化工电解质PPT讲稿.ppt

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1、化工电解质第1页，共39页，编辑于2022年，星期五第一类导体又称电子导体，如金属、石墨等，自由电子作定向移动而导电。8.1 离子的迁移离子的迁移1.电解质溶液的导电第二类导体又称离子导体，如电解质溶液、熔融电解质等，正、负离子作反向移动而导电。（一）电解质溶液第2页，共39页，编辑于2022年，星期五阴离子迁向阳极，阳极上发生氧化作用阳离子迁向阴极，阴极上发生还原作用在电解池中-+电源电解池+阳阳极极-阴阴极极第3页，共39页，编辑于2022年，星期五在原电池中CuCuSO4溶液阴阴极极负载电阻正极负极ZnZnSO4溶液阳阳极极Danill电池在阴极上发生还原的是在阳极上发生氧化的是第4页，

2、共39页，编辑于2022年，星期五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。原电池和电解池 实现电能与化学能的转化，既需要电解质溶液离子的定向移动，又需要电极上发生电化学反应。第5页，共39页，编辑于2022年，星期五正极、负极电势低的极称为负极，电子从负极流向正极。负极：电势高的极称为正极，电流从正极流向负极。正极：第6页，共39页，编辑于2022年，星期五阴极、阳极发生还原作用的极称为阴极。阴极：(Cathode)(Cathode)发生氧化作用的极称为阳极。阳极：(Anode)(Anode)在原电池中，阴极是正极；在电解池中，阴极是负极。在原

3、电池中，阳极是负极；在电解池中，阳极是正极。第7页，共39页，编辑于2022年，星期五2.Faraday电解定律 Faraday 归纳了多次实验结果，于1833年总结出了电解定律 在电极界面上发生化学变化物质的质量 与通入的电荷量成正比。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，第8页，共39页，编辑于2022年，星期五1 mol电子的电荷量称为Faraday库伦。称为1法拉第，以F表示Faraday电解定律数学表达式：第9页，共39页，编辑于2022年，星期五例题：通电于 溶液，电流强度 求：通入电荷量 通电时间 阳极上放出氧气的质

4、量阴极上析出已知 第10页，共39页，编辑于2022年，星期五解解1 1若电极反应表示为阴极阳极第11页，共39页，编辑于2022年，星期五3.离子的迁移数离子的电迁移现象离子迁移数第12页，共39页，编辑于2022年，星期五 设想在两个惰性电极之间有想象的平面AA和BB，将溶液分为三个部分。假定未通电前，各部均含有正、负离子各5 mol，分别用+、-号代替。设离子都是一价的，当通入 4 mol 电子的电量时，阳极上有 4 mol 负离子氧化，阴极上有 4 mol正离子还原。两电极间正、负离子要共同承担4 mol电子电量的运输任务。第13页，共39页，编辑于2022年，星期五1设正、负离子迁移

5、的速率相等，则导电任务各分担2 mol，在假想的AA，BB平面上各有2 mol正、负离子逆向通过。当通电结束，阴、阳两极部溶液浓度相同，但比原溶液各少了2 mol而中部溶液浓度不变。第14页，共39页，编辑于2022年，星期五2设正离子迁移速率是负离子的三倍，则正离子导3 mol电量，负离子导1 mol电量。在假想的AA,BB平面上有3 mol正离子和1 mol负离子逆向通过。通电结束，阳极部正、负离子各少了3 mol，阴极部只各少了1 mol，而中部溶液浓度仍保持不变。第15页，共39页，编辑于2022年，星期五离子电迁移的规律：1.向阴、阳两极迁移的正、负离子物质的量总和恰好等于通入溶液的

6、总电量。如果正、负离子荷电量不等，情况就要复杂一些。第16页，共39页，编辑于2022年，星期五迁移数在数值上还可表示为：负离子应有类似的表示式。如果溶液中只有一种电解质，则：离子迁移数的定义电迁移率的数值与离子本性、电位梯度、溶剂性质、温度等因电迁移率的数值与离子本性、电位梯度、溶剂性质、温度等因素有关，可以用界面移动法测量。素有关，可以用界面移动法测量。第17页，共39页，编辑于2022年，星期五7.2 电解质溶液的电导电导、电导率、摩尔电导率电导率、摩尔电导率与浓度的关系离子独立移动定律和离子的摩尔电导率电导测定的一些应用第18页，共39页，编辑于2022年，星期五电导、电导率、摩尔电导

7、率电导（electric conductance）电导是电阻的倒数 电导 与导体的截面积成正比，与导体的长度成反比.电导的单位为 或 电导池常数 单位是 第19页，共39页，编辑于2022年，星期五电导率（electrolytic conductivity）因为比例系数 称为电导率。它相当于单位长度、单位截面积导体的电导 电导率的单位是 或 电导率也就是电阻率的倒数：电导率的定义电导率的定义第20页，共39页，编辑于2022年，星期五摩尔电导率（molar conductivity）在相距为单位距离的两个平行电导电极之间，放置含有1 mol电解质的溶液，这时溶液所具有的电导称为摩尔电导率 是含

