電化學

公式匯總：

電導電阻：

$R=\frac{U}{I}G=\frac{1}{R}=\frac{I}{U}$

電導和電導率：

$G=\kappa \frac{A}{l},比例系數\kappa 是電導率單位:S?m^{?1}$

摩爾電導率：

${\Lambda }_m=\frac{\kappa }{c},每摩爾的電導率，單位：S?m^2?mo{l}^{?1}$

從上述式子可以得到兩個和$\kappa$有關的式子：$$\kappa =G\frac{A}{l}={\Lambda }_{m}c$$

在一定的濃度范圍內，電導率隨著電解質濃度增大而增大，超過該點，隨著濃度增大而減小！

原因是：電導率的大小與①離子數目②離子自由運動能力有關
開始，離子濃度逐漸增大，體積離子數多，電導率大；體積離子數越多，靜電相互作用越強，運動能力越弱，電導率下降。

電解質濃度越大，摩爾電導率越小

離子遷移率：$U_{+},U_{?}(m^2?s^{?1}?V^{?1})$

也稱作電子淌度，電子遷移率越大，導電性越強

電子遷移速率：

$v_{+}=U_{+}\frac{\Delta E}{l},v_{?}=U_{?}\frac{\Delta E}{l}$

離子獨立運動定律：

${\Lambda }_m^{\infty }={\nu }_{+}{\Lambda }_{+}^{\infty }+{\nu }_{?}{\Lambda }_{?}^{\infty }$

$\nu 是化學計量數，也就是分解時，化學元素前的數字$

在一定溫度下，不同電介質溶于水中電離出同樣的離子時，只要是溶液無限稀釋，這種日子的摩爾電導率總是相等的。

摩爾電導率和離子遷移率的關系：${\Lambda }_m=\frac{\kappa }{c}=zF(U_{?}+U_{+})$

到這個位置，關于$\kappa$的公式有三個，關于$\Lambda$的公式也有三個。

從此處開始，我們要認識到，溶液中的電子要考慮正負離子

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離子的化學勢、活度和活度因子：這三個都要考慮正負離子

${\mu }_B={\nu }_{+}{\mu }_{+}+{\nu }_{?}{\mu }_{?}$
$?\begin{array}{rl}{\mu }_B& ={\mu }_B^{\Theta }+RTln{a}_B\\ {\mu }_{+}& ={\mu }_B^{\Theta }+RTln{a}_{+}\\ {\mu }_{?}& ={\mu }_B^{\Theta }+RTln{a}_{?}\\ a_B& =a_{+}^{{\nu }_{+}}?a_{?}^{{\nu }_{?}}\\ \nu & ={\nu }_{+}+{\nu }_{?}\end{array}$

平均活度，活度因子，質量摩爾濃度

$?\begin{array}{rl}{a}_{\pm }& =(a_{+}^{{\nu }_{+}}{a}_{?}^{{\nu }_{?}}{)}^{\frac{1}{\nu }}\\ {\lambda }_{\pm }& =({\lambda }_{+}^{{\nu }_{+}}{\lambda }_{?}^{{\nu }_{?}}{)}^{\frac{1}{\nu }}\\ m_{\pm }& =(m_{+}^{{\nu }_{+}}{m}_{?}^{{\nu }_{?}}{)}^{\frac{1}{\nu }}\\ a_{\pm }& ={\gamma }_{\pm }{m}_{\pm }/m^{\Theta }\end{array}$
看到單位是$mol?k{g}^{?1}$的肯定是m（質量摩爾濃度）

