第12章——電化學(xué)節(jié)能技術(shù)

1、第十二章第十二章 電化學(xué)節(jié)能技術(shù)電化學(xué)節(jié)能技術(shù)12.1 電化學(xué)簡(jiǎn)介電化學(xué)簡(jiǎn)介一、概述一、概述 電化學(xué)是研究化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化以及與這個(gè)過(guò)程有關(guān)的電化學(xué)是研究化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化以及與這個(gè)過(guò)程有關(guān)的規(guī)律學(xué)科。電化學(xué)多討論的是在消耗電能情況下進(jìn)行的反應(yīng)，或規(guī)律學(xué)科。電化學(xué)多討論的是在消耗電能情況下進(jìn)行的反應(yīng)，或通過(guò)反應(yīng)產(chǎn)生電能，這種化學(xué)反應(yīng)稱(chēng)為電化學(xué)反應(yīng)。通過(guò)反應(yīng)產(chǎn)生電能，這種化學(xué)反應(yīng)稱(chēng)為電化學(xué)反應(yīng)。 電化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)是：發(fā)生反應(yīng)時(shí)氧化劑與還原劑并不直接電化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)是：發(fā)生反應(yīng)時(shí)氧化劑與還原劑并不直接接觸，它們之間電子的轉(zhuǎn)移是通過(guò)金屬導(dǎo)體來(lái)實(shí)現(xiàn)的。電子通過(guò)接觸，它們之間電子的轉(zhuǎn)移是通過(guò)金屬導(dǎo)

2、體來(lái)實(shí)現(xiàn)的。電子通過(guò)導(dǎo)體的流動(dòng)就是電流，因此電化學(xué)這一術(shù)語(yǔ)嚴(yán)格地應(yīng)用于那些與導(dǎo)體的流動(dòng)就是電流，因此電化學(xué)這一術(shù)語(yǔ)嚴(yán)格地應(yīng)用于那些與電流相聯(lián)系而發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。電流相聯(lián)系而發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。 電化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)是電化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)是:發(fā)生反應(yīng)時(shí)氧化劑與還原劑并不直接發(fā)生反應(yīng)時(shí)氧化劑與還原劑并不直接接觸，它們之間電子的轉(zhuǎn)移是通過(guò)金屬導(dǎo)體來(lái)實(shí)現(xiàn)的。電子通過(guò)接觸，它們之間電子的轉(zhuǎn)移是通過(guò)金屬導(dǎo)體來(lái)實(shí)現(xiàn)的。電子通過(guò)導(dǎo)體的流動(dòng)就是電流，因此電化學(xué)這一術(shù)語(yǔ)嚴(yán)格地應(yīng)用于那些與導(dǎo)體的流動(dòng)就是電流，因此電化學(xué)這一術(shù)語(yǔ)嚴(yán)格地應(yīng)用于那些與電流相聯(lián)系而發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。電流相聯(lián)系而發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。 電化學(xué)反應(yīng)可分成兩類(lèi)電化學(xué)

3、反應(yīng)可分成兩類(lèi):產(chǎn)生電流的反應(yīng)產(chǎn)生電流的反應(yīng)(發(fā)生在電池里的發(fā)生在電池里的過(guò)程過(guò)程)和借助電流而發(fā)生的反應(yīng)和借助電流而發(fā)生的反應(yīng)(電解電解)。 第一類(lèi)反應(yīng)是自發(fā)的，通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)使化學(xué)能變?yōu)殡娔埽谝活?lèi)反應(yīng)是自發(fā)的，通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)使化學(xué)能變?yōu)殡娔埽M(jìn)而產(chǎn)生電流的裝置稱(chēng)為化學(xué)電池或原電池進(jìn)而產(chǎn)生電流的裝置稱(chēng)為化學(xué)電池或原電池(體系做功體系做功)。 第二類(lèi)反應(yīng)必須依靠外界能量第二類(lèi)反應(yīng)必須依靠外界能量(電能電能)強(qiáng)迫使之發(fā)生強(qiáng)迫使之發(fā)生(對(duì)體系對(duì)體系做功做功)，由外加電能引起化學(xué)反應(yīng)，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的這，由外加電能引起化學(xué)反應(yīng)，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的這種裝置稱(chēng)為電解池，它是一種消耗電能的裝置，而

