子強度的概念和離子平均活度因子的理論計算。掌握離子強度的概念和離子平均活度因子的理論計算。3了解可逆電極的類型和正確書寫電池的書面表達(dá)式，會熟練地寫出電極反應(yīng)、了解可逆電極的類型和正確書寫電池的書面表達(dá)式，會熟練地寫出電極反應(yīng)、電池反應(yīng)，會計算電極電勢和電池的電動勢。電池反應(yīng)，會計算電極電勢和電池的電動勢。4掌握

3、電動勢測定的一些重要應(yīng)用，如：計算熱力學(xué)函數(shù)的變化值，計算電池反掌握電動勢測定的一些重要應(yīng)用，如：計算熱力學(xué)函數(shù)的變化值，計算電池反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)，求難溶鹽的活度積和水解離平衡常數(shù)，求電解質(zhì)的離子平均活度應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)，求難溶鹽的活度積和水解離平衡常數(shù)，求電解質(zhì)的離子平均活度因子和測定溶液的因子和測定溶液的pH等。等。5了解電解過程中的極化作用和電極上發(fā)生反應(yīng)的先后次序，具備一些金屬腐蝕了解電解過程中的極化作用和電極上發(fā)生反應(yīng)的先后

4、次序，具備一些金屬腐蝕和防腐的基本知識，了解化學(xué)電源的基本類型和發(fā)展趨勢。和防腐的基本知識，了解化學(xué)電源的基本類型和發(fā)展趨勢。二把握學(xué)習(xí)要點的建議二把握學(xué)習(xí)要點的建議在學(xué)習(xí)電化學(xué)時，既要用到熱力學(xué)原理，又要用到動力學(xué)原理，這里偏重?zé)崃W(xué)原理在學(xué)習(xí)電化學(xué)時，既要用到熱力學(xué)原理，又要用到動力學(xué)原理，這里偏重?zé)崃W(xué)原理在電化學(xué)中的應(yīng)用，而動力學(xué)原理的應(yīng)用講得較少，僅在電極的極化和超電勢方面用到一在電化學(xué)中的應(yīng)用，而動力學(xué)原理的應(yīng)用講得較少，僅

5、在電極的極化和超電勢方面用到一點。點。電解質(zhì)溶液與非電解質(zhì)溶液不同，電解質(zhì)溶液中有離子存在，而正、負(fù)離子總是同時電解質(zhì)溶液與非電解質(zhì)溶液不同，電解質(zhì)溶液中有離子存在，而正、負(fù)離子總是同時存在，使溶液保持電中性，所以要引入離子的平均活度、平均活度因子和平均質(zhì)量摩爾濃存在，使溶液保持電中性，所以要引入離子的平均活度、平均活度因子和平均質(zhì)量摩爾濃度等概念。影響離子平均活度因子的因素有濃度和離子電荷等因素，而且離子電荷的影響度等概念。影響離子平

6、均活度因子的因素有濃度和離子電荷等因素，而且離子電荷的影響更大，所以要引進(jìn)離子強度的概念和更大，所以要引進(jìn)離子強度的概念和DebyeHckel極限定律。極限定律。電解質(zhì)離子在傳遞性質(zhì)中最基本的是離子的電遷移率，它決定了離子的遷移數(shù)和離子電解質(zhì)離子在傳遞性質(zhì)中最基本的是離子的電遷移率，它決定了離子的遷移數(shù)和離子的摩爾電導(dǎo)率等。在理解電解質(zhì)離子的遷移速率、電遷移率、遷移數(shù)、電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)的摩爾電導(dǎo)率等。在理解電解質(zhì)離子的遷移速率、電遷移率

