北京化工大学-2电导率ppt课件.ppt
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1、上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2022-8-4作业(第四版)作业(第四版)4 4,5 5,11,1311,13 第五版第五版 第七章第七章 2 2,3 3,7 7,9 9预习:预习: 第七章第七章 7.4 7.4 7.5 7.5 7.6 7.6 上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2022-8-4 1.1.电解池电解池 定义:电解池是利用电能来发生化学反应的装置。定义:电解池是利用电能来发生化学反应的装置。 特点:特点:电能电能化学能化学能 内部电流方向内部电流方向 高电势高电势低电势低电势 2. 2. 原电池原电池 定义:电池是利用化学反应产生电
2、流的装置。定义:电池是利用化学反应产生电流的装置。 特点:特点:化学化学能能电电能能 内部电流方向内部电流方向 低电势低电势高电势高电势7-17-1电解池、原电池和法拉第定律电解池、原电池和法拉第定律上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2022-8-4上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2022-8-4 1. 1. 阴、阳极阴、阳极 阴极:发生还原反应的电极阴极:发生还原反应的电极。 阳极:发生氧化反应的电极。阳极:发生氧化反应的电极。 2. 2. 正、负极正、负极 正极:电势高的电极。正极:电势高的电极。 负极:电势低的电极。负极:电势低的电极。 3.
3、3.正、负极与阴、阳极的关系正、负极与阴、阳极的关系 电解池:电解池:阴阴负、阳负、阳正正 原原电池:电池:阴阴正、阳正、阳负负易混淆:易混淆:电极的区分与名称电极的区分与名称 上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2022-8-4 法拉第定律法拉第定律 1.文字表述文字表述:每通过每通过96485.309C的电量的电量,在电解质溶液中任在电解质溶液中任意一电极上意一电极上,发生得失发生得失1mol电子的电极反应电子的电极反应,同时与得失同时与得失1mol电子相对应的任意一电极反应的电子相对应的任意一电极反应的(相应物质的相应物质的)物质的物质的量是量是1mol。 1mol电
4、子的电量称为电子的电量称为1F,1F=Le=96485.309C mol-1 2.数学表达式:数学表达式:Q=nF 3.说明:说明: 法拉第定律是由实践总结出来的。法拉第定律是由实践总结出来的。 法拉第定律适用于电解池,也适用于原电池。法拉第定律适用于电解池,也适用于原电池。 当有当有1mol电子的电量通过电子的电量通过AgNO3溶液时在阴极有溶液时在阴极有1molAg沉淀,当有沉淀,当有1mol电子的电量通过电子的电量通过CuSO4溶液时在阴极有溶液时在阴极有1mol(1/2Cu)沉淀。沉淀。上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2022-8-47-2 7-2 离子的迁移数
5、离子的迁移数 一、离子的电迁移现象一、离子的电迁移现象 1.1.电迁移电迁移: :离子在电场作用下的运动。离子在电场作用下的运动。 正离子正离子迁向阴极迁向阴极 负离子负离子迁向阳极迁向阳极 2.特点: Q=Q+Q- 质的量负离子迁出阴极区的物质的量正离子迁出阳极区的物vvQQ 二、离子迁移数二、离子迁移数 某种离子迁移的电量与通过电解质溶液的总电量之比,某种离子迁移的电量与通过电解质溶液的总电量之比,称称为离子迁移数。用为离子迁移数。用t t表示。表示。1ttvvvQQQQQtvvvQQQQQt上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2022-8-4 三、离子电迁移率三、离子
6、电迁移率 1.1.电迁移率:离子在指定溶剂中电场强度为电迁移率:离子在指定溶剂中电场强度为1 1V/mV/m时的时的运动速度。用运动速度。用u u表示,表示, 单位为单位为( (m m S S-1-1)/(V)/(V m m-1-1) =m) =m2 2 S S-1-1 V V-1 -1 。 2.2.u u与与t t关系关系: : t t+ +=u=u+ +/(u/(u+ +u+u- -) , t) , t- -=u=u- -/(u/(u+ +u+u- -) ) 上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2022-8-41Hittorf 法法 在Hittorf迁移管中装入已知浓度
7、的电解质溶液,接通稳压直流电源,这时电极上有反应发生,正、负离子分别向阴、阳两极迁移。 小心放出阴极部(或阳极部)溶液,称重并进行化学分析,根据输入的电量和极区浓度的变化,就可计算离子的迁移数。 通电一段时间后,电极附近溶液浓度发生变化,中部基本不变。 四、测定迁移数的方法四、测定迁移数的方法 希托夫法,界面移动法希托夫法,界面移动法上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2022-8-4Hittorf 法中必须采集的数据:1. 通入的电量,由库仑计中称重阴极质量的增加而得,例如,银库仑计中阴极上有0.0405 g Ag析出,14()0.0405 g /107.88 g mol
8、3.754 10 mol n电2. 电解前含某离子的物质的量n(起始)。3.电解后含某离子的物质的量n(终了)。4.写出电极上发生的反应,判断某离子浓度是增加了、减少了还是没有发生变化。5.判断离子迁移的方向。上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2022-8-4反应后反应消耗反应前迁出反应后反应产生反应前迁出物料衡算nnnnnnnn :量发生电极反应的物质的质的量阳离子迁出阳极区的物t量发生电极反应的物质的质的量阴离子迁出阴极区的物t 离子迁移数计算上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2022-8-4例题:在Hittorf 迁移管中,用Cu电极电解已知浓
9、度的 溶液。通电一定时间后,串联在电路中的银库仑计阴极上有 析出。阴极部溶液质量为 ,据分析知,在通电前其中含 ,通电后含 。4CuSO0.0405 g Ag(s)36.434 g4CuSO 1.1276 g4CuSO 1.109 g试求 和 的离子迁移数。2+Cu24SO上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2022-8-4解法1:先求 的迁移数,以 为基本粒子,已知:2+Cu2+12Cu1142141212( CuSO )79.75 g mol()0.0405 g/107.88 g mol3.754 10 mol()=1.1276 g/79.75 g mol1.4139
