大家好,如果您还对法拉第电解定律不太了解,没有关系,今天就由本站为大家分享法拉第电解定律的知识,包括谁提出了电解定律的问题都会给大家分析到,还望可以解决大家的问题,下面我们就开始吧!
本文目录
电解质溶液的法拉第定律
1833年,法拉第在研究电解作用时,从实验结果中归纳出一条规律:电流通过电解质溶液时,电极上发生化学反应的物质的量与通过溶液的电量成正比.后来人们称之为法拉第定律.
根据电化学原理,很容易得到在电极上发生反应的物质的量与通过溶液的电量之间的关系式.
设电极反应计量方程式可表示为:
0=∑νBB+νee-(7.2-1)
式中B表示电极反应中的反应物或产物的化学式(分子式或离子式等),e-表示电极反应中的电子,νB和νe分别是两者的计量系数.当B为反应物时νB取负值,当B为产物时νB取正值;对于氧化反应νe取正值,对于还原反应,νe取负值.例如,对于氧化反应 H2O→O2+H++4e-,νe=4;对于还原反应Cr2O72-+14H++6e-→2Cr3++7H2O,νe=-6.
当电极反应的反应进度为ξ时,通过电极的元电荷的物质的量为
ne=|νe|ξ(7.2-2)
1 mol电子所带电量的绝对值是个常数,称为法拉第常数,用符号F表示,定义为阿佛加德罗常数L与元电荷e-的乘积,即
F=Le=6.0221367×1023mol-1×1.60217733×10-19C=96485.309Cmol-1
在一般计算中可以近似取F=96500Cmol-1.显然通过溶液的电量Q与ne的关系为:
Q=neF=|νe|ξF(7.2-3a)
在应用时常用z代替|νB|,并称之为反应的电荷数(即转移电子数),这时
Q=zξF(7.2-3b)
所以,在电极上发生反应的物质的量和质量分别为:
(7.2-4)
(7.2-5)
式(7.2-3)和式(7.2-5)均可称为法拉第定律的数学表达式.
法拉第定律是一个从电解过程中总结出来的准确定律,但它对原电池也同样适用.该定律不受温度,压力,电解质溶液的组成和浓度,电极的材料和形状等任何因素的影响,在水溶液中,非水溶液中或熔融盐中均可使用.
必须注意,在实际电解时,得到的所需产物的量往往比根据电量消耗按法拉第定律计算出来的量要少.为了便于说明这个问题,提出了电流效率的概念,定义如下:
电流效率=(根据法拉第定律计算所需要的电量/实际消耗的电量)×100%
或
电流效率=(实际获得所需产物质量/根据法拉第定律计算应得所需产物质量)×100%
实际电解过程的电流效率一般都小于100%.如工业上电解精炼铜时,电流效率通常在95~97%之间,电解制铝的电流效率约90%.引起电流效率小于100%的原因一般有以下两种:(1)电极上有副反应发生,消耗了部分电量.例如镀锌时,阴极上除了有Zn2+发生还原的主反应外,还有H+发生还原的副反应.(2)所需要的产物因一部分发生次级反应(如分解,氧化,与电极物质或溶液中的物质反应等)而被消耗.例如,电解食盐水溶液时,阳极上产生的Cl2又部分溶解在电解液中,形成次氯酸盐和氯酸盐.
根据法拉第定律,用电极上发生反应的物质的量可以精确计算出通过电路的电量.利用这个原理设计的测量电量的装置称为电量计或库仑计.这种仪器是由电解质溶液和置于其中的两个电极所构成.使用时,将其串联到电路中,通电一段时间后,称量电极上产生的物质的量,用法拉第定律求出所通过的电量.显然在电量计中所选用的电极反应的电流效率应为100%或者是十分接近100%.最常用的是银电量计,其次是铜电量计,气体电量计等.
