1、 三、電化學現象普遍存在三、電化學現象普遍存在(a) (a) i i i i i i為帶電荷粒子為帶電荷粒子 相間自發轉移相間自發轉移(b) (b) 相界面存在過剩電荷相界面存在過剩電荷 界面電位差界面電位差(c) (c) 自然界普遍存在水自然界普遍存在水 電解質溶液電解質溶液電化學勢電化學勢 electrochemical potentialgi = i - i + zie0( - )平衡時：平衡時： i + zie0 = i + zie0 兩相間建立平衡電勢兩相間建立平衡電勢ii恒溫恒壓下荷電粒子恒溫恒壓下荷電粒子i從從 相轉移到相轉移到 相相電極材料電極材料/電解質電解質zn|zn2+,

2、 so42-pt|h2,h+fe|fe3o4|fe2o3|水溶液水溶液電極材料電極材料/電解質電解質zn|zn2+,so42-,pt|h2,h+fe|fe3o4|fe2o3|水溶液水溶液傳遞電荷傳遞電荷氧化或還原反應氧化或還原反應的地點的地點“半電池半電池”electrode (electrochemical）reaction特殊的異相氧化還原反應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氧化和還原反應分別在不同的地點進行electrode (electrochemical）reaction特殊的異相氧化還原反應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氧化和還原反

3、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電場的強度和方向可改變反應的活化能和速度活化能和速度電化學裝置電化學裝置(electrochemical device)電池電池(cell)(cell)電電( (化學化學) )池池原電池原電池 (primary cell)體系自發地將本身的化學能變為電能體系自發地將本身的化學能變為電能(g0) 鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池 (1860年年-)ieepb2+pbso4-2epbpb2+pbso4+2epbo2h2o h+so4=so4= h+硫酸硫酸 放放 電電 (對外作功對外作功)正極正極負極負極 鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池 (1860年年-)eepb2+p

4、bso4 +2epbpb2+pbso4 -2epbo2h2o h+so4=so4= h+硫酸硫酸充充 電電 (吸收電能吸收電能)正極正極負極負極正極反應正極反應pbo2+h2so4+2h+2e pbso4+2h2ored ox負極反應負極反應pb+h2so4 pbso4+2h+2eoxred電池總反應電池總反應pb+pbo2+2h2so4 2pbso4+2h2o(對外反應對外反應)放電放電充電充電(吸收電能吸收電能)電化學裝置電化學裝置(electrochemical device)電化學裝置需要滿足：電化學裝置需要滿足：至少包括一對分區進行至少包括一對分區進行( (成對存在成對存在) )的電

5、極的電極反應。在電解質溶液中，不同電荷的離子反應。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。子由陽極往陰極的定向移動。pb2+pbso4 -2eeepb2+pbso4 +2epbpbo2h2o h+so4=so4= h+硫酸硫酸正極正極負極負極電極的名稱和過程電極的名稱和過程電電 極極陽極陽極 anode陰極陰極 cathode 反反 應應電解池電解池原電池原電池驅向離子驅向離子氧氧 化化正極、電勢高正極、電勢高負極、電勢低負極、電勢低陰離子陰離子 anion 還還 原原負極、電勢低負極、電勢低 正極、電勢高

6、正極、電勢高陽離子陽離子 cation電化學研究重點電化學研究重點物理化學物理化學固態電化學固態電化學光電化學光電化學生物電化學生物電化學結構化學結構化學量子化學量子化學統計力學統計力學溶液電化學溶液電化學(電解質溶液電解質溶液)平衡態電化學平衡態電化學熱力學熱力學電極過程電極過程界界(表表)面電化學面電化學動力學動力學電化學基礎研究電化學基礎研究平衡態電化學平衡態電化學電極過程電極過程界界(表表)面電化學面電化學固態電化學固態電化學光電化學光電化學生物電化學生物電化學應用電化學領域應用電化學領域電池、電解電池、電解電鍍、腐蝕電鍍、腐蝕電加工、電泳電加工、電泳電分析、傳感器電分析、傳感器.電極

