物化：电化学

大学的复习必备电化学思维导图分享！这一份思维导图囊括了金属的腐蚀与防护、电解池和原电池三大板块的内容，并且还配有相关图例，内容详实，条理清晰，值得学习。

电化学定义：电化学是关于电子导电相(金属)与离子导电相(电解质及其溶液)之间的界面上所发生的界面效应(微观)，是关于电能与化学能相互转变的科学(宏观)。对这一概念的涵义在学了电化学的全部内容后可以有一个较深刻的理解。在日常生活实践中，电化学现象经常遇到。

• 1. 电化学基本概念
  • 导体分类
    • 电子导体或第一类导体，如金属、石墨、某些金属氧化物（如PbO2）、金属碳化物（如WC）等
    • 第二类导体称为离子导体。如电解质溶液，熔融电解质及固体电解质。
  • 原电池与电解质
    • 将电能转换为化学能的过程称为电解，相应的装置即电解质
    • 而将化学能转换为电能的装置成为原电池。
    • 电化学中把电极上进行的有电子得失的化学反应成为电极反应。两个电极反应的总和即为电池反应。同时规定，电势高的称为正极，电势低的称为负极电流从正极流向负极，电子从负极流向正极：发生还原作用的称为阴极。发生氧化作用的称为阳极。
  • 法拉第定律
    • 1.电解过程中两电极上产生或消耗的物质的量与通入的电量成正比
    • 2.若将几个电解池串联，通入相同的点量后，在各电极上发生反应的物质的量等同，析出物质的质量与其摩尔质量成正比。
  • 离子的电迁移率和迁移数
    • 电迁移的存在是电解质溶液导电的必要条件。在外电场作用下，电解质溶液中正、负离子发生定向移动的现象称为离子的电迁移现象。
• 2. 电导率和摩尔电导率
  • 电导、电导率、摩尔电导率的定义
    • 电导是描述导体导电能力大小的物理量，以G表示，定义为电阻R的倒数，即G=1/R，电导的单位为S
    • 导体的电导与截面积As成正比，与长度l成反比，比例系数为k，称为电导率
    • 某一定浓度电解质溶液的摩尔电导率Λm定义为该溶液的电导率与其浓度之比，即Λm=k/c摩尔电导率的单位为S·m2·mol-1
  • 电导和电导率的测定
    • 由于电导是电阻的倒数，所以测量电解质溶液的电导实际上就是测量其电阻。（测量电阻时，可利用惠斯通电桥）
    • 电导率：k=1/Rx·Kcell
  • 电导率和摩尔电导率与浓度的关系
  • 离子独立运动定律
    • 在无线稀释溶液中，例子彼此独立运动，互不影响，无限稀释电解质的摩尔电导率等于无限稀释时阴，阳离子的摩尔电导率之和，即柯尔劳施离子独立运动定律
• 3. 强电解质溶液的活度
  • 离子的平均活度和平均活度因子
  • 离子互吸理论简介
  • 离子强度和德拜—休克尔极限公式
• 4. 可逆电池和电池电动势
  • 电池反应和电池图示法
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  • 可逆电池
    • （1）电池反应必须为可逆反应
    • （2）可逆电池在充放电时无热功转化，电池通过的电流必须无限小，充、放电时阻力与动力之差为一无限小量，电池反应始终在接近平衡状态下进行。
  • 电池电动势及其测定方法
    • 波根多夫对消法：原理是用一个方向相反但数值相同的电动势对抗待测电池的电动势，使电路中无电流通过。
  • 韦斯登标准电池
    • 是一个高度可逆的电池。
• 5. 原电池热力学
  • 能斯特方程
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• 6. 电极电势和电极种类
  • 电极种类
    • 第一类电极
      • 1.金属电极和卤素电极 2.氢电极 3.氧电极
    • 第二类电极
      • 1.金属难溶盐电极 2金属—难溶氧化物电极
    • 氧化还原电极
• 7. 原电池的设计
  • 1.根据氧化数的变化，确定氧化—还原对（必要时可在方程式两边加同一物质)
  • 2.由氧化—还原对确定可逆电极，确定电解质溶液并设计成可逆电池（双液电池必须加盐桥）
  • 3.检查所设计电池反应是否与原反应吻合
• 8. 不可逆电极过程
  • 分解电压
    • E（实际）=E（理论）+ηa+ηc+IRo
  • 电极极化和超电势
    • 电流通过电极时，电极电势偏离平衡电极电势的现象称为电极的极化。某一电流密度下的电极电势与其平衡电极电势之差的绝对值称为超电势。
  • 电解过程的电极反应：阴极上发生还原反应，发生还原的物质一般为：1.金属离子2.氢离子；阳极上发生氧化反应发生氧化的物质通常有：1.阴离子如：Cl离子、OH离子等2.阳极本身发生氧化。
• 9. 电化学腐蚀和金属防护
  • 电化学腐蚀
    • （1）金属表面上的不同区域或不同金属在腐蚀介质中存在着电极电势差（2）具有电极电势差的两电极处于短路状态（3）金属两极都处于电解质溶液中
  • 金属防护
    • 1.在金属表面涂敷各种保护层2.加缓蚀剂3.电化学保护4.制成耐蚀合金