电化学A公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第七章 电 化 学,Chapter 7 Electrochemistry,电能,化学能,电解,电池,Chapter 7 Electrochemistry,上一张,下一张,回主目录,返回,第1页,第1页,Chapter 7 Electrochemistry,7.0、,Introduction,7.1、,The theory of electrolyte solution,7.2、,Thermodynamically reversible cell and its,electromotive force(E.M.F)measurement,7.3、,Thermodynamic data from reversible,cell e.m.f.s,7.4,、,Thermodynamically reversible,electrode potential,and liquid junction potential,7.,5,、,The design of,reversible cell,7.,6,、,Simple application of E.M.F measurements,7.,7,、,The example of,reversible cell,calculation,7.,8,、,Electrolysis and polarization,上一张,下一张,回主目录,返回,第2页,第2页,Chapter 7 Electrochemistry,7.0、绪论,7.1、电解质溶液理论,7.2、可逆电池及电动势测定,7.3,、,可逆电池热力学,7.,4,、电极电势和液体接界电势,7.,5,、原电池设计,7.,6,、电动势测定应用,7.,7,、计算举例,7.,8,、电解与极化作用,上一张,下一张,回主目录,返回,第3页,第3页,7.0、Introduction,1.A short history of electrochemistry development,2.Some practical(realistic)applications of,electrochemistry,上一张,下一张,回主目录,返回,第4页,第4页,7.0、绪 论,7.0、Introduction,例,：,9,25,日发射“神七,”,飞船上天后动力起源就是,太阳能电池,美国97.10.15发射土星探测卫星“卡西尼”，在太空飞行了7年（.7.20）进入土星大气层。其动力主要来之于太阳能电池,这些电池中电从何而来？磁电？,no,电化学,应用非常广泛，在日常生活应用中例子中，,使我们感受最深莫过于电池。,电池类型 用途,干电池,：手电筒等,太阳能电池,：主要用于航空器，无人看管灯塔,上一张,下一张,回主目录,返回,铅,-,酸蓄电池 汽车、电动自行车、潜艇等,可充电蓄电池,：,高性能,NiH,2,，,手机，照相机，手提计算机等,AgZn,等电池,第5页,第5页,1、电化学发展简史,1.A short history of electrochemistry development,(1)、electric:16吉尔白特（sirwill1am,Gilbert,1544-1603,当初伊丽莎白女皇医生）观测到用毛皮掠过“琥珀”,有吸引其它轻微物体能力，就用“electric”（希腊语“琥珀”）这个,字来描述这一现象。,(2)、电堆现象发觉,：18世纪，意大利医生，解剖学者,伽法尼,（,L.Galvani,17371798）,在解剖青蛙时，偶然发觉把悬有青蛙腿铜钩挂在铁架台上，当蛙腿触及金属台面时，蛙腿发生抽蓄，这就是,伽法尼电堆现象,。,(3)、伏特电池产生：依据伽法尼电堆现象，伏特创造了电堆电池伏特电池，即将不同金属按Cu-Zn-Cu-ZnCu-Zn堆在电解质溶液中，再将两头用导线相连，电堆就能提供恒定电流。,上一张,下一张,回主目录,返回,第6页,第6页,1、电化学发展简史,1.A short history of electrochemistry development,(4)、电化学办法分离金属钠和钾,：戴维（,H.Davy,1778-1829,英国化学家，法拉第老师）利用伏特电池产生电，用,电解办法,成功地从钠、钾氢氧化物中分离出了金属,钠,和,钾,，这标志着化学电源进入实用,Faraday(,1791-1867),英国物理学家和化学家，戴维助手和学生，,他,在老师工作基础上，依据多次试验结果总结出了,法拉第定律,，并且第一次明拟定义了,电解质、电极、,阴极,、阳极、离子、,阴离子,、阳离子这些概念,。并指出,阴极发生还原反应,，,阳极发生氧化反应,。,Faraday,定律产生将电化学这一学科纳入了科学研究。为电化学定量和以后电解工业奠定了理论基础。,上一张,下一张,回主目录,返回,第7页,第7页,1、电化学发展简史,1.A short history of electrochemistry development,(5)、电从何而来？