4、且電能消耗種裝置稱(chēng)為電解池，它是一種消耗電能的裝置，而且電能消耗非常大，研究其節(jié)能的規(guī)律與方法有重要的現(xiàn)實(shí)意義。非常大，研究其節(jié)能的規(guī)律與方法有重要的現(xiàn)實(shí)意義。二、主要應(yīng)用二、主要應(yīng)用 隨著電化學(xué)科學(xué)的不斷發(fā)展，電化學(xué)理論與電化學(xué)方法也隨著電化學(xué)科學(xué)的不斷發(fā)展，電化學(xué)理論與電化學(xué)方法也廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的多個(gè)領(lǐng)域，形成了應(yīng)用電化學(xué)的多個(gè)工廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的多個(gè)領(lǐng)域，形成了應(yīng)用電化學(xué)的多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。如化工、冶金、金屬材料的加工等。業(yè)領(lǐng)域。如化工、冶金、金屬材料的加工等。（一）原電池（一）原電池 原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置。它是利用兩個(gè)電極之原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置。它是利用兩個(gè)電

5、極之間金屬性的不同，產(chǎn)生電勢(shì)差，從而使電子流動(dòng)產(chǎn)生電流，又稱(chēng)間金屬性的不同，產(chǎn)生電勢(shì)差，從而使電子流動(dòng)產(chǎn)生電流，又稱(chēng)非蓄電池。其電化學(xué)反應(yīng)不能逆轉(zhuǎn)，即是只能將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電非蓄電池。其電化學(xué)反應(yīng)不能逆轉(zhuǎn)，即是只能將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，簡(jiǎn)單說(shuō)就是不能重新儲(chǔ)存電力，與蓄電池相對(duì)。所以，根據(jù)能，簡(jiǎn)單說(shuō)就是不能重新儲(chǔ)存電力，與蓄電池相對(duì)。所以，根據(jù)定義，普通的干電池、燃料電池都可以稱(chēng)為原電池。定義，普通的干電池、燃料電池都可以稱(chēng)為原電池。 兩種活潑性不同的金屬電極用導(dǎo)線(xiàn)連接后插入電解質(zhì)溶液中，兩種活潑性不同的金屬電極用導(dǎo)線(xiàn)連接后插入電解質(zhì)溶液中，形成閉合回路就組成了原電池。形成閉合回路就組成了原電池。

6、原電池是將一個(gè)能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)的氧化反應(yīng)和還原電池是將一個(gè)能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)的氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在原電池的負(fù)極和正極上發(fā)生，從而在外電路上產(chǎn)生原反應(yīng)分別在原電池的負(fù)極和正極上發(fā)生，從而在外電路上產(chǎn)生電流。電流。（二）電解（二）電解1.定義定義 直流電通過(guò)電解液直流電通過(guò)電解液(電解質(zhì)的溶液或熔融液電解質(zhì)的溶液或熔融液)而在電極上發(fā)生而在電極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)的化學(xué)變化叫做電解。氧化還原反應(yīng)的化學(xué)變化叫做電解。借助于電流引起化學(xué)變化的借助于電流引起化學(xué)變化的裝置，也就是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置，叫做電解槽裝置，也就是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置，叫做電解槽(或電解或電解池池)。電解

7、槽中和直流電源的負(fù)極相連接的極叫做陰極，和電源。電解槽中和直流電源的負(fù)極相連接的極叫做陰極，和電源的正極相連接的極叫做陽(yáng)極。電子從陰極進(jìn)入電解槽，從陽(yáng)極離的正極相連接的極叫做陽(yáng)極。電子從陰極進(jìn)入電解槽，從陽(yáng)極離開(kāi)回到電源。在電解槽內(nèi)由離子導(dǎo)電，并無(wú)電子流過(guò)。在陰極上開(kāi)回到電源。在電解槽內(nèi)由離子導(dǎo)電，并無(wú)電子流過(guò)。在陰極上電子過(guò)剩，在陽(yáng)極上電子缺少。因此，電解槽中的正離子移向陰電子過(guò)剩，在陽(yáng)極上電子缺少。因此，電解槽中的正離子移向陰極，在陰極上和電子結(jié)合進(jìn)行還原反應(yīng)而放電極，在陰極上和電子結(jié)合進(jìn)行還原反應(yīng)而放電;負(fù)離子移向陽(yáng)極，負(fù)離子移向陽(yáng)極，在陽(yáng)極上給出電子進(jìn)行氧化反應(yīng)而放電在陽(yáng)極上給出電子進(jìn)

