三、电化学现象普遍存在 (a)  i    i  i 为带电荷粒子  相间自发转移 (b) 相界面存在过剩电荷  界面电位差 (c) 自然界普遍存在水  电解质溶液

电化学势 Electrochemical Potential  G i  =  i  -  i  + Z i e 0 (   -   ) 平衡时：  i  + Z i e 0   =  i  + Z i e 0   两相间建立平衡电势 平衡时：  i  + Z i e 0   =  i  + Z i e 0   两相间建立平衡电势 恒温恒压下荷电粒子 i 从  相转移到  相

电极（ Electrode) 电极材料 / 电解质 Zn|Zn 2+, SO 4 2- Pt|H 2,H + Fe|Fe 3 O 4 |Fe 2 O 3 | 水溶液

电极（ Electrode) 电极材料 / 电解质 Zn|Zn 2+,SO 4 2-, Pt|H 2,H + Fe|Fe 3 O 4 |Fe 2 O 3 | 水溶液 传递电荷 氧化或还原反应 的地点 “ 半电池 ”

电极（电化学）反应 Electrode (Electrochemical ） Reaction 特殊的异相氧化还原反应 氧化和还原反应分别在不同的地点进行

电极（电化学）反应 Electrode (Electrochemical ） Reaction 特殊的异相氧化还原反应 氧化和还原反应分别在不同的地点进行 电场的强度和方向可改变反应的 活化能和速度

电化学装置 (Electrochemical Device) 电池 (Cell) 电 ( 化学 ) 池 原电池 (Primary Cell) 体系自发地将本身的化学能变为电能 (  G<0) 原电池 (Primary Cell) 体系自发地将本身的化学能变为电能 (  G<0) 电解池 (Electrolytic Cell) 利用电功推动体系进行化学反应 ( 包括  G>0) 电解池 (Electrolytic Cell) 利用电功推动体系进行化学反应 ( 包括  G>0)

铅酸蓄电池 (1860 年 --) I ee Pb 2+ PbSO 4 -2e Pb Pb 2+ PbSO 4 +2e PbO 2 H2OH2O H + SO 4 = H + 硫酸 放 电 ( 对外作功 ) 放 电 ( 对外作功 ) 正极 负极

铅酸蓄电池 (1860 年 --) e e Pb 2+ PbSO 4 +2e Pb Pb 2+ PbSO 4 -2e PbO 2 H2OH2O H + SO 4 = H + 硫酸 充 电 ( 吸收电能 ) 充 电 ( 吸收电能 ) 正极 负极

正极反应 PbO 2 +H 2 SO 4 +2H + +2e PbSO 4 +2H 2 O Red Ox 负极反应 Pb+H 2 SO 4 PbSO 4 +2H + +2e Ox Red 电池总反应 Pb+PbO 2 +2H 2 SO 4 2PbSO 4 +2H 2 O ( 对外反应 ) 放电 充电 ( 吸收电能 )

电化学装置 (Electrochemical Device) 电化学装置需要满足： 至少包括一对分区进行 ( 成对存在 ) 的电极反 应。在电解质溶液中，不同电荷的离子作 不同方向的定向迁移。在外线路中，电子 由阳极往阴极的定向移动。

Pb 2+ PbSO 4 -2e e e Pb 2+ PbSO 4 +2e Pb PbO 2 H2OH2O H + SO 4 = H + 硫酸 正极 负极

电极的名称和过程 电 极 阳极 Anode 阴极 Cathode 反 应 电解池 原电池 驱向离子 氧 化 正极、电势高 负极、电势低 阴离子 Anion 还 原 负极、电势低 正极、电势高 阳离子 Cation

电化学研究重点 物理化学 固态电化学 光电化学 生物电化学 结构化学 量子化学 统计力学 溶液电化学 ( 电解质溶液 ) 平衡态电化学 热力学 电极过程 界 ( 表 ) 面电化学 动力学

电化学基础研究 平衡态电化学 电极过程 界 ( 表 ) 面电化学 固态电化学 光电化学 生物电化学 应用电化学领域 电池、电解 电镀、腐蚀 电加工、电泳 电分析、传感器 …... 电池、电解 电镀、腐蚀 电加工、电泳 电分析、传感器 …...