,(5)、,电从何而来？,在伏特创造,电堆伏特电池,后，电从何来变成了讨论论题,。,a、,接触说,伏特本人观点,电流体在,张力,作用下发生流动形成,电流。,（,那时没有“,电压,”、“,电流,”概念，更没有电子概念，发电机是1870年以后才产生）,伏特解释从表面上看与我们今天用电流电压描述电荷移动行为很象（电流体,电荷,，张力,电压,）。,他认为,“,电流体”是物质本身所固有,，同时也没有解释介质作用。,上一张,下一张,回主目录,返回,A,B,第8页,第8页,1、电化学发展简史,1.A short history of electrochemistry development,(5)、电从何而来？,b.“,化学说”,法拉第，奥斯特瓦尔,等化学工作者，他们认为电堆供电必须伴随,金属/溶液,界面上,化学反应,，不然不也许产生电，也就是说“,化学作用产生了电，,电就是化学作用”,（法拉第语）。随后法拉第定律提供了电量与化学反应量之间定量关系。成了化学说无可反驳事实依据。,上一张,下一张,回主目录,返回,第9页,第9页,1、电化学发展简史,1.A short history of electrochemistry development,(5)、电从何而来？,由上述可知，电化学是前人在生产实践中不断摸索、总结出来，现在我们能够对电化学下一个定义：,电化学主要是研究,电能,和,化学能,之间相,互转化及转化过程中相关规律,科学。,电能,化学能,电解,电池,上一张,下一张,回主目录,返回,第10页,第10页,2、电化学应用,2.Simple practical(realistic)applications of electrochemistry,电解,精炼和冶炼有色金属和稀有金属；,电解法制备化工原料；,电镀法保护和美化金属,；,尚有氧化着色等。,电分析,生物电化学,有机化学等,电池 汽车、宇宙飞船、照明、通,讯、生化和医学等方面都要用不同类,型化学电源。,上一张,下一张,回主目录,返回,第11页,第11页,7.1 The theory of electrolyte solution,1.Interpret the conduct electricity mechanism of electrolyte,solution and Faradays law,2.Define ions transference number,3.Define and indicate electric conductance,conductivity,and molar conductivity,4.Define the activity,the activity coefficient,and the mean,activity and the mean activity coefficient of ions in,solution,5.Use the Debye,Hckel limiting law for the mean activity,coefficient,上一张,下一张,回主目录,返回,第12页,第12页,7.1电解质溶液理论,7.1 Theory of electrolyte solution,1、电解质溶液导电机理及法拉第定律。,2、离子迁移数。,3、电导、电导率和摩尔电导率。,4、电解质活度、活度系数、平均活度和平均,活度因子,5,、德拜休克尔极限公式。,第13页,第13页,1,.,解质溶液导电机理,及,法拉第定律,(1)、导体,(conductor),(1)、导体,(conductor),第一类导体,：,电子（空穴）导电,，比如石墨、金属、半导体等。导电时，导体本身不发生化学改变，且,T,，,导电能力,。,第二类导体,：,离子导电,，比如电解质溶液、融盐等。,阴极,，通过电极（还原）反应,取得电子,。,阳极,，在电极上,失去电子,（氧化反应）。,上一张,下一张,回主目录,返回,第14页,第14页,1.,解质溶液导电机理,及,法拉第定律,(2)、,原电池（,Galvanic cell,）,(2)、原电池,（,Galvanic cell）,:,化学能,电能装置,。或者说是利用两极电极反应以产生电流装置,外电路,：,e,导电，电流,i,由正,负，,电子,e,由负,正,内电路：离子导电+电极反应,，阴离子,正极，,阳离子,负极。,上一张,下一张,回主目录,返回,内电路,第15页,第15页,1.,解质溶液导电机理,及,法拉第定律,1.Interpret the conduct electricity mechanism of electrolyte solution and Faradays law,Zn(S)Zn,2+,+2e,-,发生氧化作用，是,阳极,。电子由,Zn,极经外电路流向,Cu,极。,Zn,极电势低，是,负极,。,Zn(,负极,),电极,：,Cu,2+,+2e,-,Cu(S),发生还原作用，是,阴极,。电流由,Cu,极经外电路流向,Zn,极，,Cu,极电势高，是,正极,。