电化学日威导图

物理化学电化学，电化学电化学是研究电能和化学能之间相互转化及其规律的科学，如热力学可逆过程：由一系列非常接近于平衡状态所组成，中间 每一步都可以向相反的方向进行而在环境中不留 下任何”痕迹”的过程。

电化学电化学是研究电能和化学能之间相互转化及其规律的科学

• 可逆电池与可逆电极
  • 热力学可逆过程
    • 由一系列非常接近于平衡状态所组成，中间 每一步都可以向相反的方向进行而在环境中不留 下任何”痕迹”的过程。
  • 组成可逆电池的必要条件
  • 可逆电极
    • 可逆电极
      • 只有一个相界面的电极， 主要包括金属电极和气体电极
    • 第二类电极
      • 有两个相界面的电极，主要包括难溶盐电 极和难溶氧化物电极
  • 电池的表示方法及电池的设计
    • 1. 左边为负极，发生氧化作用；右边为正极，发生 还原作用。 2. “|”表示相界面；“||”表示盐桥； “┆”表示 半透膜。 3. 注明温度、物态、气体压力和溶液浓度或活度。 4. 气体电极和氧化还原电极要写出导电的惰性电极， 通常是铂电极。 5. 各相的排列顺序与电池中实际接触顺序相同。
  • 电池反应为非氧化还原反应
    • 引入某个离子(或物质）的氧化态(或还原态） 作为电对。
  • 电动势的测定
    • 在电动势的测定中，通常使用可逆Weston standard cell
• 可逆电池热力学
• 电动势
  • 接触电势
    • 当两种金属接触时，在界面上产生 的电势差，通常称为接触电势(Contact potential)
      • 液体接界电势
        • 在两种含有不同溶质的溶液界面上， 或者两种溶质相同而溶液浓度不同的溶 剂界面上，存在着微小的电位差，称为 液体接界电势(liquid junction potential) (亦称为扩散电势 diffusion potential)
  • 电动势的产生
    • 盐桥
  • 可逆电池电动势的计算
  • 电极电势
  • 浓差电池
• 电动势测定的应用
  • 电动势测定的应用
  • 判断氧化还原的方向
  • 求热力学函数的变化值
  • 测平均活度系数
  • 电势pH图
    • 在保持温度和离子浓度为定值的情况下，将电极电 势与pH值的函数关系在图上用一系列曲线表示出来，这 种图就称为电势-pH图
• 极化作用
  • 概念 当电极上无电流通过时，电极处于平衡状态， 这时的电极电势分别称为阳极平衡电势 和阴 极平衡电势 在有电流通过时，随着电极上电流密度的增加， 电极实际分解电势值对平衡值的偏离也愈来愈大，这 种对平衡电势的偏离称为电极的极化
  • 极化曲线 超电势或电极电势与电流密度之间的关系曲线称为极化曲线，极化曲线的形状和变化规 律反映了电化学过程的动力学特征
  • 电极反应
    • 概述 原则上讲：凡能放出电子的氧化反应都可能在阳 极上发生；凡能取得电子的还原反应都可能在阴极上 发生。 对于在阳极、阴极都有多种反应可能发生的情况 下，电解时：阳极上优先发生极化电极电势最低的电 极反应；阴极上优先发生极化电极电势最高的电极反 应
• 金属的腐蚀与防护
  • 金属腐蚀分两类
    • 化学腐蚀：金属表面与介质如气体或非电解质 液体等因发生化学作用而引起的腐蚀，称为化学腐蚀。 化学腐蚀作用进行时无电流产生。 电化学腐蚀：金属表面与介质如潮湿空气或电 解质溶液等，因形成微电池，金属作为阳极发生氧化 而使金属发生腐蚀。这种由于电化学作用引起的腐蚀 称为电化学腐蚀
  • 金属的防腐
    • 非金属防腐：在金属表面涂上油漆、搪瓷、塑 料、沥青等，将金属与腐蚀介质隔开金属保护层：在需保护的金属表面用电镀或化 学镀的方法镀上Au，Ag，Ni，Cr，Zn，Sn等金属， 保护内层不被腐蚀
    • 电化学保护
    • 加缓蚀剂：在可能组成原电池的体系中加缓蚀剂，改变介质的性质，降低腐蚀速度制成耐蚀合金：在炼制金属时加入其它组分，提高耐蚀能力。如在炼钢时加入Mn，Cr等元素制成不锈钢
• 强电解质溶液理论简介
  • Debye-Huckel离子互吸理论
  • Onsager电导理论
    • 由于每个离子周围都有一个离子氛，在外电场作用下，正负离子作逆向迁移，原来的离子氛要拆散，新离子氛需建立，这里有一个时差，称为弛豫时间
  • 电解质溶液的活度及活度系数
  • 平均活度和平均活度系数
  • 离子强度和Debye-Huckel极限公式
    • 1921年，Lewis提出了离子强度（ionic strength）的概念。当浓度用质量摩尔浓度表示时，离子强度 I等于
  • 德拜休克尔极限定律
    • 德拜-休克尔根据离子氛的概念，并引入若干 假定，推导出强电解质稀溶液中离子活度系数 的 计算公式，称为德拜-休克尔极限定律。
• 电导的测定及应用
  • 电导的测定
  • 计算
    • 电导测定的应用
    • 难溶盐溶解度测定
    • 弱电解质电离度和离解常数的计算
  • 电导滴定
    • 在滴定过程中，离子浓度不断变化，电导 率也不断变化，利用电导率变化的转折点，确 定滴定终点。电导滴定的优点是不用指示剂， 对有色溶液和沉淀反应都能得到较好的效果， 并能自动记录
• Kohlrausch离子独立运动定律
  • 在无限稀释的溶液中，每一种离子对电解质 摩尔电导率的独立贡献不受其他离子的影响。
• 导体、电导率、摩尔电导率
  • 导体
    • 表示导体导电能力大小的物理量，是电阻的倒数
  • 电导率
  • 摩尔电导率
    • 在相距为单位距离的两个平行电导电极之间， 放置含有1摩尔电解质的溶液，这时溶液所具有的电 导称为摩尔电导率
  • 电导池常数
  • 子主题
  • 摩尔电导率与浓度的关系
• 常用基本概念
  • 原电池
    • 将化学能转化成电能
      • 正极：即阴极(Cathode)，发生 还原反应
      • 负极：即阳极(Anode)，发生氧化反应
  • 电解池
    • 将电能转化成化学能
      • 正极：即阳极，发生氧化反应
      • 负极：即阴极，发生还原反应
  • 电流效率
  • M.Faraday's Law
    • 1.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。
    • 2.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。
    • 应用
      • 1. 该定律在任何温度、任何压力下均可以 使用，没有什么限制条件
      • 2. 库仑计（实验室通常使用银库仑计）
      • 3.用于常见的计算