1电化学-法拉第定律

电化学研究对象电能化学能电解电池电化学主要是研究电能和化学能之间的相互转化及转化过程中有关规律的科学。电子导体离子导体导体分类7.1电解质溶液的导电机理及法拉第定律1.电解质溶液的导电机理电子导体如金属、石墨等。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.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、负离子分担在电极上发生有电子得失的化学反应称为电极反应.两个电极反应的总结果表示为电池反应.阳极:发生氧化反应的电极;阴极:发生还原反应的电极.正极:电势高的电极;负极:电势低的电极.利用电能以发生化学反应的装置称为电解池.电解池示意图阳(+)阴(－)+—I外电源e利用两极的电极反应以产生电能的装置称为原电池原电池阴极为正极,阳极为负极.这种关系与电解池中情况相反.原电池示意图阳(－)阴(+)Ie负载在原电池转变为电解池(如充电)时,电池的正负极不变,但阴阳极对换.阴极、阳极发生还原作用的极称为阴极。阴极：发生氧化作用的极称为阳极。阳极：在原电池中，阴极是正极；在电解池中，阴极是负极。在原电池中，阳极是负极；在电解池中，阳极是正极。电解质溶液阳离子迁向阴极，在阴极上发生还原作用AnionAnode-+电源电解池+阳极-e-e-阴极阴离子迁向阳极，在阳极上发生氧化作用在电解池中阳极上发生氧化作用阴极上发生还原作用在电解池中-+电源电解池+阳极-e-e-阴极2CuCl22ClaqCl(g)2e2Cuaq2eCu(s)阳离子迁向阴极阴离子迁向阳极在原电池中负载电阻正极负极ZnZnSO4溶液阳极CuCuSO4溶液阴极Danill电池-e-e-e2+Zn2+Cu2-4SO2-4SO在阴极上发生还原的是2ZnsZn(aq)2e2Cuaq2eCu(s)在阳极上发生氧化的是在电极上发生反应的先后由其性质决定阳极上发生氧化作用阴极上发生还原作用在电解池中，用惰性电极-+电源电解池+Pt-e-e-Pt24NaSO222HOlO(g)4H4e22Haq2eH(g)电极上的反应次序由离子的活泼性决定阳极上发生氧化作用阴极上发生还原作用在电解池中，都用铜作电极-+电源电解池+Cu-e-e-Cu4CuSO2Cuaq2eCu(s)电极有时也可发生反应2Cu(s,)Cuaq2e电极电解质溶液负载电阻正极负极ZnZnSO4溶液阳极CuCuSO4溶液阴极（a)丹尼尔电池离子迁移方向：阴离子迁向阳极阳离子迁向阴极-+电源（b）电解池+阳极-e-e-e-e-e-阴极2+Zn2+Cu2-4SO2-4SO2.法拉第定律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该定律的使用没有限制条件。法拉第定律的文字表述⒈在电极界面上发生化学变化物质的质量与通入的电量成正比。⒉通电于若干个电解池串联的线路中，当所取的基本粒子的荷电数相同时，在各个电极上发生反应的物质，其物质的量相同，析出物质的质量与其摩尔质量成正比。对于下面的电极反应表达式氧化态+ze－还原态还原态氧化态+ze－法拉第定律表示为法拉第定律的数学表达式QzFz—电极反应的电荷数反应进度F—法拉第常数法拉第定律QzFF=L·e法拉第常数在数值上等于1mol元电荷的电量。已知元电荷电量为1.60217733×10-19C=6.0221367×1023mol-1×1.6022×10-19C=96485.309C·mol-1≈96500C·mol-1对各种电解质溶液,每通过96485.309C的电量,在任一电极上发生得失1mol电子的反应,同时相对应的电极反应的物质的量亦为1mol（所选取的为一价）.对于电极反应：Ag++e-=Agz=1,Q=96500C时：molmolCCzFQ1196500196500)()()()(AgAgnAgAgnmolAgAgn1)()(molAgAgn1)()(即每有1molAg+被还原或1molAg沉积下来，通过的电量一定为96500C对于电极反应：Cu=Cu2++2e-z=2,Q=96500C时：molmolCCzFQ5.0196500296500)()(CuCunmolCuCun5.0)()(即：1mol电子能还原1mol一价离子，但只能还原0.5mol二价离子。