8、有1 mol电解质的溶液的体积，单位为 ，是电解质溶液的浓度，单位为 。摩尔电导率的位为 第21页，共39页，编辑于2022年，星期五电导测定的装置 电导测定实际上测定的是电阻，常用的Wheatstone电桥如图所示 AB为均匀的滑线电阻，为可变电阻，并联一个可变电容 以便调节与电导池实现阻抗平衡，M为放有待测溶液的电导池，电阻待测 I 是频率1000Hz左右的高频交流电源，G为耳机或阴极示波器。第22页，共39页，编辑于2022年，星期五 接通电源后，移动C点，使DGC线路中无电流通过，如用耳机则听到声音最小，这时D，C两点电位降相等，电桥达平衡。根据几个电阻之间关系就可求得待测溶液的电导。

9、第23页，共39页，编辑于2022年，星期五电导率、摩尔电导率与浓度的关系强电解质溶液的电导率随着浓度的增加而升高。当浓度增加到一定程度后，离子运动速率降低，电导率也降低，如 和KOH溶液。弱电解质溶液电导率随浓度变化不显著，因浓度增加使其电离度下降，粒子数目变化不大，如醋酸。中性盐由于受饱和溶解度的限制，浓度不能太高，如KCl。第24页，共39页，编辑于2022年，星期五电导率与浓度的关系第25页，共39页，编辑于2022年，星期五摩尔电导率与浓度的关系 由于溶液中导电物质的量已给定，都为1mol，所以，当浓度降低时，粒子之间相互作用减弱，正、负离子迁移速率加快，溶液的摩尔电导率必定升高。不

10、同的电解质，摩尔电导率随浓度降低而升高的程度也大不相同。第26页，共39页，编辑于2022年，星期五电解质的 与 c 的关系第27页，共39页，编辑于2022年，星期五离子独立移动定律和离子的摩尔电导率 德国科学家Kohlrausch 根据大量的实验数据，发现了一个规律：在无限稀释溶液中，每种离子独立移动，不受其它离子影响，电解质的无限稀释摩尔电导率可认为是两种离子无限稀释摩尔电导率之和 这就称为Kohlrausch 离子独立移动定律。这样，弱电解质的 可以通过强电解质的 或从表值上查离子的 求得。第28页，共39页，编辑于2022年，星期五离子独立移动定律和离子的摩尔电导率第29页，共39页

11、，编辑于2022年，星期五电导测定的一些应用（1）检验水的纯度纯水本身有微弱的解离 纯水的电导率应为 事实上，水的电导率小于 就认为是很纯的了，有时称为“电导水”，若大于这个数值，那肯定含有某种杂质。普通蒸馏水的电导率约为第30页，共39页，编辑于2022年，星期五(2)计算弱电解质的解离度和解离常数设弱电解质AB解离如下：第31页，共39页，编辑于2022年，星期五将上式改写成 这就是俄籍德国物理化学家Ostwald提出的定律，称为Ostwald稀释定律第32页，共39页，编辑于2022年，星期五（3）测定难溶盐的溶解度难溶盐饱和溶液的浓度极稀，可认为 运用摩尔电导率的公式就可以求得难溶盐饱

12、和溶液的浓度 难溶盐本身的电导率很低，这时水的电导率就不能忽略，所以：的值可从离子的无限稀释摩尔电导率的表中得到第33页，共39页，编辑于2022年，星期五7.4 电解质的平均活度和平均活度因子电解质的平均活度和平均活度因子离子强度第34页，共39页，编辑于2022年，星期五对任意价型电解质第35页，共39页，编辑于2022年，星期五定义：离子平均活度（mean activity of ions）离子平均活度因子（mean activity factor of ions）离子平均质量摩尔浓度（mean molality of ions）第36页，共39页，编辑于2022年，星期五从电解质的 求对1-1价电解质对1-2价电解质第37页，共39页，编辑于2022年，星期五离子强度式中 是离子的真实浓度，若是弱电解质，应乘上电离度。的单位与 的单位相同。从大量实验事实看出，影响离子平均活度因子的主要因素是离子的浓度和价数，而且价数的影响更显著。1921年，Lewis提出了离子强度的概念。当浓度用质量摩尔浓度表示时，离子强度 等于：第38页，共39页，编辑于2022年，星期五 Lewis根据实验进一步指出，活度因子与离子强度的关系在稀溶液的范围内，符合如下经验式 这个结果后来被 理论所证实 第39页，共39页，编辑于2022年，星期五