電解質(zhì)溶液(2)ppt課件

1、電能化學(xué)能物理化學(xué)下冊(cè) 第八章關(guān)于本學(xué)期課程關(guān)于本學(xué)期課程化學(xué)動(dòng)力學(xué)化學(xué)動(dòng)力學(xué) 電化學(xué)電化學(xué) 外表與膠體大分子外表與膠體大分子動(dòng)力學(xué)根底動(dòng)力學(xué)根底反響速率反響速率反響速率實(shí)際反響速率實(shí)際反響歷程反響歷程電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液可逆電池可逆電池不可逆電極過程不可逆電極過程電解及極化電解及極化固體和液體外表固體和液體外表的特性的特性膠體及大分子溶膠體及大分子溶液的特性液的特性電化學(xué)研究的內(nèi)容實(shí)際電化學(xué)實(shí)際電化學(xué)運(yùn)用電化學(xué)運(yùn)用電化學(xué)電化學(xué)工業(yè)化學(xué)電源電催化金屬的腐蝕與防護(hù)電化學(xué)傳感器分析(界面)電化學(xué)生物電化學(xué)等電解質(zhì)溶液實(shí)際電化學(xué)熱力學(xué)電化學(xué)動(dòng)力學(xué)量子電化學(xué)等資料資料能源能源環(huán)境環(huán)境信息信息生命生命電

2、化學(xué)電化學(xué) electrochemistry化學(xué)反響和電化學(xué)反響區(qū)別化學(xué)反響和電化學(xué)反響區(qū)別: :化學(xué)化學(xué)反響反響1. 反響物質(zhì)點(diǎn)接觸、碰撞，電子運(yùn)動(dòng)-混亂；2. 電子所經(jīng)途徑非常小；3. 活化能溫度、反響物性質(zhì)和催化劑。通常伴隨著熱的吸收和放出，不涉及電能。通常伴隨著熱的吸收和放出，不涉及電能。電化學(xué)電化學(xué) 反響反響1. 電子運(yùn)動(dòng)是有規(guī)律的定向運(yùn)動(dòng)；2. 反響物在空間上分開-電子長(zhǎng)途徑；3. 活化能-反響物和電極本性，電極電勢(shì)。在耗費(fèi)外電能情況下的反響或作為電能來源的反響。在耗費(fèi)外電能情況下的反響或作為電能來源的反響。研討化學(xué)能和電能之間的相互轉(zhuǎn)化研討化學(xué)能和電能之間的相互轉(zhuǎn)化及轉(zhuǎn)化過程中有

3、關(guān)規(guī)律的科學(xué)。及轉(zhuǎn)化過程中有關(guān)規(guī)律的科學(xué)。電能電能 化學(xué)能化學(xué)能電解電解電池電池在耗費(fèi)外電能情況下的反響或作為電能來源的反響在耗費(fèi)外電能情況下的反響或作為電能來源的反響電化學(xué)科學(xué)的定義電化學(xué)科學(xué)的定義: : 電解電解 精煉和冶煉有色金屬和稀有金屬精煉和冶煉有色金屬和稀有金屬 電池電池 鋰離子電池、燃料電池鋰離子電池、燃料電池 電化學(xué)分析電化學(xué)分析 生物電化學(xué)生物電化學(xué)電化學(xué)的用途電化學(xué)的用途電解法制備各種化工原料、金屬?gòu)?fù)合資料電解法制備各種化工原料、金屬?gòu)?fù)合資料和外表特種資料和外表特種資料電鍍法維護(hù)和精飾金屬電鍍法維護(hù)和精飾金屬陽(yáng)極鈍化和氧化著色等陽(yáng)極鈍化和氧化著色等汽車、宇宙飛船、照明、通訊

4、、生化和汽車、宇宙飛船、照明、通訊、生化和醫(yī)學(xué)等方面都要用不同類型的化學(xué)電源醫(yī)學(xué)等方面都要用不同類型的化學(xué)電源第八章 電解質(zhì)溶液8.1 電化學(xué)中的根本概念和電解定律 8.2 離子的電遷移率和遷移數(shù) 8.3 電解質(zhì)溶液的電導(dǎo) 8.4 電解質(zhì)的平均活度和平均活度因子 8.5 強(qiáng)電解質(zhì)溶液實(shí)際簡(jiǎn)介 電能電能 化學(xué)能化學(xué)能 1. 利用化學(xué)反響來產(chǎn)生電能利用化學(xué)反響來產(chǎn)生電能將可以自發(fā)進(jìn)展的將可以自發(fā)進(jìn)展的化學(xué)反響放在原電池安裝中使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能；化學(xué)反響放在原電池安裝中使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能； 2. 利用電能來驅(qū)動(dòng)化學(xué)反響利用電能來驅(qū)動(dòng)化學(xué)反響將不能自發(fā)進(jìn)展的將不能自發(fā)進(jìn)展的反響放在電解池安裝中輸入電流