,Cu,(,正极,),电极：,(2)、原电池,（,Galvanic cell）,上一张,下一张,回主目录,返回,第16页,第16页,1.,解质溶液导电机理,及,法拉第定律,1.Interpret the conduct electricity mechanism of electrolyte solution and Faradays law,(3)、电解池,：利用,电能,以发生,化学反应,装置，即,电能,化学能,外电路电流方向,：外电源,正极,阳极,阴极,电源,负极,在第二类导体中，导电总量是由,正,、,负,离子,共同承担,阴离子,迁向,阳极,(,Anion,Anode,),；,阳离子,迁向,阴极,(,Cation,Cathode,),，,并分别在,阳极,和,阴极,发生氧化、还原反应。,上一张,下一张,回主目录,返回,第17页,第17页,4、电极(electrode),(1)、,电极命名及作用(The role of,electrodes and the name of electrodes),、电极命名及作用,依据电流或电子流动方向命名,正极：,电势,高,电极称为,正,极，,电流,从,正,极流向,负,极。,负极,：,电势,低,电极称为,负,极，,电子,从,负,极流向,正,极。,依据电极反应氧化还原性命名,阴极：(,Cathode),发生,还原作用,电极称为,阴极,。,阳极：(,Anode),发生,氧化作用,电极称为,阳极,。,在电化学中，对于电极名称，习惯上，原,电池用正极,、,负极,；,电解池,则用,阴极,、,阳极,。,上一张,下一张,回主目录,返回,第18页,第18页,4、电极(electrode),(1)、,电极命名及作用(The role of,electrodes and the name of electrodes),与外电源负极相接，是,负极,。,发生还原反应，是,阴极,。,Cu,2+,+2e,-,Cu(S),电极：,与外电源正极相接，是,正极,。,发生氧化反应，是,阳极,。,Cu(S)Cu,2+,+2e,-,电极：,当一个电池与一外电路相连接时，如何拟定其,电极属性？,上一张,下一张,回主目录,返回,比如下列电池：,第19页,第19页,4、电极(electrode),()、电流效率,()、电流效率,表示式1,表示式2,上一张,下一张,回主目录,返回,理论计算应得量为多少？,第20页,第20页,(5)Faradays law,Faraday,s Law,、在电极界面上发生化学改变,物质质量,与通入,电量,成正比。,、通电于若干个电解池串联线路中，当所取基本粒子,荷电数,相同时，,在各个电极上发生反应物质，其物质量相同,，析出物质质量与其摩尔质量成正比。,比如,上一张,下一张,回主目录,返回,第21页,第21页,(5)Faradays law,1,mol,电子,阴极,1,molAg,+,(AgNO,3,溶液),Ag,1mol(107.868g),沉积在,阴极,上,1,mol,电子,阴极,1,mol(1/2Cu,2+,),(,CuSO,4,溶液中),（,1/2Cu）,1mol(1/263.546g),沉积在,阴极,上,上一张,下一张,回主目录,返回,第22页,第22页,(5)Faradays law,依据法拉第定律，通电于若干串联电解池中，每个电极上析出物质物质量相同，这时，所选取基本粒子,荷电绝对值,必须相同。比如,：,荷一价电,阴极,阳极,荷二价电,阴极,阳极,荷三价电,阴极,阳极,上一张,下一张,回主目录,返回,第23页,第23页,(5)Faradays law,(1),、法拉第常数,在数值上等于1,mol,元电荷电量，已知元电荷电量为1.602210,-19,C,第24页,第24页,(5)Faradays law,(2)、,电量、得失电子数与电极上析出物质,量之间相关系,.,电极反应：,阴极,阳极,取电子得失数为,z,，,通入电量为,Q,，,则电极上发生反应物质量,n,为：,或,电极上发生反应物质质量,m,为：,上一张,下一张,回主目录,返回,第25页,第25页,(5)Faradays law,例题,例题：,通电于 溶液，电流强度 ，,析出 。已知 。,求：,通入电量,；,通电时间 ；,阳极上放出氧气物质量。,第26页,第26页,(5)Faradays law,例题,解法一,.,取基本粒子荷,单位电荷,：即,1/3,Au,1/4O,2,上一张,下一张,回主目录,返回,（依据,Faradays law,）,第27页,第27页,(5)Faradays law,例题,解法二.,基本粒子荷,3个基本电荷,：即,Au,3/4O,2,t,同上,上一张,下一张,回主目录,返回,第28页,第28页,法拉第定律意义,电化学上最早定量基本定律，揭示了,通入电量与析出物质之间定量关系。,该定律,使用没有什么限制条件，,在任何温度、任何压力下均能够使用。,上一张,下一张,回主目录,返回,第29页,第29页,2.