电化学-法拉第定律

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1、电 化 学 研究对象电 能 化 学 能 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

2、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

3、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 。发 生 氧 化 作 用 的 极 称 为 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Anion Anode- +电 源电 解 池 +阳极-e -e-阴极 阴 离 子 迁 向 阳

4、 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 22Cl aq Cl (g) 2e 2Cu aq 2e Cu(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 ZnZnSO 4溶液阳极 CuCuSO4溶液阴极Danill电 池-e-e -e2+Zn 2+Cu2-4SO 2-4SO 在 阴 极 上 发 生 还 原 的 是 2Zn s Zn (aq) 2e 2Cu aq 2e Cu(s

5、) 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-Pt 2 4Na SO 2 22H O l O (g) 4H 4e 22H aq 2e H (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-Cu 4CuSO 2

6、Cu aq 2e Cu(s) 电 极 有 时 也 可 发 生 反 应 2Cu(s, ) Cu aq 2e 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+Zn 2+Cu2-4SO 2-4SO 2. 法 拉 第 定 律 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 。 该

7、定 律 在 任 何 温 度 、 任 何 压 力 下 均 可 以 使 用 。 该 定 律 的 使 用 没 有 限 制 条 件 。 法 拉 第 定 律 的 文 字 表 述 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 。 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 + z e 还原

8、态 还原态 氧化态+ z e 法拉第定律表示为法 拉 第 定 律 的 数 学 表 达 式Q zF z电 极 反 应 的 电 荷 数反应进度F 法 拉 第 常 数法拉第定律Q zF F=Le 法 拉 第 常 数 在 数 值 上 等 于 1 mol元 电 荷 的 电 量 。 已 知元 电 荷 电 量 为 1.60217733 10-19 C =6.0221367 1023 mol-1 1.6022 10-19 C =96485.309 Cmol-196500 Cmol-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 1m

9、ol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- = Ag z=1, Q =96500C 时：molmolC CzFQ 11965001 96500 )( )()( )( AgAgnAgAgn molAgAgn 1)()( molAgAgn 1)()( 即每有1mol Ag+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 = Cu 2+ + 2e- z=2, Q =96500C 时：molmolC CzFQ 5.01965002 96500 )( )(CuCun molCuCun 5.0)()( 即： 1mol电子能还原1mol一价离子，但只能还原0.5mol二价离子。