8、行氧化反應(yīng)而放電(在電解中，得失電子的在電解中，得失電子的過(guò)程都叫做放電過(guò)程都叫做放電)。這樣，就發(fā)生了電解現(xiàn)象。電解是人們掌握。這樣，就發(fā)生了電解現(xiàn)象。電解是人們掌握的最強(qiáng)有力的氧化還原方法。的最強(qiáng)有力的氧化還原方法。2.電解的應(yīng)用電解的應(yīng)用 （1）電鍍。）電鍍。 （2）電解加工。電解加工是一種利用陽(yáng)極溶解的電化學(xué)反）電解加工。電解加工是一種利用陽(yáng)極溶解的電化學(xué)反應(yīng)時(shí)對(duì)金屬材料進(jìn)行成型加工的方法。應(yīng)時(shí)對(duì)金屬材料進(jìn)行成型加工的方法。 （3）電解磨削，是電解作用與機(jī)械磨削相結(jié)合的加工過(guò)程。）電解磨削，是電解作用與機(jī)械磨削相結(jié)合的加工過(guò)程。 （4）電化學(xué)拋光，直接應(yīng)用陽(yáng)極溶解的電化學(xué)反應(yīng)對(duì)機(jī)械）電

9、化學(xué)拋光，直接應(yīng)用陽(yáng)極溶解的電化學(xué)反應(yīng)對(duì)機(jī)械加工后的零件進(jìn)行再加工，以提高工件表面的光潔度加工后的零件進(jìn)行再加工，以提高工件表面的光潔度 （5）電鑄，是一種利用陰極金屬沉積的原理加工零件的方電鑄，是一種利用陰極金屬沉積的原理加工零件的方法法 。 （6）電泳涂漆法。）電泳涂漆法。12.2 電化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)電化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)一、電解質(zhì)溶液一、電解質(zhì)溶液（一）定義（一）定義 電化學(xué)過(guò)程中，電流導(dǎo)電需要導(dǎo)體。導(dǎo)體通常分為兩類(lèi)電化學(xué)過(guò)程中，電流導(dǎo)電需要導(dǎo)體。導(dǎo)體通常分為兩類(lèi):一一是電子導(dǎo)體，靠自由電子定向流動(dòng)導(dǎo)電，如大多數(shù)金屬，石墨是電子導(dǎo)體，靠自由電子定向流動(dòng)導(dǎo)電，如大多數(shù)金屬，石墨等等;二是離子導(dǎo)體，靠正

10、負(fù)離子的電遷移導(dǎo)電。二是離子導(dǎo)體，靠正負(fù)離子的電遷移導(dǎo)電。 在水或其他溶液中，某些物質(zhì)，如在水或其他溶液中，某些物質(zhì)，如HCl， H2S04, NaOH, NH4OH, NaCl, NaNO3,NaCO3等，會(huì)分解成為帶正電荷的陽(yáng)離等，會(huì)分解成為帶正電荷的陽(yáng)離子和帶負(fù)電荷的陰離子，這種現(xiàn)象叫做電離。能夠電離的物質(zhì)子和帶負(fù)電荷的陰離子，這種現(xiàn)象叫做電離。能夠電離的物質(zhì)稱(chēng)為電解質(zhì)。稱(chēng)為電解質(zhì)。含有電解質(zhì)的溶液稱(chēng)為電解質(zhì)溶液。某些電解質(zhì)含有電解質(zhì)的溶液稱(chēng)為電解質(zhì)溶液。某些電解質(zhì)處于熔融狀態(tài)。處于熔融狀態(tài)。 在電解質(zhì)溶液中，陽(yáng)離子帶正電荷，陰離子帶負(fù)電荷，它在電解質(zhì)溶液中，陽(yáng)離子帶正電荷，陰離子帶負(fù)電

11、荷，它們的總數(shù)是相等的。而且正負(fù)離子在溶液中均勻分布，因此，們的總數(shù)是相等的。而且正負(fù)離子在溶液中均勻分布，因此， 溶液本身是電中性的。溶液本身是電中性的。 將兩塊電極插入電解液中，與直流電源接通。接直流電源正將兩塊電極插入電解液中，與直流電源接通。接直流電源正極的電極稱(chēng)為陽(yáng)極，接負(fù)極的稱(chēng)為陰極。接通直流電源后，在電極的電極稱(chēng)為陽(yáng)極，接負(fù)極的稱(chēng)為陰極。接通直流電源后，在電場(chǎng)作用下，陽(yáng)離子向陰極遷移，陰極表面得到了電子而發(fā)生還原場(chǎng)作用下，陽(yáng)離子向陰極遷移，陰極表面得到了電子而發(fā)生還原反應(yīng)；陰離子向陽(yáng)極遷移，陽(yáng)極表面失去電子而發(fā)生氧化反應(yīng)。反應(yīng)；陰離子向陽(yáng)極遷移，陽(yáng)極表面失去電子而發(fā)生氧化反應(yīng)。正