离子迁移数(Ions transference number),(1)、为何要讨论离子迁移数,(Why discuss,ions transference number,?),(2),电迁移率,(Ionic mobility),(,3),、迁移数定义,(Define,ions transference number,),(,4),、迁移数测定与计算,(Describe the measurement and,calculation of,ions transference number,),第30页,第30页,2.离子迁移数(Ions transference number),(1)为何要讨论离子迁移数(Why discuss ions transference number?),(1)为何要讨论离子迁移数,无论是原电池还是电解池，在其整个电路中一定涉及到,电子导电,，,离子导电,及,电极反应,。,电极反应：,正极（阴极）,M,z+,+zeM,得到电子，发生还原反应,负极（阳极）,A,Z-,zeA,失去电子，发生氧化反应,离子导电：,Q=Q,+,+Q,-,（I=I,+,+I,-,）,但往往有,Q,+,Q,-,（I,+,I,-,),Why?(),为此，我们要有一个用来衡量溶液中正、负离子所承担导电任务物理量,迁移数,上一张,下一张,回主目录,返回,第31页,第31页,2.离子迁移数,(Describe ions transference number),(2),电迁移率,(Ionic mobility),离子在电场中运动速率用公式表示为：,式中 为电位梯度，百分比系数 和 分别称为正、,负离子,电迁移率，,又称为,离子淌度（,ionic mobility,）,，,即相称于单位电位梯度时离子迁移速率。它单位是。,电迁移率数值与离子本性、溶剂性质、温度等原因相关，能够用界面移动法测量。,上一张,下一张,回主目录,返回,第32页,第32页,2.离子迁移数,(Describe ions transference number),设想在两个,惰性,电极之间有想象平面,AA,和,BB,，,将溶液分为,阳极部,、中部及,阴极部,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,),。,上一张,下一张,回主目录,返回,第33页,第33页,2.离子迁移数,(Describe ions transference number),两电极间正、负离子要共同承担4,mol,电子电量运送任务。,既然离子都是一价，则离子运送电荷数量只取决于离子迁移速度。,上一张,下一张,回主目录,返回,第34页,第34页,2.离子迁移数,(Describe ions transference number),1,设正、负离子迁移速率相等,，则导电任务各分担,2,mol,，,在假想,AA、BB,平面上各有,2,mol,正、负离子逆向通过。,上一张,下一张,回主目录,返回,设离子都是,一价,，当通入,4,mol,电子电量时，,阳极,上有,4,mol,负离子,氧化,，,阴极上有4,mol,正离子还原,。,第35页,第35页,2.离子迁移数,(Describe ions transference number),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,。,Why?,第36页,第36页,2.离子迁移数,(Describe ions transference number),2假设正离子迁移速率是负离子三倍，,，则,正离子,导,3,mol,电量，,负离子,导,1,mol,电量。在假想,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。,(,超连至,40),上一张,下一张,回主目录,返回,第37页,第37页,2.离子迁移数,(Describe ions transference number),(a),向阴、阳两极迁移正、负离子物质量总和正好等于通入溶液总电量。,(b),假如正、负离子荷电量不等，或电极本身也发生反应，情况就要复杂一些。,上一张,下一张,回主目录,返回,第38页,第38页,2.离子迁移数,(Describe ions transference number),(3)迁移数定义,(Define ions transference number,),把离子,B,所运载电流与总电流之比称为离子,B,迁移数（,transference number,）,用符号 表示。,其定义式为：,是量纲为,1,量，数值上总小于,1,。,因为正、负离子移动速率不同，所带电荷不等，因此它们在迁移电量时所分担分数也不同。,上一张,下一张,回主目录,返回,这样我们能够用,t,B,来表征溶液中离子,B,所承担电量,百分数,第39页,第39页,2.离子迁移数,(Describe ions transference number),(3)迁移数定义,(Define ions transference number,),依据上面分析，迁移数在数值上可表示为：,(,假如正、负离子荷电量不等,且电解质不是完全电离，上式推导见南京大学物理化学第四版,P,516,517,）,假如溶液中只有,一个电解质,，则,假如溶液中有,各种电解质,，共有,i,种离子，则：,上一张,下一张,回主目录,返回,负离子应有类似表示式。