1、電化學基本概念第1頁，共37頁，2022年，5月20日，19點4分，星期四第2頁，共37頁，2022年，5月20日，19點4分，星期四第3頁，共37頁，2022年，5月20日，19點4分，星期四 三、電化學現象普遍存在(a) i i i為帶電荷粒子 相間自發轉移(b) 相界面存在過剩電荷 界面電位差(c) 自然界普遍存在水 電解質溶液第4頁，共37頁，2022年，5月20日，19點4分，星期四電化學勢 Electrochemical PotentialGi = i- i + Zie0( - )平衡時： i + Zie0 = i + Zie0 兩相間建立平衡電勢恒溫恒壓下荷電粒子i從相轉移到相第

2、5頁，共37頁，2022年，5月20日，19點4分，星期四電極（Electrode)電極材料/電解質Zn|Zn2+, SO42-Pt|H2,H+Fe|Fe3O4|Fe2O3|水溶液第6頁，共37頁，2022年，5月20日，19點4分，星期四第7頁，共37頁，2022年，5月20日，19點4分，星期四電極（Electrode)電極材料/電解質Zn|Zn2+,SO42-,Pt|H2,H+Fe|Fe3O4|Fe2O3|水溶液傳遞電荷氧化或還原反應的地點“半電池”第8頁，共37頁，2022年，5月20日，19點4分，星期四電極（電化學）反應Electrode (Electrochemical）Reac

3、tion特殊的異相氧化還原反應氧化和還原反應分別在不同的地點進行第9頁，共37頁，2022年，5月20日，19點4分，星期四第10頁，共37頁，2022年，5月20日，19點4分，星期四電極（電化學）反應Electrode (Electrochemical）Reaction特殊的異相氧化還原反應氧化和還原反應分別在不同的地點進行電場的強度和方向可改變反應的活化能和速度第11頁，共37頁，2022年，5月20日，19點4分，星期四電化學裝置(Electrochemical Device)電池(Cell)電(化學)池原電池 (Primary Cell)體系自發地將本身的化學能變為電能(G0)第12

4、頁，共37頁，2022年，5月20日，19點4分，星期四 鉛酸蓄電池 (1860年-)IeePb2+PbSO4-2ePbPb2+PbSO4+2ePbO2H2O H+SO4=SO4= H+硫酸 放 電 (對外作功)正極負極第13頁，共37頁，2022年，5月20日，19點4分，星期四 鉛酸蓄電池 (1860年-)eePb2+PbSO4 +2ePbPb2+PbSO4 -2ePbO2H2O H+SO4=SO4= H+硫酸充 電 (吸收電能)正極負極第14頁，共37頁，2022年，5月20日，19點4分，星期四正極反應PbO2+H2SO4+2H+2e PbSO4+2H2ORed Ox負極反應Pb+H2

5、SO4 PbSO4+2H+2eOxRed電池總反應Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O(對外反應)放電充電(吸收電能)第15頁，共37頁，2022年，5月20日，19點4分，星期四電化學裝置(Electrochemical Device)電化學裝置需要滿足：至少包括一對分區進行(成對存在)的電極反應。在電解質溶液中，不同電荷的離子作不同方向的定向遷移。在外線路中，電子由陽極往陰極的定向移動。第16頁，共37頁，2022年，5月20日，19點4分，星期四Pb2+PbSO4 -2eeePb2+PbSO4 +2ePbPbO2H2O H+SO4=SO4= H+硫酸正極負極第17頁，共3

6、7頁，2022年，5月20日，19點4分，星期四電極的名稱和過程電 極陽極 Anode陰極 Cathode 反 應電解池原電池驅向離子氧 化正極、電勢高負極、電勢低陰離子 Anion 還 原負極、電勢低 正極、電勢高陽離子 Cation第18頁，共37頁，2022年，5月20日，19點4分，星期四電化學研究重點物理化學固態電化學光電化學生物電化學結構化學量子化學統計力學溶液電化學(電解質溶液)平衡態電化學熱力學電極過程界(表)面電化學動力學第19頁，共37頁，2022年，5月20日，19點4分，星期四電化學基礎研究平衡態電化學電極過程界(表)面電化學固態電化學光電化學生物電化學應用電化學領域電