7、的名稱和過程電極的名稱和過程電電 極極陽極陽極 anode陰極陰極 cathode 反反 應應電解池電解池原電池原電池驅向離子驅向離子氧氧 化化正極、電勢高正極、電勢高負極、電勢低負極、電勢低陰離子陰離子 anion 還還 原原負極、電勢低負極、電勢低 正極、電勢高正極、電勢高陽離子陽離子 cationqfzmkqw1q- 反應電量反應電量n-摩爾數，摩爾數，z-反應電子計數量，反應電子計數量，f-法拉弟常數（法拉弟常數（1891年）年）qnzf 法拉弟常數法拉弟常數 f (1891年年)f = 6.023 1023 電子電子/mol 1.602 10-19 庫侖庫侖/電子電子 = 96487

8、 庫侖庫侖/mol 96500 c /mol 法拉弟定律的幾個要點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電和化學反應相互作用的定量關系q = nzf法拉弟定律的幾個要點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、外界條件的影響不受電極、外界條件的影響陰極陰極陽極陽極（隋性）（隋性）銀陰極銀陰極銀陽極銀陽極電解精煉電解精煉cl2agfe2+na+h+cl-oh-ag+h+no3-ag+fe+h+br+oh-ag+br2h2e-e-ii陰極陰極陰極陰極隋性隋性惰性惰性 (1) nacl (2) agno3(3) febr3

9、(1) 陰極上陰極上: h+e-1/2h2氣體產物氣體產物 陽極上陽極上: cl- 1/2cl2+e-(2) 陰極上陰極上: ag+e-ag固體產物固體產物 陽極上陽極上: agag+e-(3) 陰極上陰極上: fe3+e-fe2+溶液產物溶液產物 陽極上陽極上: br- 1/2br2+e-法拉弟定律的幾個要點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）適用于多個電化學裝置的多個反應（串聯）陰極陰極陽極陽極銀陰極銀陰極銀陽極銀陽極na+h+cl-oh-e-

10、ih2cl2ag+h+no3-ag+age-iag+法拉弟定律的幾個要點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）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）適用于單個電化學裝置的多個反應（并聯）h+oh-e-ih2h+no3-ag+age-iag+oh-no3-ag+o2銀陰極銀陰極銀陽極銀陽極ag+ + e = agh+ + e = 1/2 h2電流效率電流效率%100實際電量理論電量%100理論產物質量實際產物

11、質量（一定物質量）（一定物質量）（一定電量）（一定電量）電化學研究重點電化學研究重點物理化學物理化學固態電化學固態電化學光電化學光電化學生物電化學生物電化學結構化學結構化學量子化學量子化學統計力學統計力學溶液電化學溶液電化學(電解質溶液電解質溶液)平衡態電化學平衡態電化學熱力學熱力學電極過程電極過程界界(表表)面電化學面電化學動力學動力學11-3. 電導、電導率、電導、電導率、摩爾電導率、摩爾電導率、極限摩爾電導率極限摩爾電導率z區帶電泳分離過程區帶電泳分離過程（1）（2）（3）（1）（2）（3） 電子導體電子導體 離子導體離子導體導電機制導電機制自由電子自由電子 陰、陽離子陰、陽離子帶電粒子

12、帶電粒子單一單一多種多種帶電荷量帶電荷量單一單一多種（價態）多種（價態）相互作用相互作用不變不變變（濃度）變（濃度）化學變化化學變化無無有（電極反有（電極反應）應）溫度影響溫度影響 t升高、升高、r升高升高 t升高、升高、r降低降低a+x*u$qznwkshpemaj7g4c1z)w&t!pymvjrgocl9i6e3b0y(v%r#oxltiqfnbk8g5d2a-x*u$qznvkshpdmaj7f4c0z)w&s!pymujrfocl9h6e3b+y(v%r#owltiqenbk8g5d1a-x*t$qznvksgpdmai7f4c0z)v&s!pxmujrfock9h6e2b+y(u%

13、rzowlthqenbj8g4d1a-w*t$qynvksgpdlai7f3c0z)v&s#pxmuirfock9h5e2b+x(u%rzowkthqembj8g4d1z-w*t!qynvjsgodlai6f3c0y)v%s#pxluirfnck8h5e2a+x(u$rzowkthpembj7g4d1z-w&t!qymvjsgodl9i6f3b0y)v%s#oxluiqfnck8h5d2a+x*u$rznwkshpemaj7g4c1z)w&t!pymvjrgodl9i6e3b0y(v%s#oxltiqfnbk8h5d2a-x*u$qznwkshpdmaj7f4c1z)w&s!pymujrgoc

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