,第40页,第40页,(4)离子迁移数测定及计算,(Describe the measurement and calculation of ions transference number),测定：,(1)、希托夫（,Hifforf）,法,依据前面讲离子迁移,模型,可知，只要测出,阳离子,迁出,阳极区,或,阴离子,迁出,阴极区,物质量及发生电极反应物质量就能够求得,t,i,，,此即为希托夫法(其装置见,P,304,),计算：,例题1,(P,305,),用两个银电极电解,AgNO,3,水溶液。电解前，溶液中每,1kg,水中,含,43.50mmol AgNO,3,。试验后，银电量计中有,0.723,mmol,Ag,沉积。由分析得知，电解后阳极区有,23.14g,水和,1.390mmol,AgNO,3,。试求,t,+,和,t-,。,上一张,下一张,回主目录,返回,第41页,第41页,(4)离子迁移数测定及计算,(Describe the measurement and calculation of ions transference number),解,1）,首先弄清楚电极反应,阳极,Ag=Ag,+,+e,-,阴极,Ag,+,+e,-,=Ag,2）,引起阳极区电解质浓度改变原因,a),电极反应产生,Ag,+,使,a(,Ag,+,),b)Ag,+,向负极运动迁出阳极区，使,a(,Ag,+,),由此得电解前后,阳极区,改变量之间关系,(,计算,阳极区,迁移物质量公式,),上一张,下一张,回主目录,返回,Ag,Ag,银,量,计,Ag,+,NO,-,3,第42页,第42页,(4)离子迁移数测定及计算,(Describe the measurement and calculation of ions transference number),求,n,始,，设通电,前、后,阳极水量不变（即水分子不发生迁移），则电解,前,阳极区23.14,g,水中含有,AgNO,3,物质量为,求,n,电,，依据,Faraday s low，,银电量计中有0.723,mmol Ag,沉淀，则在电解池中阳极必有相同数量,Ag,被氧化成,Ag,+,而进入阳极区溶液中。,上一张,下一张,回主目录,返回,Ag,Ag,银,量,计,Ag,+,NO,-,3,第43页,第43页,(4)离子迁移数测定及计算,(Describe the measurement and calculation of ions transference number),例2：用,Hifforf,法，用,Cu,电极电解已知浓度,CuSO,4,溶液，通电电流20,mA，,时间为2-3,h,串联在电路上银库仑计阴极上有,0.045,g,银析出。阴极部溶液质量为,36.434g,，据分析知，在通电前其中含,CuSO,4,1.1267g,通电后含,CuSO,4,1.109g,求,t(Cu,2+,),和,t(SO,4,2-,).,b),、,在阴极上还原反应，,解,：已知阴极区,Cu,2+,数量改变是由两种原因引起，,上一张,下一张,回主目录,返回,a),、,迁入；,a(,Cu,2+,),a(Cu,2+,),第44页,第44页,(4)离子迁移数测定及计算,(Describe the measurement and calculation of ions transference number),已知,M(1/2CuSO,4,)=79.75g/mol,则,n,终,=1.390610,-2,mol,n,始,=1.413910,-2,mol,n,电,=,=3.75410,-4,mol,上一张,下一张,回主目录,返回,(计算,阴极区,迁移质量公式),由此得电解前后,阴极区,变量之间关系,第45页,第45页,(4)离子迁移数测定及计算,(Describe the measurement and calculation of ions transference number),n,迁,=,n,终,+,n,电,n,始,=1.390610,-2,+3.75410,-4,10413910,-2,=1.42410,-4,mol,(也能够先求 ，此时,n,表示（1/2,SO,4,2-,）,物质量，如何求同窗们自己试一试),(2).界面移动法（自学）,上一张,下一张,回主目录,返回,第46页,第46页,Problems,P,355,7.2 ,7.3,（注意,n,始,计算）,第47页,第47页,3.电导，电导率和摩尔电导率,（Electric conductance,conductivity,and molar conductivity）,(1)电导定义(Define,electric conductance),导体,导电能力可用电阻率表征，也能够用电导率表征。