物理化学

原电池与电解

原电池将自发氧化还原能转化为电功；电解使用外电源驱动非自发反应。

丹尼尔电池中 Zn 在阳极氧化，Cu²⁺ 在阴极还原。电子经外电路由阳极流向阴极；盐桥维持电荷平衡。

模型与物理量

理解关系式时须同时考虑状态、实验条件和符号约定。代入时统一单位，并在解释结果前检查量纲。

E_{cell}=E_{cathode}-E_{anode}, \qquad Q=It, \qquad n(e^-)=Q/F

定义: 法拉第电解定律

电量 Q 对应 Q/F 摩尔电子。生成物的量取决于电量及每个粒子转移的电子数。

关系式中的量针对具体反应或体系定义。尤其要区分标准态量与实际状态，不要仅凭一般表达式推断机理。

例题: 例题解析

2.0 A 电流通过 Cu²⁺ 溶液 965 s。已知 Cu²⁺+2e⁻→Cu，F≈96500 C/mol，求生成铜的物质的量。

解答

Q=It=1930 C；n(e⁻)=1930/96500=0.0200 mol。每生成1 mol Cu需2 mol电子，因此 n(Cu)=0.0100 mol。

电池电动势 Ecell 是电流近零时的电势差；实际负载会因内阻产生压降。电解产物还取决于过电位和竞争反应。

根据上例给定数据，得出哪个结果？

哪项陈述符合本课内容？