7、池、電解電鍍、腐蝕電加工、電泳電分析、傳感器.第20頁，共37頁，2022年，5月20日，19點4分，星期四電極的名稱和過程電 極陽極 Anode陰極 Cathode 反 應電解池原電池驅向離子氧 化正極、電勢高負極、電勢低陰離子 Anion 還 原負極、電勢低 正極、電勢高陽離子 Cation第21頁，共37頁，2022年，5月20日，19點4分，星期四11-2 法拉弟定律Faraday law (1834年)Q- 反應電量n-摩爾數，Z-反應電子計數量，F-法拉弟常數（1891年）第22頁，共37頁，2022年，5月20日，19點4分，星期四第23頁，共37頁，2022年，5月20日，19

8、點4分，星期四法拉弟常數 F (1891年)F = 6.0231023 電子/mol 1.60210-19 庫侖/電子 = 96487 庫侖/mol 96500 c /mol 第24頁，共37頁，2022年，5月20日，19點4分，星期四法拉弟定律的幾個要點1. 電和化學反應相互作用的定量關系F是基本物理常數之一Q = nZF第25頁，共37頁，2022年，5月20日，19點4分，星期四法拉弟定律的幾個要點1. 電和化學反應相互作用的定量關系2. 不受電極、外界條件的影響第26頁，共37頁，2022年，5月20日，19點4分，星期四陰極陽極（隋性）銀陰極銀陽極電解精煉Cl2AgFe2+Na+H

9、+Cl-OH-Ag+H+NO3-Ag+Fe+H+Br+OH-Ag+Br2H2e-e-ii陰極陰極隋性惰性 (1) NaCl (2) AgNO3(3) FeBr3第27頁，共37頁，2022年，5月20日，19點4分，星期四(1) 陰極上: H+e-1/2H2氣體產物 陽極上: Cl- 1/2Cl2+e-(2) 陰極上: Ag+e-Ag固體產物 陽極上: AgAg+e-(3) 陰極上: Fe3+e-Fe2+溶液產物 陽極上: Br- 1/2Br2+e-第28頁，共37頁，2022年，5月20日，19點4分，星期四法拉弟定律的幾個要點1. 電和化學反應相互作用的定量關系2. 不受電極、外界條件的影

10、響3. 適用于多個電化學裝置的多個反應（串聯）第29頁，共37頁，2022年，5月20日，19點4分，星期四陰極陽極銀陰極銀陽極Na+H+Cl-OH-e-iH2Cl2Ag+H+NO3-Ag+Age-iAg+第30頁，共37頁，2022年，5月20日，19點4分，星期四法拉弟定律的幾個要點1. 電和化學反應相互作用的定量關系2. 不受電極、外界條件的影響3. 適用于多個電化學裝置的多個反應（串聯）4. 適用于單個電化學裝置的多個反應（并聯）第31頁，共37頁，2022年，5月20日，19點4分，星期四H+OH-e-iH2H+NO3-Ag+Age-iAg+OH-NO3-Ag+O2銀陰極銀陽極Ag+

11、 + e = AgH+ + e = 1/2 H2第32頁，共37頁，2022年，5月20日，19點4分，星期四電流效率（一定物質量）（一定電量）第33頁，共37頁，2022年，5月20日，19點4分，星期四電化學研究重點物理化學固態電化學光電化學生物電化學結構化學量子化學統計力學溶液電化學(電解質溶液)平衡態電化學熱力學電極過程界(表)面電化學動力學第34頁，共37頁，2022年，5月20日，19點4分，星期四如何比較、測量和認識不同電解質溶液的導電能力11-3. 電導、電導率、摩爾電導率、極限摩爾電導率第35頁，共37頁，2022年，5月20日，19點4分，星期四XYZXYZXYZXYZX + Y + ZXYZ區帶電泳分離過程逆流聚