7、、遷移數(shù)、電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率等概念的基礎(chǔ)上，需要了解電導(dǎo)測定的應(yīng)用，要充分掌握電化學(xué)實用性的一面。率等概念的基礎(chǔ)上，需要了解電導(dǎo)測定的應(yīng)用，要充分掌握電化學(xué)實用性的一面。電化學(xué)在先行課中有的部分已學(xué)過，但要在電池的書面表示法、電極反應(yīng)和電池反應(yīng)電化學(xué)在先行課中有的部分已學(xué)過，但要在電池的書面表示法、電極反應(yīng)和電池反應(yīng)的寫法、電極電勢的符號和電動勢的計算方面進(jìn)行規(guī)范，要全面采用國標(biāo)所規(guī)定的符號，的寫法、電極電勢的符號和電動勢的計算方面進(jìn)行

8、規(guī)范，要全面采用國標(biāo)所規(guī)定的符號，以便統(tǒng)一。會熟練地書寫電極反應(yīng)和電池反應(yīng)是學(xué)好電化學(xué)的基礎(chǔ)，以后在用以便統(tǒng)一。會熟練地書寫電極反應(yīng)和電池反應(yīng)是學(xué)好電化學(xué)的基礎(chǔ)，以后在用Nernst方程方程3根據(jù)電極上進(jìn)行的具體反應(yīng)，發(fā)生還原作用的電極稱為陰極，發(fā)生氧化作用的電極根據(jù)電極上進(jìn)行的具體反應(yīng)，發(fā)生還原作用的電極稱為陰極，發(fā)生氧化作用的電極稱為陽極。在原電池中，陽極因電勢低，所以是負(fù)極。陰極因電勢高，所以是正極；在電稱為陽極。在原電池中，陽極

9、因電勢低，所以是負(fù)極。陰極因電勢高，所以是正極；在電解池中，陽極就是正極，陰極就是負(fù)極。解池中，陽極就是正極，陰極就是負(fù)極。2電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率隨著電解質(zhì)濃度的增加有什么變化？電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率隨著電解質(zhì)濃度的增加有什么變化？答：答：要分強電解質(zhì)和弱電解質(zhì)兩種情況來討論。要分強電解質(zhì)和弱電解質(zhì)兩種情況來討論。電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率是指單位長度和電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率是指單位長度和單位截面積的離子導(dǎo)體所具有的電導(dǎo)。對于強電解質(zhì)，如單位截面積的離子

10、導(dǎo)體所具有的電導(dǎo)。對于強電解質(zhì)，如24HClHSONaOH等，溶液濃等，溶液濃度越大，參與導(dǎo)電的離子越多，則其電導(dǎo)率會隨著濃度的增加而升高。但是，當(dāng)濃度增加度越大，參與導(dǎo)電的離子越多，則其電導(dǎo)率會隨著濃度的增加而升高。但是，當(dāng)濃度增加到一定程度后，由于電解質(zhì)的解離度下降，再加上正、負(fù)離子之間的相互作用力增大，離到一定程度后，由于電解質(zhì)的解離度下降，再加上正、負(fù)離子之間的相互作用力增大，離子的遷移速率降低，所以電導(dǎo)率在達(dá)到一個最大值后，會

11、隨著濃度的升高反而下降。對于子的遷移速率降低，所以電導(dǎo)率在達(dá)到一個最大值后，會隨著濃度的升高反而下降。對于中性鹽，如中性鹽，如KCl等，由于受飽和溶解度的限制，在到達(dá)飽和濃度之前，電導(dǎo)率隨著濃度的等，由于受飽和溶解度的限制，在到達(dá)飽和濃度之前，電導(dǎo)率隨著濃度的增加而升高。增加而升高。對于弱電解質(zhì)溶液，因為在一定溫度下，弱電解質(zhì)的解離平衡常數(shù)有定值，所以在電對于弱電解質(zhì)溶液，因為在一定溫度下，弱電解質(zhì)的解離平衡常數(shù)有定值，所以在電解質(zhì)的濃