12、負(fù)離子在遷移的過(guò)程中完成了導(dǎo)電。正負(fù)離子在遷移的過(guò)程中完成了導(dǎo)電。（二）電解質(zhì)溶液的基本性質(zhì)（二）電解質(zhì)溶液的基本性質(zhì)1.電解質(zhì)溶液離子的電遷移電解質(zhì)溶液離子的電遷移 如果離子是在外電場(chǎng)力作用下發(fā)生的定向移動(dòng)，稱(chēng)為電遷移。如果離子是在外電場(chǎng)力作用下發(fā)生的定向移動(dòng)，稱(chēng)為電遷移。離子的電遷移不但是物質(zhì)的遷移，而且也是電荷的遷移，所以離離子的電遷移不但是物質(zhì)的遷移，而且也是電荷的遷移，所以離子的電遷移可以在溶液中形成電流。由于正負(fù)離子沿著相反的方子的電遷移可以在溶液中形成電流。由于正負(fù)離子沿著相反的方向遷移，所以它們的導(dǎo)電效果是相同的，也就是說(shuō)正負(fù)離子沿著向遷移，所以它們的導(dǎo)電效果是相同的，也就是說(shuō)

13、正負(fù)離子沿著同一方向?qū)щ?。同一方向?qū)щ姟?離子的電遷移速率除了與離子的本性（離子半徑，所帶離子的電遷移速率除了與離子的本性（離子半徑，所帶電荷），溶液的濃度、黏度及溫度等有關(guān)外，還與電場(chǎng)的電電荷），溶液的濃度、黏度及溫度等有關(guān)外，還與電場(chǎng)的電勢(shì)梯度有關(guān)。在其他條件一定時(shí)，離子電遷移的速率與電勢(shì)勢(shì)梯度有關(guān)。在其他條件一定時(shí)，離子電遷移的速率與電勢(shì)梯度成正比。梯度成正比。2.電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過(guò)程電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過(guò)程 電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過(guò)程，必須既有電解質(zhì)溶液中離子的定電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過(guò)程，必須既有電解質(zhì)溶液中離子的定向遷移過(guò)程，又有電極上物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程，即在電向遷移過(guò)程，又有電極上物質(zhì)發(fā)生化

14、學(xué)反應(yīng)的過(guò)程，即在電場(chǎng)作用下，陽(yáng)離子向陰極遷移，陰極表面得到了電子而發(fā)生場(chǎng)作用下，陽(yáng)離子向陰極遷移，陰極表面得到了電子而發(fā)生還原反應(yīng)；陰離子向陽(yáng)極遷移，陽(yáng)極表面失去電子而發(fā)生氧還原反應(yīng)；陰離子向陽(yáng)極遷移，陽(yáng)極表面失去電子而發(fā)生氧化反應(yīng)，兩者缺一不可，否則就不可能形成持續(xù)的電流?；磻?yīng)，兩者缺一不可，否則就不可能形成持續(xù)的電流。3.電解液的活度及活度系數(shù)電解液的活度及活度系數(shù) 活度即某物質(zhì)的活度即某物質(zhì)的“有效濃度有效濃度”，或稱(chēng)為物質(zhì)的，或稱(chēng)為物質(zhì)的“有效摩爾有效摩爾分?jǐn)?shù)分?jǐn)?shù)”。二、法拉第定律二、法拉第定律 在電解質(zhì)導(dǎo)電的過(guò)程中，外加一定的電量，在兩個(gè)電極上就在電解質(zhì)導(dǎo)電的過(guò)程中，外加一定的電