5、使反響得以進(jìn)展。反響放在電解池安裝中輸入電流使反響得以進(jìn)展。 8.1 電化學(xué)中的根本概念和電解定律 原電池和電解池原電池和電解池11例例: H20.5O2 H2O25， 101.325 kPa下：下： G327.2 kJmol-1 (高高價(jià)型價(jià)型) 可見，影響離子平均活度因子的主要要素是：可見，影響離子平均活度因子的主要要素是：離子的濃度和價(jià)數(shù)，而且價(jià)數(shù)的影響更顯著。離子的濃度和價(jià)數(shù)，而且價(jià)數(shù)的影響更顯著。lgI 常 數(shù) Lewis根據(jù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步指出，活度因子與離子強(qiáng)度的關(guān)系在稀溶液的范圍內(nèi)，符合如下閱歷式： 1921年，Lewis提出了離子強(qiáng)度的概念。當(dāng)濃度用質(zhì)量摩爾濃度表示時(shí)，離子強(qiáng)度 等

6、于：I2BBB12Imz式中 離子的真實(shí)濃度，假設(shè)是弱電解質(zhì)應(yīng)乘上電離度， 的單位與 的單位一樣；IBmmZB 溶液中溶液中B 種離子的離子電荷數(shù)種離子的離子電荷數(shù).lg|A z zI 8.5 強(qiáng)電解質(zhì)溶液實(shí)際簡(jiǎn)介強(qiáng)電解質(zhì)溶液實(shí)際簡(jiǎn)介 電導(dǎo)實(shí)際DebyeHuckelOnsager 離子互吸實(shí)際DebyeHuckel 離子互吸實(shí)際DebyeHuckel( () )1923年，年，Debye-Hckel 提出了他們的強(qiáng)電解質(zhì)實(shí)際提出了他們的強(qiáng)電解質(zhì)實(shí)際幾點(diǎn)假設(shè)為：幾點(diǎn)假設(shè)為： 強(qiáng)電解質(zhì)在溶液中全部解離；強(qiáng)電解質(zhì)在溶液中全部解離； 離子間的相互作用主要是庫(kù)侖力；離子間的相互作用主要是庫(kù)侖力； 每一個(gè)

7、離子都處在異號(hào)電荷所構(gòu)成的每一個(gè)離子都處在異號(hào)電荷所構(gòu)成的 離子氛離子氛 的的 包圍中。包圍中。120 離子氛的特點(diǎn)：離子氛的特點(diǎn)： 1) 每一個(gè)離子都可作為每一個(gè)離子都可作為“中心離子而被反電荷中心離子而被反電荷離離 子所包圍，但溶液整體為電中性；子所包圍，但溶液整體為電中性； 2) 離子的靜電作用歸結(jié)為中心離子與離子氛的相離子的靜電作用歸結(jié)為中心離子與離子氛的相 互作用；互作用； 3) 在沒有外電場(chǎng)作用，離子氛是球形對(duì)稱的；在沒有外電場(chǎng)作用，離子氛是球形對(duì)稱的； 中心離子電荷中心離子電荷=離子氛電荷。離子氛電荷。 4) 離子氛不固定，是瞬息萬(wàn)變的。離子氛不固定，是瞬息萬(wàn)變的。+離子氛表示圖

8、：離子氛表示圖：離子氛的概念式中 是離子的電荷， 是離子強(qiáng)度， 是與溫度、溶劑有關(guān)的常數(shù)，水溶液的 值在表 8-10可查izIAADebyeHuckel公式 根據(jù)離子氛的概念，并引入假設(shè)干假定，推導(dǎo)出強(qiáng)電解質(zhì)稀溶液中離子活度因子 的計(jì)算公式，稱為 極限定律。DebyeHuckelDebyeHuckellg|A z zI 在在 298.15 K 水溶液中：水溶液中： A = 0.509 (mol-1.kg) 1/2 122D-H公式的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：公式的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證： 1) D-H公式只適用于強(qiáng)電解質(zhì)公式只適用于強(qiáng)電解質(zhì)的稀溶液；的稀溶液； 2)不同價(jià)型電解質(zhì)，不同價(jià)型電解質(zhì)， (低低價(jià)型價(jià)型) (高價(jià)