12、度增加的情況下，其離子的濃度還是基本不變，所以弱電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率隨濃解質(zhì)的濃度增加的情況下，其離子的濃度還是基本不變，所以弱電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率隨濃度的變化不顯著，一直處于比較低的狀態(tài)。度的變化不顯著，一直處于比較低的狀態(tài)。3電解質(zhì)溶液的摩爾電導(dǎo)率隨著電解質(zhì)濃度的增加有什么變化？電解質(zhì)溶液的摩爾電導(dǎo)率隨著電解質(zhì)濃度的增加有什么變化？答：答：要分強電解質(zhì)和弱電解質(zhì)兩種情況來討論。要分強電解質(zhì)和弱電解質(zhì)兩種情況來討論。電解質(zhì)溶液的摩爾電導(dǎo)率

13、是指，將含電解質(zhì)溶液的摩爾電導(dǎo)率是指，將含有1mol電解質(zhì)的溶液，置于相距為單位距離的兩個電極之間所具有的電導(dǎo)。由于溶液中電解質(zhì)的溶液，置于相距為單位距離的兩個電極之間所具有的電導(dǎo)。由于溶液中導(dǎo)電物質(zhì)的量已給定，都為導(dǎo)電物質(zhì)的量已給定，都為1mol，所以，對于強電解質(zhì)，當(dāng)濃度降低時，正負(fù)離子之間的，所以，對于強電解質(zhì)，當(dāng)濃度降低時，正負(fù)離子之間的相互作用減弱，正、負(fù)離子的遷移速率加快，溶液的摩爾電導(dǎo)率會隨之而升高。但不同的相互作用減弱，

14、正、負(fù)離子的遷移速率加快，溶液的摩爾電導(dǎo)率會隨之而升高。但不同的電解質(zhì)，摩爾電導(dǎo)率隨著濃度的降低而升高的程度也大不相同。當(dāng)濃度降到足夠低時，摩電解質(zhì)，摩爾電導(dǎo)率隨著濃度的降低而升高的程度也大不相同。當(dāng)濃度降到足夠低時，摩爾電導(dǎo)率與濃度之間呈線性關(guān)系，可用公式表示為爾電導(dǎo)率與濃度之間呈線性關(guān)系，可用公式表示為??mm1c????ΛΛ。所以強電解質(zhì)的所以強電解質(zhì)的無限稀釋的摩爾電導(dǎo)率可以用外推到無限稀釋的摩爾電導(dǎo)率可以用外推到0?c得到。得

15、到。對于弱電解質(zhì)溶液，因為在一定溫度下，弱電解質(zhì)的解離平衡常數(shù)有定值，在電解質(zhì)對于弱電解質(zhì)溶液，因為在一定溫度下，弱電解質(zhì)的解離平衡常數(shù)有定值，在電解質(zhì)的濃度下降的情況下，其離子的濃度基本不變，所以弱電解質(zhì)溶液的摩爾電導(dǎo)率在一般濃的濃度下降的情況下，其離子的濃度基本不變，所以弱電解質(zhì)溶液的摩爾電導(dǎo)率在一般濃度下，隨濃度的變化不顯著，一直處于比較低的狀態(tài)。直到溶液的濃度很稀薄時，由于正度下，隨濃度的變化不顯著，一直處于比較低的狀態(tài)。直到溶

16、液的濃度很稀薄時，由于正負(fù)離子之間的相互作用減弱，摩爾電導(dǎo)率隨著濃度的降低開始升高，但不成線性關(guān)系，當(dāng)負(fù)離子之間的相互作用減弱，摩爾電導(dǎo)率隨著濃度的降低開始升高，但不成線性關(guān)系，當(dāng)溶液很稀很稀時，摩爾電導(dǎo)率隨著濃度的降低迅速升高，到溶液很稀很稀時，摩爾電導(dǎo)率隨著濃度的降低迅速升高，到0?c時，時，弱電解質(zhì)溶液的離弱電解質(zhì)溶液的離子無限稀釋的摩爾電導(dǎo)率與強電解質(zhì)的一樣。所以弱電解質(zhì)的無限稀釋的摩爾電導(dǎo)率可以子無限稀釋的摩爾電導(dǎo)率與強電解質(zhì)