电极的名称和过程 电 极 阳极 Anode 阴极 Cathode 反 应 电解池 原电池 驱向离子 氧 化 正极、电势高 负极、电势低 阴离子 Anion 还 原 负极、电势低 正极、电势高 阳离子 Cation

11-2 法拉弟定律 Faraday law (1834 年 ) Q- 反应电量 n- 摩尔数， Z- 反应电子计数量， F- 法拉弟常数（ 1891 年）

法拉弟常数 F (1891 年 ) F =  电子 /mol   库仑 / 电子 = 库仑 /mol  c /mol

法拉弟定律的几个要点 1. 电和化学反应相互作用的定量关系 F 是基本物理常数之一 Q = nZF

法拉弟定律的几个要点 1. 电和化学反应相互作用的定量关系 2. 不受电极、外界条件的影响

阴极 阳极 （隋性） 银阴极 银阳极 电解精炼 Cl 2 Ag Fe 2+ Na + H+H+ Cl - OH - Ag + H+H+ NO 3 - Ag + Fe + H+H+ Br + OH - Ag + Br 2 H2H2 e-e- e-e- i i 阴极 隋性 惰性 (1) NaCl (2) AgNO 3 (3) FeBr 3

(1) 阴极上 : H + +e -  1/2H 2 气体产物 阳极上 : Cl -  1/2Cl 2 +e - (1) 阴极上 : H + +e -  1/2H 2 气体产物 阳极上 : Cl -  1/2Cl 2 +e - (2) 阴极上 : Ag + +e -  Ag 固体产物 阳极上 : Ag  Ag + +e - (2) 阴极上 : Ag + +e -  Ag 固体产物 阳极上 : Ag  Ag + +e - (3) 阴极上 : Fe 3+ +e -  Fe 2+ 溶液产物 阳极上 : Br -  1/2Br 2 +e - (3) 阴极上 : Fe 3+ +e -  Fe 2+ 溶液产物 阳极上 : Br -  1/2Br 2 +e -

法拉弟定律的几个要点 1. 电和化学反应相互作用的定量关系 2. 不受电极、外界条件的影响 3. 适用于多个电化学装置的多个反应（串联）

阴极 阳极 银阴极银阳极 Na + H+H+ Cl - OH - e-e- i H2H2 Cl 2 Ag + H+H+ NO 3 - Ag + Ag e-e- i Ag +

法拉弟定律的几个要点 1. 电和化学反应相互作用的定量关系 2. 不受电极、外界条件的影响 3. 适用于多个电化学装置的多个反应（串联） 4. 适用于单个电化学装置的多个反应（并联）

H+H+ OH - e-e- i H2H2 H+H+ NO 3 - Ag + Ag e-e- i Ag + OH - NO 3 - Ag + O2O2 银阴极银阳极 Ag + + e = Ag H + + e = 1/2 H 2

电流效率 （一定物质量） （一定电量）

电化学研究重点 物理化学 固态电化学 光电化学 生物电化学 结构化学 量子化学 统计力学 溶液电化学 ( 电解质溶液 ) 平衡态电化学 热力学 电极过程 界 ( 表 ) 面电化学 动力学

如何比较、测量和认识不同电解质溶液的导电能力 电导、电导率、 摩尔电导率、 极限摩尔电导率

XYZ XYZ XYZ XYZ X + Y + Z XYZ 区带电泳分离过程 逆流聚焦电泳分离过程 （1）（1） （2）（2） （3）（3） （1）（1） （2）（2） （3）（3）

电子导体 离子导体 导电机制自由电子 阴、阳离子 带电粒子单一多种 带电荷量单一多种（价态） 相互作用不变变（浓度） 化学变化无有（电极反 应） 温度影响 T 升高、 R 升高 T 升高、 R 降低