15、量，在兩個(gè)電極上就會(huì)消耗或析出一定量的物質(zhì)。消耗或析出物質(zhì)的數(shù)量與外加電量會(huì)消耗或析出一定量的物質(zhì)。消耗或析出物質(zhì)的數(shù)量與外加電量成正比，這種數(shù)量關(guān)系符合法拉第定律。即當(dāng)兩個(gè)電極之間有成正比，這種數(shù)量關(guān)系符合法拉第定律。即當(dāng)兩個(gè)電極之間有96485C電量（相當(dāng)于電量（相當(dāng)于1mol電子的電量）通過(guò)不同的電解質(zhì)溶液時(shí)，電子的電量）通過(guò)不同的電解質(zhì)溶液時(shí)，會(huì)有會(huì)有1mol的電解產(chǎn)物生成。的電解產(chǎn)物生成。 為了使用方便，電化學(xué)中將為了使用方便，電化學(xué)中將96485C電量定義為一個(gè)電量單位，電量定義為一個(gè)電量單位，稱(chēng)為一個(gè)法拉第。稱(chēng)為一個(gè)法拉第。 即即1F=96485C=26.8Ah。 1F電量通過(guò)電

16、極時(shí)得到的反應(yīng)物雖然都是電量通過(guò)電極時(shí)得到的反應(yīng)物雖然都是1mol,但反應(yīng)物不同，但反應(yīng)物不同，重量不同。因此將單位電量通過(guò)電極時(shí)所形成反應(yīng)物的質(zhì)量稱(chēng)為重量不同。因此將單位電量通過(guò)電極時(shí)所形成反應(yīng)物的質(zhì)量稱(chēng)為電化學(xué)當(dāng)量。電化學(xué)當(dāng)量。三、電流效率三、電流效率 法拉第定律是從大量的實(shí)踐中總結(jié)出來(lái)的，是自然界最嚴(yán)格法拉第定律是從大量的實(shí)踐中總結(jié)出來(lái)的，是自然界最嚴(yán)格的定律之一的定律之一(對(duì)原電池也同樣適用對(duì)原電池也同樣適用)。該定律不受溫度、壓力、電。該定律不受溫度、壓力、電解質(zhì)溶液的組成和濃度、電極的材料和形狀等任何因素的影響，解質(zhì)溶液的組成和濃度、電極的材料和形狀等任何因素的影響，在水溶液中、非

17、水溶液中或熔融鹽中均可使用。但是，在電化學(xué)在水溶液中、非水溶液中或熔融鹽中均可使用。但是，在電化學(xué)生產(chǎn)中，卻往往會(huì)出現(xiàn)看起來(lái)不符合法拉第定律的現(xiàn)象，例如鍍生產(chǎn)中，卻往往會(huì)出現(xiàn)看起來(lái)不符合法拉第定律的現(xiàn)象，例如鍍鋅時(shí)，通過(guò)的電量是鋅時(shí)，通過(guò)的電量是1F，但得到的鍍鋅層的量卻不到，但得到的鍍鋅層的量卻不到1 mol。這。這是因?yàn)樵阡\反應(yīng)的同時(shí)，還發(fā)生有其他反應(yīng)，產(chǎn)生了氫，兩種反是因?yàn)樵阡\反應(yīng)的同時(shí)，還發(fā)生有其他反應(yīng)，產(chǎn)生了氫，兩種反應(yīng)物加起來(lái)的和仍為應(yīng)物加起來(lái)的和仍為1 mol。但在這里我們需要的是鍍鋅，而不。但在這里我們需要的是鍍鋅，而不需要?dú)?。得到的所需產(chǎn)物鍍鋅層的量比根據(jù)電量消耗按法拉第定需

18、要?dú)?。得到的所需產(chǎn)物鍍鋅層的量比根據(jù)電量消耗按法拉第定律計(jì)算出來(lái)的鍍鋅層的量要少，為了便于說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，提出了律計(jì)算出來(lái)的鍍鋅層的量要少，為了便于說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，提出了電流效率的概念。電流效率的概念。（一）電流效率的定義（一）電流效率的定義 電流效率的定義可以從以下兩個(gè)方面來(lái)表述：電流效率的定義可以從以下兩個(gè)方面來(lái)表述： 1.對(duì)于一定的電量，實(shí)際獲得所需產(chǎn)物質(zhì)量與根據(jù)法拉第定對(duì)于一定的電量，實(shí)際獲得所需產(chǎn)物質(zhì)量與根據(jù)法拉第定律計(jì)算應(yīng)得所需產(chǎn)物質(zhì)量的比值，通常以律計(jì)算應(yīng)得所需產(chǎn)物質(zhì)量的比值，通常以%表示。表示。 2.對(duì)于一定量的物質(zhì)，根據(jù)法拉第定律計(jì)算所需的電量與實(shí)對(duì)于一定量的物質(zhì)，根據(jù)法拉第定律