,（1）,电导定义：,电导（,electric conductance）,电导是电阻倒数，单位是,-1,或,S,电导,G,与导体截面积成正比，与导体长度成反比,普通,第一类,导体用,电阻率,表征其导电能力，而,第二类导体,则,用电导率。,上一张,下一张,回主目录,返回,第48页,第48页,3.电导，电导率和摩尔电导率,（Electric conductance,conductivity,and molar conductivity）,(1)电导定义(Define,electric conductance),电导率（,electrolytic,conductivity,）,由于,百分比系数 称为电导率。,电导率相称于单位长度、单位截面积导体电导，单位是 或,。,其实，电导率也就是电阻率,倒数：,上一张,下一张,回主目录,返回,第49页,第49页,(3)摩尔电导率（molar conductivity）,是含有,1,mol,电解质溶液,体积，单位为 ，是电解质溶液浓度，单位为 。,摩尔电导率（,molar conductivity）,上一张,下一张,回主目录,返回,第50页,第50页,(3)摩尔电导率（molar conductivity）,既然有了 为何还要定义呢？,反应了一定体积电解质溶液导电能力，但它没有要求电解质量，很显著 与C相关，这对比较不同电解质导电能力带来不便，为此引入,与,C,关系：,C=mol,m,-3,V,m,=m,3,mol,-1,上一张,下一张,回主目录,返回,第51页,第51页,(3)摩尔电导率（molar conductivity）,又 (电解质量一定，两极间距离已要求,为1,m),由此能够认为，为单位浓度电导率,同窗们请注意 和 区别,：,要求了两极间距离（1,m）,和面积（1,m,2,）,，但物质量未定。要求了两极间距离（1,m）,物质量（1,mol）,但两极面积不定。,上一张,下一张,回主目录,返回,第52页,第52页,(4)电导测定(Conduction measurement),几种类型电导池：,电导池电极通惯用两个平行铂片制成，为了预防极化，普通在铂片上镀上,铂黑,，增长电极面积，以减少电流密度。,上一张,下一张,回主目录,返回,第53页,第53页,(4)电导测定(Conduction measurement),电导测定装置,电导测定事实上测定是电阻，惯用韦斯顿电桥如图所表示。,AB,为均匀滑线电阻，为可变电阻，并联一个可变电容 以便调整与电导池实现阻抗平衡，,M,为放有待测溶液电导池，电阻待测。,上一张,下一张,回主目录,返回,第54页,第54页,(4)电导测定(Conduction measurement),这时,D，C,两点电位降相等，电桥达平衡。依据几种电阻之间关系就可求得待测溶液电导,I,是频率在1000,Hz,左右高频交流电源，,G,为耳机或阴极示波器。,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，,上一张,下一张,回主目录,返回,第55页,第55页,(4)电导测定(Conduction measurement),若已知 测得 就可求得,电导池常数 单位是,实际测量中，由于两电极间距,离和,镀有铂黑电极面积,A,无法用,试验测量，通惯用已知电导率,KCl,溶液注入电导池，测定电阻后得到。然后用这个电导池测未知溶液电导率。,上一张,下一张,回主目录,返回,第56页,第56页,(4)电导测定(Conduction measurement),例题1,(2),P,308,例题自己看,例题：,已知18时0.020,moldm,-3,KCl,=0.2397,S m,-1,。,在18时，以某电导池分别充以,0.020,moldm,-3,KCl,和0.0014083,moldm,-3,NaCNS,酒精溶液时测得,电阻,分别,为15.946,和663.45,。,试计算,(1),；(2),该,NaCNS,溶液摩尔电导率?,上一张,下一张,回主目录,返回,解(1)=,R,x,=0.239715.946=3.822m,-1,第57页,第57页,Problems,P,355,7.5 ,7.6,第58页,第58页,(5)摩尔电导率与C关系,(Concentration Dependence of molar conductivity),(5)与,C,关系,是与电解质性质相关常数。,将直线外推至 ，得到无限稀释摩尔电导 。,对,强电解质,而言，通常当浓度降至 下列时，与 之间呈线性关系。德国科学家,Kohlrausch,总结经验式为：,伴随浓度下降，升高。,上一张,下一张,回主目录,返回,第59页,第59页,(5)摩尔电导率与C关系,(Concentration Dependence of molar conductivity),为何伴随,c,呢,?,由于溶液中导电物质量已给定，为1,mol，,因此，当,浓度减少,时，粒子之间互相作用削弱，正、负离子迁移速率加快，溶液,摩尔电导率必定升高,。,但不同电解质，摩尔电导率随浓度降低而升高程度也大不相同。