9、型高價(jià)型) ； 3)一樣價(jià)型電解質(zhì)，一樣價(jià)型電解質(zhì)， 只與只與 I 有關(guān)，與離子性質(zhì)無(wú)關(guān)。有關(guān)，與離子性質(zhì)無(wú)關(guān)。 式中 為離子平均活度因子，從這個(gè)公式得到的 為實(shí)際計(jì)算值。 用電動(dòng)勢(shì)法可以測(cè)定 的實(shí)驗(yàn)值，用來檢驗(yàn)實(shí)際計(jì)算值的適用范圍。+M AMAzzKsp= a+Ksp= a+ + + a a = a = m/m = = Ksp 1/ m m /m /m 純水中：純水中：Kap= Ksp Ksp Kap電解質(zhì)溶液中：電解質(zhì)溶液中：= m/m = m/m = a+= a+ + + a-a- - - = m + + m = a+ + a- -=K sp離子強(qiáng)度對(duì)微溶鹽溶解度的影響離子強(qiáng)度對(duì)微溶鹽溶

10、解度的影響從測(cè)定溶解度求從測(cè)定溶解度求 例題：試用例題：試用 D-H 極限公式，計(jì)算極限公式，計(jì)算298K時(shí)時(shí)AgBrO3在在(1)純水中的溶解度純水中的溶解度AgBrO3的溶度積為的溶度積為5.7710-5(2)0.01KBrO3mol kg-1 中的溶解度。中的溶解度。解：解：(1) AgBrO3 = Ag+ + BrO3- Kap=a+ a- = 5.7710-5 = a2 a = m = 7.596 10-3水中，假設(shè)水中，假設(shè) =1, m= a= m+= m- I = m i zi 2 = 7.596 10-3 mol kg-1 =0.903 m = mB= a m / =8.41

11、10-3 mol kg-1 cB mB = 8.41 10-3 mol dm-3IAzzlg310596. 7509. 0(2) 0.01 KBrO3 mol kg-1中，中， I 不同不同 不同。不同。 溶解度溶解度 ？ ？先設(shè)：先設(shè)：a(Ag+) = m(Ag+) I 準(zhǔn)確的準(zhǔn)確的m (Ag+) 即溶解度即溶解度 m。 a (Ag+) a (Ag+) + 0.01 = Ksp 5.77 10-5 a(Ag+) m (Ag+) = 4.094 10-3 mol kg-1 I = mi zi2 =( 0.01 + 0.00409 + 0.01409) /2 = 0.0141 mol kg-1

12、m (Ag+) (m (Ag+) +0.01) 2 =Kap m (Ag+) (m (Ag+) +0.01) = Kap/ 2 = 7.62 10-5 m (Ag+) = 5.06 10-3 mol kg-1 c (Ag+) m (Ag+) = 5.06 10-3 mol dm-3 IAzzlg0141. 0509. 0 = 0.870 = = Ksp 1/ m m /m /m 同離子效應(yīng)同離子效應(yīng)鹽效應(yīng)鹽效應(yīng)溶解度溶解度溶解度溶解度嚴(yán)厲地說，嚴(yán)厲地說， D-H 極限公式只適用于離子強(qiáng)度小于極限公式只適用于離子強(qiáng)度小于0.01的稀溶液，的稀溶液，2中中 I 大大 近似值。此題闡明近似值。此題闡

13、明了離子強(qiáng)度對(duì)微溶鹽溶解度的影響。了離子強(qiáng)度對(duì)微溶鹽溶解度的影響。自學(xué)提綱：自學(xué)提綱：實(shí)際根本觀念實(shí)際根本觀念弛豫效應(yīng)弛豫效應(yīng)- -離子締合離子締合弛豫時(shí)間弛豫時(shí)間弛豫力弛豫力電泳效應(yīng)電泳效應(yīng)- -離子水化離子水化德拜德拜- -休克爾休克爾- -昂薩格電導(dǎo)公式昂薩格電導(dǎo)公式 電導(dǎo)實(shí)際DebyeHuckelOnsager弛豫效應(yīng)relaxation effect 由于每個(gè)離子周圍都有一個(gè)離子氛，在外電場(chǎng)作用下，正負(fù)離子作逆向遷移，原來的離子氛要拆散，新離子氛需建立，這里有一個(gè)時(shí)間差，稱為弛豫時(shí)間。 在弛豫時(shí)間里，離子氛會(huì)變得不對(duì)稱，對(duì)中心離子的挪動(dòng)產(chǎn)生阻力，稱為弛豫力。這力使離子遷移速率下降，從而使摩爾電導(dǎo)率降低。 電導(dǎo)實(shí)際DebyeHuckelOnsager弛豫效應(yīng)relaxation effect電泳效應(yīng)electrophoretic effect 在溶液中，離子總是溶劑化的。 在外加電場(chǎng)作用下，溶劑化的中心離子與溶劑化的離子氛中的離子向相反方向挪動(dòng)，添加了粘滯力，妨礙