请问法拉第电解定律的电极反应的电子转移数怎么计算
法拉第定律的数学表达式为:Q=nZF
式中Q是通过电极的电量,n是沉积出该金属的物质的量。
1mol电子的电量叫做1个法拉第,以F表示,为法拉第常数,F=NA·e=6.022×1023mol-1×1.6022×10-19C=96485C/mol
例如:由含Ag+的溶液中沉积出1mol的银,需通过96485C的电量,而1molCu2+在电极上还原成铜需要2mol电子,即192970C的电量。
法拉第电解定律不仅适用于电解过程,并且适用于一切电极反应的氧化和还原过程。
电化学的两大基本定律是什么
法拉第定律的文字表述:
⒈在电极界面上发生化学变化物质的质量与通入的电量成正比。
⒉通电于若干个电解池串联的线路中,当所取的基本粒子的荷电数相同时,在各个电极上发生反应的物质,其物质的量相同,析出物质的质量与其摩尔质量成正比。
--------------------------------------------------------------------------------
法拉第定律的数学表达式
取电子的得失数为z,通入的电量为Q,则电极上发生反应的物质的量n为:
或
电极上发生反应的物质的质量m为:
--------------------------------------------------------------------------------
法拉第常数
法拉第常数在数值上等于1mol元电荷的电量。已知元电荷电量为1.6022×10-19C
F=L·e
=6.022×1023 mol-1×1.6022×10-19 C
=96484.6 C·mol-1
≈96500 C·mol-1
就知道这一个,呵呵
法拉第定律是什么有公式吗
法拉第(Michael Faraday l791-1867)是英国著名的自学成才的科学家,他发现的电解定律至今仍然指导着电沉积技术,是电化学中最基本的定律,从事电镀专业的工作者,都应该熟知这一著名的定律。它又分为两个子定律,即法拉第第一定律和法拉第第二定律。(1)法拉第第一定律法拉第的研究表明,在电解过程中,阴极上还原物质析出的量与所通过的电流强度和通电时间成正比。当我们讨论的是金属的电沉积时,用公式可以表示为:
M=KQ=KIt
式中M一析出金属的质量;
K—比例常数(电化当量);
Q—通过的电量;
I—电流强度;
t—通电时间。
[1]2第二定律编辑物质的电化当量k跟它的化学当量成正比,所谓化学当量是指该物质的摩尔质量M跟它的化合价的比值,单位kg/mol。第二定律数学表达式:k=Mq/Fn.式中F为法拉第恒量,数值为F=9.65×10000C/mol
法拉第是怎么发现电解定律的
1833年1月23日,英国科学家法拉第提出了电解定律。法拉第自幼家境贫寒,从1812年自荐作戴维的助手起,法拉第开始了他的物理化学研究生涯。他在物理学方面的最大成就是在电磁感应方面。他对化学的卓越贡献是电化学。
电解是借电流的作用而进行化学反应的过程。1800年,意大利物理学家伏打制成了世界上第一个化学电源——伏打电池。同年,英国解剖学家卡里斯尔和工程师尼科尔森用自制的伏打电池分解了纽利巴河的水。他们开创了化学上的新领域——电解。1807年,英国化学家戴维和其他一些人通过电解成功得到了钾、钠、钙、锶等金属。电解法给化学界带来了一个又一个奇迹。如同拉瓦锡首先注意到化学反应中物质量的变化一样,法拉第也是注意到电解中物质量和电流量关系的第一人。
1833年,通过对一系列电解实验的研究,法拉第提出了电解物质所遵循的规律:电解产生的某物质的量与通过的电量成正比;当相同的电量通过电路时,电解所产生的不同物质的比等于它们的化学当量值(原子量)的比。电解定律提供了电量与化学反应间的定量关系,奠定了电解电镀等化学工业的理论基础,成为联系物理学和化学的桥梁。电解定律还表明,电也应当具有微粒性。这是电荷不连续的最早猜想。
好了,文章到此结束,希望可以帮助到大家。