10、10 mol()1.109 g/79.75 g mol1.3906 10 molMnnn电始终阴极上 还原,使 浓度下降2+Cu2+Cu2+1122CueCu(s) 迁往阴极,迁移使阴极部 增加,2+Cu2+Cu4()1.424 10 moln求得 迁2+()(Cu)0.38()ntn迁电24(SO)10.62tt 上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2022-8-4(nnn终) (始)迁)2-4(SO )0.62()ntn迁)电解法2 先求 的迁移数,以 为基本粒子。2-41SO22-4SO 阴极上 不发生反应,反应不会使阴极部 离子的浓度改变。电解时 迁向阳极,迁移使阴
11、极部 减少。2-4SO2-4SO2-4SO2-4SO (moln-4求得迁)=2.33 1010.38tt 上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2022-8-4解法3:先求 的迁移数,以 为基本粒子。2+Cu2+Cu14()0.0405 g/(107.88 g mol )1.8771 1o20 m ln电14(CuSO )159.62 g molM已知 13()1.109 g/159.62 g mol6.9476 10 moln终13()1.1276 g/159.62 g mol7.0643 10 moln始()()()()nnnn终始迁电5()7.10 10 moln迁2
12、+()(Cu)0.38()ntn迁电10.38tt 上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2022-8-4如果分析的是阳极部的溶液,基本计算都相同,只如果分析的是阳极部的溶液,基本计算都相同,只是离子浓度变化的计算式不同。是离子浓度变化的计算式不同。()()()()nnnn终始电迁(2) 阳极部先计算 迁移数,阳极部 不发生反应, 迁入。24SO24SO24SO()()()nnn终始迁(1)阳极部先计算 的迁移数,阳极部Cu氧化成 ,另外 是迁出的,2+Cu2+Cu2+Cu上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2022-8-4 在界移法的左侧管中先放入 溶液
13、至 面,然后小心加入HCl溶液,使 面清晰可见。2CdClaaaa2界面移动法通电后, 向上面负极移动, 淌度比 小,随其后,使 界面向上移动。通电一段时间后, 移动到 位置,停止通电。bbaa+H2+Cd+H界移法比较精确,也可用来测离子的淌度。根据毛细管的内径、液面移动的距离、溶液的浓度及通入的电量,可以计算离子迁移数。上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2022-8-4设毛细管半径为 ,截面积r2Ar 与 之间距离为 ,溶液体积 。 aabblVl A 迁移的电量为 ,+HcVLz ez cVF+H的迁移数为:HHz cVFtQ总所迁移的电量 通过的总电量 在这个体积
14、范围内, 迁移的数量为, cVLH上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2022-8-43电动势法 在电动势测定应用中,如果测得液接电势值,就可计算离子的迁移数。 以溶液界面两边都是相同的1-1价电解质为例,2122Pt,H ( ) | HCl() | HCl() | H ,Ptpmm由于HCl浓度不同所产生液接电势 的计算式为jE1j212()ln (21)lnRTmEttFmRTmtFm已知 和 ,测定 ,就可得 和 的值1m2mjEtt上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2022-8-41当某电解质溶液通过当某电解质溶液通过2 法拉第电量时,在阴、阳
15、极上各发生法拉第电量时,在阴、阳极上各发生 ?摩尔的化学反应,若阴、阳离子运动速度相同,阴、阳?摩尔的化学反应,若阴、阳离子运动速度相同,阴、阳离子分别向阳阴极迁移离子分别向阳阴极迁移 ?法拉第电量?法拉第电量2. 用用0.5 法拉第的电量,可以从法拉第的电量,可以从CuSO4溶液中沉淀出溶液中沉淀出 ?gCu。3.电解水产生氧气和氢气时,若外电路通过了电解水产生氧气和氢气时,若外电路通过了0.4mol的电子,则的电子,则:A. 阳极产生阳极产生0.2mol的氧气的氧气 B. 阴极产生阴极产生0.2mol的氧气的氧气C. 阳极产生阳极产生0.2mol的氢气的氢气 D.阴极产生阴极产生0.2mo
16、l的氢气的氢气上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2022-8-47-3 电导率和摩尔电导率电导率和摩尔电导率(电解质溶液的导电能力)(电解质溶液的导电能力) 一、电导一、电导 电阻的倒数,用G表示,G=1/R。单位S或-1 二、二、电导率电导率(电阻率的倒数电阻率的倒数) 1.定义:对具有均匀截面的导体,电导与导体的截面积A成正比,与长度l成反比,即G=A/l,比例系数称为电导率。 或: 两平行板电极相距1m,截面积为1m2的电解质溶液的电导为电导率。 2.单位:Sm-1 3. 与c有关强强电解质:电解质:c Nu or 弱弱电解质:电解质:c对对 影响很小影响很小上一内
17、容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2022-8-4上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2022-8-4影响电导率的因素影响电导率的因素 1 与电解质的本性有关;与电解质的本性有关; 2 温度升高,电导增加;温度升高,电导增加; 3 浓度的影响:先大后小浓度的影响:先大后小上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2022-8-4 三、摩尔电导率三、摩尔电导率 1.定义:在距离1m的平行板电极之间放入1mol电解质溶液的电导叫摩尔电导率,用m表示。 2.单位、计算(推导过程略) 单位:Sm2mol-1 计算:m=/C (注意:C单位为molm-3
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- 北京 化工大学 电导率 ppt 课件
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