電子強度

$I=\frac{1}{2}{\sum }_B{m}_B{z}_B^2$

德拜-尤格爾極限定律

$lg{\gamma }_{\pm }=?A|z_{+}{z}_{?}|\sqrt{I/m^{\Theta }}$

這里的z要帶符號運算。

電池的表達形式：

" ︴“虛豎線表示混液相的接界，”‖“雙豎線表示接界電勢已用鹽橋消除了。”|"單豎線表示電極與溶液的接界。
負極寫左邊，正極寫右邊。要注明狀態

$(?)Zn|ZnS{O}_4(a_1)||CuS{O}_4(a_2)|Cu(+)$

電池電動勢有幾部分組成：電極電動勢，接觸電勢，液接電勢。（這部分都屬于可逆電動勢的，后面不可逆電動勢有極化電勢！）
液接電勢無法消除，用鹽橋只能盡可能的減弱。

電極電動勢：

接觸電勢：兩種金屬接觸，不同材料的電子溢出功不同，電子溢出功較小的會轉移到逸出功較大的固體上，造成兩邊電荷分布不均勻。

液接電勢：由于離子擴散速率并不相同，因此在液體接觸表面會產生電勢差

• 電池電動勢：為電極電勢和各接觸電勢之和。但由于接界電勢都很小，用鹽橋消去，可省略。
  用高電勢減去低電勢：$E=E_{+}?E_{?}$

可逆電池條件：$\{\begin{array}{rl}& 化學反應可逆\\ & 能量變化可逆\end{array}$

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下面涉及到熱力學的公式：

• 在可逆電池中，非體積功就是電功。有
  $$?\begin{array}{rl}{\Delta }_r{G}_m& =?zFE\\ {\Delta }_r{S}_m& =zF(\frac{?E}{?T}{)}_p\\ {\Delta }_r{H}_m& ={\Delta }_r{G}_m?T{\Delta }_r{S}_m\end{array}$$
  其中$(\frac{?E}{?T}{)}_p$是溫度系數，絕大多數都是負值，而且很小

能斯特方程（用于求解電勢的重要方程）

$$\begin{gathered} 電池電動勢：E=E^{\Theta }?\frac{RT}{zF}ln(\frac{a^y{a}^z}{a^c{a}^d}) \\ 電極電動勢：E=E^{\Theta }?\frac{RT}{zF}ln\frac{a_{還原物}}{a_{氧化物}} \end{gathered}$$
方程中，z是整個電極反應所交換的電荷數，要根據電池的反應方程式來確定！
電池和電極的電動勢表達方式不同，電極的要把電荷數小的放分子，電荷數大的放分母。

純凈物的活度視為1
反應焓變應該為，電池中的可逆電功-可逆反應熱

濃差電池

兩個的標準電動勢可以相互抵消，因為是一樣大的 $$E=E_{+}?E_{?}=?\frac{RT}{zF}ln\frac{a_1}{a_2}$$ $E^{\Theta }=0$恒成立

• 從高活度向低活度的遷移，濃溶液是正極，稀溶液是負極,$a_1>a_2$

不可逆電池

• 極化：電極在電流通過時所表現得電極電勢$E_I$與可逆電極$E_R$產生的偏差的現象。這種偏差叫做超電勢（過電勢$\eta$）
  $\eta =|E_I?E_R|$
  總之：
  $$\begin{gathered} \Delta E={\eta }_{陰極}?{\eta }_{陽極} \\ {E}_{陰}=E_R(陰)?{\eta }_{陰}{E}_{陽}=E_R(陽)+{\eta }_{陽} \\ 陰極電勢下降，陽極電勢上升 \\ 原電池：E_I=(E_R(陰)?{\eta }_{陰})?(E_R(陽)+{\eta }_{陽}) \\ 電解池：E_I=(E_R(陽)+{\eta }_{陽})?(E_R(陰)?{\eta }_{陰}) \\ 雖然寫的不一樣，但是都是高電勢減低電勢 \end{gathered}$$
  影響超電勢的因素：電流密度，電極材料和表面狀態，溫度

陰極反應：先析出電勢越高的離子。要注意的是H+離子逸出氫氣。

陽極反應：先析出電勢越低的離子

考試題目類型

從習題中歸納出以下幾種類型：

寫出電池的電極反應和電池反應

寫出電池方程

求電導和摩爾電導率

題目中給出摩爾質量濃度m，求活度a和活度因子γ

利用德拜-尤格爾極限定律，配合使用離子強度的公式，求平均活度因子

平均活度，平均活度因子，平均摩爾質量濃度和化學勢之間的關系式（個人覺得比較難的點）

能斯特方程求解電池的電動勢

電動勢與溫度的關系（明示是要求溫度系數）

利用電動勢和吉布斯自由能的關系，求分解壓，平均活度、活度因子，測定pH值

最重要的還是多看看概念和思考題，加深理解

總結

以上是生活随笔為你收集整理的电化学复习的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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