19、計(jì)算所需的電量與實(shí)際消耗的電量的比值，通常以際消耗的電量的比值，通常以%表示。表示。（二）影響電流效率的因素（二）影響電流效率的因素 1.電極上有副反應(yīng)，消耗了部分電量。電極上有副反應(yīng)，消耗了部分電量。 2.所需的產(chǎn)物因一部分發(fā)生次級(jí)反應(yīng)（如分解、氧化、與電所需的產(chǎn)物因一部分發(fā)生次級(jí)反應(yīng)（如分解、氧化、與電極物質(zhì)或溶液中的物質(zhì)反應(yīng)等）而被消耗掉。極物質(zhì)或溶液中的物質(zhì)反應(yīng)等）而被消耗掉。 因此，要提高電流效率，就需要采取措施，促使主反應(yīng)，抑因此，要提高電流效率，就需要采取措施，促使主反應(yīng)，抑制副反應(yīng)的進(jìn)行。制副反應(yīng)的進(jìn)行。四、電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力四、電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力 不同的導(dǎo)體具有不同的導(dǎo)電

20、能力。同樣，不同的電解質(zhì)溶不同的導(dǎo)體具有不同的導(dǎo)電能力。同樣，不同的電解質(zhì)溶液也有不同的導(dǎo)電能力。電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力與離子濃度、液也有不同的導(dǎo)電能力。電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力與離子濃度、離子運(yùn)動(dòng)速度以及電解質(zhì)溶液的溫度有關(guān)。溶液中離子數(shù)量多、離子運(yùn)動(dòng)速度以及電解質(zhì)溶液的溫度有關(guān)。溶液中離子數(shù)量多、電場(chǎng)力強(qiáng)、溶液豁度小，則導(dǎo)電能力強(qiáng)電場(chǎng)力強(qiáng)、溶液豁度小，則導(dǎo)電能力強(qiáng);溶液溫度升高使得溶溶液溫度升高使得溶液年黏稠度下降，離子運(yùn)動(dòng)阻力減小，也會(huì)提高溶液的導(dǎo)電能液年黏稠度下降，離子運(yùn)動(dòng)阻力減小，也會(huì)提高溶液的導(dǎo)電能力。由于離子的質(zhì)量遠(yuǎn)大于電子質(zhì)量，使得離子的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)力。由于離子的質(zhì)量遠(yuǎn)大于電子質(zhì)量，使

21、得離子的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于電子運(yùn)動(dòng)速度，所以，電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力遠(yuǎn)小于金屬小于電子運(yùn)動(dòng)速度，所以，電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力遠(yuǎn)小于金屬的導(dǎo)電能力。的導(dǎo)電能力。 我們習(xí)慣上用電導(dǎo)和電導(dǎo)率來(lái)表示溶液的導(dǎo)電能力。這是我們習(xí)慣上用電導(dǎo)和電導(dǎo)率來(lái)表示溶液的導(dǎo)電能力。這是因?yàn)殡娊赓|(zhì)溶液中一般都有幾種離子同時(shí)參與導(dǎo)電，可以看成因?yàn)殡娊赓|(zhì)溶液中一般都有幾種離子同時(shí)參與導(dǎo)電，可以看成是由幾條導(dǎo)電支路并聯(lián)而成，因此，使用電導(dǎo)和電導(dǎo)率更為便。是由幾條導(dǎo)電支路并聯(lián)而成，因此，使用電導(dǎo)和電導(dǎo)率更為便。（一）電導(dǎo)的定義（一）電導(dǎo)的定義 電解液導(dǎo)電能力成為電導(dǎo)（電解液導(dǎo)電能力成為電導(dǎo)（L），是其電阻（），是其電阻（R）的倒）的倒數(shù)

22、：數(shù)：SLS指電解液的導(dǎo)電截面積，單位為平方米；指電解液的導(dǎo)電截面積，單位為平方米；表示表示電解液的長(zhǎng)度，電解液的長(zhǎng)度， 指電導(dǎo)率或電導(dǎo)。指電導(dǎo)率或電導(dǎo)。（二）影響電解液的電導(dǎo)率的因素（二）影響電解液的電導(dǎo)率的因素（1）電解質(zhì)的本性。）電解質(zhì)的本性。（2）電解液的濃度。）電解液的濃度。（3）電解液的溫度。）電解液的溫度。（4）電解液的充氣率。）電解液的充氣率。（三）電導(dǎo)的特性（三）電導(dǎo)的特性 了解電導(dǎo)的特性對(duì)于生產(chǎn)及科學(xué)研究中，合理地選用電化學(xué)裝了解電導(dǎo)的特性對(duì)于生產(chǎn)及科學(xué)研究中，合理地選用電化學(xué)裝置中的電解質(zhì)是有幫助的。置中的電解質(zhì)是有幫助的。 同溫同濃度下強(qiáng)酸和強(qiáng)堿因能解離出同溫同濃度下強(qiáng)

