[工学]第8章 电解质溶液.pptVIP

* 第8章 电解质溶液 本章要求： 了解电解质溶液的导电机理。 理解表征电解质溶液导电能力的物理量。 理解电解质活度和离子平均活度系数的概念。 了解离子氛的概念和Debye-Huckel极限公式。 理解离子迁移数。 电解质溶液是指溶质溶于溶剂中后，溶质能完全解离或部分解离成离子所形成的溶液。它普遍正在于自然界及生物体中。 1.电解质溶液的热力学性质 由于正、负离子的静电作用，电解质溶液的性质与理想稀溶液的性质发生偏离，故引入离子平均活度和离子平均活度因子等概念。 2.电解质溶液的导电性质 电解质溶液是离子导体,为表征电解质溶液的导电能力，引入了电导、电导率、摩尔电导率、离子迁移数、电迁移率等概念。 §8.1 电解质溶液研究的内容 3、电解池、原电池和法拉第定律 （1）导体的种类 第一类导体（电子导体）：金属、石墨等 第二类导体（离子导体）：电解质溶液、熔融电解质等 与温度的关系（超导体） （2）电解池 定义：利用电能发生化学反应的装置。 电极反应 电池反应 阳极 阴极 正极 负极 （3）原电池 定义：利用两极的电极反应产生电流的装置。 （4）法拉第定律 每通过96485.309C的电量，在任一电极上发生得失1mol电子的电极反应，同时与得失1mol电子相对应的任一电极反应的物质的量也为1mol。 F=Le=96485.309C/mol 法拉第常数 §8.2 电解质溶液的电荷传导性质 1.电解质的类型 (1)电解质的分类 电解质是指溶于溶剂或熔化时能形成带相反电荷的离子，从而具有导电能力的物质。 强弱电解质的划分除与电解质本身性质有关外，还取决于溶剂性质。例如，CH3COOH在水中部分电离属弱电解质，而在液氨中则全部电离，属强电解质。 根据电解质电离度大小分类： 电解质分为 ?在溶剂中全部电离； ?在溶剂中部分电离。 以离子键结合的电解质属真正电解质，如 NaCl、CuSO4 以共价键结合的电解质属潜在电解质，如 HCl、CH3COOH 本章仅限于讨论电解质的水溶液，故采用强弱电解质的分类法。 根据电解质的结合键类型分类： 电解质分为 ； 。 (2)电解质的价型 z+、z??离子电荷数(z?为负数)。 设电解质S在溶液中电离成Xz+和Yz-离子： 由电中性条件，则 强电解质可分为不同价型，例如： NaNO3 z+＝1 ｜z-｜＝1 称为1-1型电解质； BaSO4 z+＝2 ｜z-｜＝2 称为2-2型电解质； Na2SO4 z+＝1 ｜z-｜＝2 称为1-2型电解质； Ba(NO3)2 z+＝2 ｜z-｜＝1 称为2-1型电解质。 §8.2 电解质溶液的导电性质 1.电导及电导率和摩尔电导率 (1)电导及电导率 (8-1) 电导是电阻的倒数 G? 电导,单位是西门子;符号为S，1S=1Ω-1。 均匀导体在均匀电场中的电导 G 与导体截面积 A 成正比，与其长度 l 成反比，即 (8-2) ? ?电导率，单位为S·m-1。 对电解质溶液,同样适用。电解质溶液的电导率是两极板为单位面积，其距离为单位长度时溶液的电导,即 ? =K(l/A)G (8-3) ,称为电导池常数，单位：m-1, 与电导池几何特征有关。 (2)摩尔电导率 (8-4) c?电解质溶液的物质的量浓度，单位为 mol · m-3，κ?电导率，Λm的单位为 S · m2 · mol-1。 在表示电解质的摩尔电导率时，应标明物质的基本单元。 例如，在某一定条件下： Λm(K2SO4）＝ 0.02485 S·m2·mol-1 Λm( K2SO4）＝ 0.01243 S · m2 · mol-1 (3)电导率及摩尔电导率与电解质的物质的量浓度的关系 ①电导率与电解质的物质的量浓度的关系 电导率随电解质的物质的量浓度的增大而增大，经过极大值后则随物质的量浓度的增大而减小。 它们的共同点是： 由图可见： 强酸、强碱的电导率较大，其次是盐类，它们是强电解质；而弱电解质CH3COOH等为最低。 k/(S?m-1) H2SO4 KOH KCl MgSO4 CH3COOH 0 15 5 10 c/(mol?dm-3) 20 40 60 80 图8-2 电导率与浓度的关系 ②摩尔电导率与电解质的物质的量浓度的关系 (i)：强电解质和弱电解质的? m 随电解质的cB 减小而增大，但增大情况不同。 (ii)：强电解质的Λm随电解质的cB 降低而增大的幅度不大，在溶液很稀时，Λm与电解质的?cB成直线关系，将直线外推至cB =0时所得截距为无