,上一张,下一张,回主目录,返回,第60页,第60页,(5)摩尔电导率与C关系,(Concentration Dependence of molar conductivity),因此，弱电解质 不能用外,推法得到。怎么办？,对于,弱电解质,，伴随浓度下降，也缓慢升高，但改变不大。即使溶液很稀时，与 也不呈线性关系，等稀到一定程度，快速升高，比如 与,关系曲线。,上一张,下一张,回主目录,返回,第61页,第61页,()离子独立运动定律和离子摩尔电导率,(Ions dependent movement law and ion molar conductivity),25时，一些电解质在无限稀释时摩尔电导率下列：,(,KCl)=0.01499Smmol,-1,(LiCl)=0.01150Smmol,-1,(KNO,3,)=0.01450Smmol,-1,(LiNO,3,)=0.01101Smmol,-1,0.00049sm,2,mol,-1,0.00049sm,2,mol,-1,0.00349sm,2,mol,-1,0.00349sm,2,mol,-1,上一张,下一张,回主目录,返回,从上述结果能够看出：,含有相同阴离子甲盐和锂盐之差为常数,与阴离子,性质无关,。,含有相同阳离子氯化物和硝酸盐之差为一常数,与阳离子性质无关,。,第62页,第62页,()离子独立运动定律和离子摩尔电导率,(Ions dependent movement law and ion molar conductivity),上式称为,Kohlrausch,离子独立移动定律,。,德国科学家,Kohlrausch,依据大量试验数据，发觉一个规律：,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：,对于 型强电解质：,上一张,下一张,回主目录,返回,第63页,第63页,()离子独立运动定律和离子摩尔电导率,(Ions dependent movement law and ion molar conductivity),这样，弱电解质 能够通过强电解质 或从,手册上查离子 ，求得。比如,P,11,对于 型强电解质，在浓度不太大时近似有,离子摩尔电导率有必要指明涉及基本单元,，比如 (,g,2+,),=2 (1/2Mg,2+,),上一张,下一张,回主目录,返回,习惯上，将一电荷数为Z离子/z作为基本单位因为mol这么不同离子均含有mol基本电荷，故相称于摩尔电荷电导率常见摩尔电荷电导率见311表。注意，表中H+和OH-摩尔电导率尤其大。,第64页,第64页,()离子独立运动定律和离子摩尔电导率,(Ions dependent movement law and ion molar conductivity),几种故意义关系式：,1,.,2.,3.,(,为弱电解质电离度),4.,对强电解质近似有,对强电解质近似有,5,.,利用这些关系式，从试验测量可求得不可测量量。,上一张,下一张,回主目录,返回,第65页,第65页,(7)电导测定应用,(The application of electric conductance measurement),事实水电导率小于110,-4,S.m,-1,就认为是很纯了，有时称为“电导水”，若不小于这个值，那就必定含有某种杂质。,纯水本身有微弱解离，,H,+,和,OH,-,浓度近似为,10,-7,mol,dm,3,，,查表得:(,H,2,O)=5.510,-2,S.m,2,.mol,-1,这样水电导率应为5.510,-6,S,m,-1,a.,检查水纯度,上一张,下一张,回主目录,返回,第66页,第66页,(7)电导测定应用,(The application of electric conductance measurement),清除杂质办法较多，依据需要，惯用办法有：,(1)用不同离子互换树酯，分别去除阴离子和阳离,子，可得去离子水。,(2)用石英器皿，加入 和 ，清除 及,有机杂质，二次蒸馏，得“电导水”。,普通蒸馏水中含有 和玻璃器皿溶下硅酸钠等，不一定符合电导测定要求。,a.,检查水纯度,上一张,下一张,回主目录,返回,第67页,第67页,(7)电导测定应用,(The application of electric conductance measurement),设弱电解质,AB,解离下列,：,起始,C 0 0,平衡时,C(,1-,),C,C,或,b.,计算弱电解质解离度和解离常数,上一张,下一张,回主目录,返回,以 作图，从截距和斜率可求得 和,值。这就是德籍俄国物理化学家,Ostwald,提出定律，称为,Ostwald,稀释定律（,Ostwald,s dilution law）。,第68页,第68页,(7)电导测定应用,(The application of electric conductance measurement),例：,25时测得浓度为0.1000,moldm,-3,HAc,溶液 为 5.20110,-4,Sm,2,mol,-1,，求,HAc,在该浓度下电离度及电离平衡常数,解：查表得25时,上一张,下一张,回主目