23、酸和強(qiáng)堿因能解離出H+和和OH-，電導(dǎo)率最大，電導(dǎo)率最大，鹽類(lèi)次之，弱電解質(zhì)因?yàn)樵谌芤褐胁煌耆怆x，電導(dǎo)率最小。鹽類(lèi)次之，弱電解質(zhì)因?yàn)樵谌芤褐胁煌耆怆x，電導(dǎo)率最小。 強(qiáng)電解質(zhì)的電導(dǎo)率隨濃度的變化都是先增大，越過(guò)極值后又強(qiáng)電解質(zhì)的電導(dǎo)率隨濃度的變化都是先增大，越過(guò)極值后又減小，這是因?yàn)闈舛仍龃髸r(shí)參與導(dǎo)電的離子數(shù)目增多，使導(dǎo)電減小，這是因?yàn)闈舛仍龃髸r(shí)參與導(dǎo)電的離子數(shù)目增多，使導(dǎo)電能力增強(qiáng)，隨著濃度的增大，離子間的相互作用逐漸增強(qiáng)，反能力增強(qiáng)，隨著濃度的增大，離子間的相互作用逐漸增強(qiáng)，反而又使導(dǎo)電能力減弱。而又使導(dǎo)電能力減弱。 弱電解質(zhì)的電導(dǎo)率隨濃度的變化不明顯，是因?yàn)闈舛仍龃髸r(shí)，弱電解質(zhì)的電導(dǎo)率

24、隨濃度的變化不明顯，是因?yàn)闈舛仍龃髸r(shí)，雖然電解質(zhì)分子數(shù)增加了，但解離度卻隨之減小，溶液中離子雖然電解質(zhì)分子數(shù)增加了，但解離度卻隨之減小，溶液中離子數(shù)目變化并不大。數(shù)目變化并不大。五、電極電位五、電極電位六、電極極化六、電極極化七、金屬的陰極過(guò)程和陽(yáng)極過(guò)程七、金屬的陰極過(guò)程和陽(yáng)極過(guò)程12.3 電化學(xué)工業(yè)的主要節(jié)能技術(shù)電化學(xué)工業(yè)的主要節(jié)能技術(shù)一、合理選擇和設(shè)計(jì)電解槽一、合理選擇和設(shè)計(jì)電解槽 電化學(xué)工業(yè)中，發(fā)生電解的電化學(xué)裝置稱(chēng)為電解槽。不同電化電化學(xué)工業(yè)中，發(fā)生電解的電化學(xué)裝置稱(chēng)為電解槽。不同電化學(xué)行業(yè)中使用不同的電解槽。合理選擇和設(shè)計(jì)電解槽對(duì)電化學(xué)工業(yè)學(xué)行業(yè)中使用不同的電解槽。合理選擇和設(shè)計(jì)電解

25、槽對(duì)電化學(xué)工業(yè)的節(jié)能意義重大。的節(jié)能意義重大。（一）離子膜電解槽（一）離子膜電解槽目前，在氯堿工業(yè)中，主要采用三種電解方法目前，在氯堿工業(yè)中，主要采用三種電解方法:隔膜法電解、水銀隔膜法電解、水銀法電解和離子膜法電解，相應(yīng)有毛種電解槽。離子膜法電解是近三法電解和離子膜法電解，相應(yīng)有毛種電解槽。離子膜法電解是近三十年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新工藝，雖然單槽產(chǎn)率較低，們堿的濃度和純度十年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新工藝，雖然單槽產(chǎn)率較低，們堿的濃度和純度都比較高，而且，耗電量最小。隨著離子膜性能的不斷改進(jìn)，今后，都比較高，而且，耗電量最小。隨著離子膜性能的不斷改進(jìn)，今后，離子膜法電解將會(huì)在提高生產(chǎn)率，降低能耗方面發(fā)揮更大的

26、作用。離子膜法電解將會(huì)在提高生產(chǎn)率，降低能耗方面發(fā)揮更大的作用。1.離子膜電解基本概念離子膜電解基本概念2.離子膜電解法的特點(diǎn)離子膜電解法的特點(diǎn)（1）離子膜電解綜合能耗低，比隔膜電解噸產(chǎn)品綜合能耗低）離子膜電解綜合能耗低，比隔膜電解噸產(chǎn)品綜合能耗低40%左右，具有明顯的節(jié)能效果；左右，具有明顯的節(jié)能效果；（2）離子膜成品堿中氯化鈉含量大大低于隔膜堿，燒堿純度）離子膜成品堿中氯化鈉含量大大低于隔膜堿，燒堿純度50%的氫氧化鈉堿液，含氯化鈉的氫氧化鈉堿液，含氯化鈉5060ppm;（3）無(wú)水銀或石棉污染環(huán)境的問(wèn)題；）無(wú)水銀或石棉污染環(huán)境的問(wèn)題；（4）操作、控制都比較容易；）操作、控制都比較容易；（5

27、）使用符合變化的能力較大；）使用符合變化的能力較大；（6）要求用高質(zhì)量的鹽水；）要求用高質(zhì)量的鹽水；（7）離子膜的價(jià)格比較昂貴。）離子膜的價(jià)格比較昂貴。3.離子膜電解節(jié)能效果離子膜電解節(jié)能效果4.離子膜電解技術(shù)的發(fā)展離子膜電解技術(shù)的發(fā)展（二）預(yù)焙電解槽（二）預(yù)焙電解槽1.預(yù)焙陽(yáng)極電解槽預(yù)焙陽(yáng)極電解槽2.預(yù)焙鋁電解槽電流強(qiáng)化與高效節(jié)能技術(shù)預(yù)焙鋁電解槽電流強(qiáng)化與高效節(jié)能技術(shù)3.鋁電解槽新型陰極及焙燒啟動(dòng)與控制技術(shù)鋁電解槽新型陰極及焙燒啟動(dòng)與控制技術(shù)（三）電鍍槽（三）電鍍槽二、改進(jìn)生產(chǎn)工藝二、改進(jìn)生產(chǎn)工藝 在電化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程中，許多因素影響反應(yīng)過(guò)程的速度和質(zhì)量。在電化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程中，許多因素影響反應(yīng)過(guò)程

28、的速度和質(zhì)量。比如電解液中各種成分的比例，電解液的溫度，添加劑的多少以比如電解液中各種成分的比例，電解液的溫度，添加劑的多少以及兩個(gè)電極的極距、陰極沉淀物的多少等。及兩個(gè)電極的極距、陰極沉淀物的多少等。（一）溶液的控制（一）溶液的控制（二）溫度控制（二）溫度控制（三）以低毒、無(wú)毒工藝代替毒性較強(qiáng)的工藝（三）以低毒、無(wú)毒工藝代替毒性較強(qiáng)的工藝（四）采用電流效率高的工藝（四）采用電流效率高的工藝三、改進(jìn)電極三、改進(jìn)電極 電極是電解槽必不可少的組成部分。工作時(shí)，電極一方面將電極是電解槽必不可少的組成部分。工作時(shí)，電極一方面將直流電壓加到電解槽上，通過(guò)大電流。另一方面陽(yáng)極和陰極往往直流電壓加到電解槽上，通過(guò)大電流。另一方面陽(yáng)極和陰極往往也參與整個(gè)反應(yīng)過(guò)程。因此，電極性能的好壞對(duì)電化學(xué)過(guò)程有舉也參與整個(gè)反應(yīng)過(guò)程。因此，電極性能的好壞對(duì)電化學(xué)過(guò)程有舉足輕重的影響。足輕重的影響。（一）改進(jìn)陽(yáng)極（一）改進(jìn)陽(yáng)極（二）陰極的改進(jìn)（二）陰極的改進(jìn)（三）惰性陽(yáng)極的開(kāi)發(fā)（三）惰性陽(yáng)極的開(kāi)發(fā)四、使用添加劑四、使用添加劑 電化學(xué)工業(yè)中的電解液往往是由多種成分組成，除了主要電化學(xué)工業(yè)中的電解液往往是由多種成分組成，除了主要的電解液成分外，還有各種添加劑。添加劑對(duì)于加速電化學(xué)反的電解液成分外，還有各種添加劑。添加劑對(duì)于加速電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，提高反應(yīng)質(zhì)量和效率，有著明顯的作用。應(yīng)過(guò)程，提