第53讲第三章普通化学第四节氧化还原反应与电化学三2014年新版

1、，通过无忧！问吧，有问必答！校：授课+名师答疑+音频、讲义模考+提供，勿上当，咨询：转 2Fe ，则 E q (Fe 3 + / Fe ) 等于（例 4：已知 Fe 3+0 .771Fe 2 +）。- 0 .44【2013 年】A.0.331VB.1.211VC.-0.036VD.0.110V：C。：0 .0 5E q ( F e 3 +/ F e ) = -33 +éë F eûù0 .0 5 9V= -+lg2 +éë Feùû31323E q ( F e 3 +/ F e 2 + ) +=(三)电极电势的应用

2、1、氧化剂或还原剂的相对强弱电极电势代数值越大，表示电对中氧化态物质越易得到电子，其氧化性越强。反之，电极电势代数值越小，表示电对中还原态物质越易失去电子，其还原性越强。例如，已知： E q= - 0 . 4V 0E q ,F e 2 / F e4S n则 氧 化 剂 的 氧 化 性 依还 原 剂 的 还 原 性 依 次2、氧化还原反应进行的方向氧化还原反应进行的方向应是电极电势代数值最大的电对中氧化态物质作为氧化剂，氧化电极电势较小的电对中的还原态物质。即：强氧化剂强还原剂弱还原剂十弱氧化剂3、计算原电池的电动势及氧化还原反应的平衡常数（1）计算原电池的电动势E 电池 E ( + ）一 E

3、（一）由于实际上电池的电动势总是大于零的，若根据计算 E ( + ) < E（一）, 说明设定的正负极应该反过来。造价工程师|监理工程师|咨询工程师|会计证|师|安全工程师|会计|会计师| 英语|税务师|从业|从业|期货从业|师|报关员|外销员|执业药师|卫生|助理医师|日语|计算机|雅思|公共英语|自考英语|新概念|BEC|托福|人力师|高考|司法|第 1 页，通过无忧！问吧，有问必答！校：授课+名师答疑+模考+音频、讲义提供，勿上当，咨询：转 2（2）计算氧化还原反应的平衡常数氧化还原反应达到平衡时，电池电动势为零，E ( + ) E（一）éë 氧 化 态 

4、49;û (0 .0 5 9VqE+lg( + )éë 还 原 态 ùû (néë 氧 化0 .0 5 9VqqE- E=lg( + )( - )éë 氧 化n通过上述方法求得电池的标准电极电动势，当反应达到平衡时，各项物质浓度均为平衡浓度，可以得到平衡常数求解。nE q在 298K 标准状态下， lg K q =电 池0 .0 5 9V例 5：元素的标准电极电势图如下：在空气存在的条件下，下列离子在水溶液中最稳定的是（）。【2012 年】Cu2+A.B. Au+Fe2+C.D.Mn2+：A。：比较各个标

5、准电极电势代数值，对应最小的氧化态满足要求，最不易失去电子，也就最稳定。五、电解（一）电极反应和电解反应1、电极反应一个不能自发进行的氧化还原反应，可通过外加直流电，强制该反应进行，这个过程叫电解。电解的实质是把电能转化为化学能。完成电解的装置叫电解池。在电解池中，与直流电源负极相连的电极称为阴极，与直流电源正极相连的电极叫阳极。电解时，阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应。造价工程师|监理工程师|咨询工程师|会计证|师|安全工程师|会计|会计师| 英语|税务师|从业|从业|期货从业|师|报关员|外销员|执业药师|卫生|助理医师|日语|计算机|雅思|公共英语|自考英语|新概念|BEC|托福|人力

6、师|高考|司法|第 2 页，通过无忧！问吧，有问必答！校：授课+名师答疑+模考+音频、讲义提供，勿上当，咨询：转 2例如，以石墨作电极材料，1mol/L 的 CuCl2 溶液作为电解液，阴 极 C u 2 + + 2 e - = C u 被 还电 解 反 应 : C u C l ¾ 电¾解¾®2这 里 根 据 标 准 电 极 电 势C u 2 + 不 可 能 氧 化 C l -， 电强 迫 电 化 学 反 应 按 照 人 们2、电解产物一般规律( 1 ）电解时，电解池中正离子向阴极移动，负离子向阳极移动；( 2 ）在阴极附近的电解质中，实际电极电势最高的

7、电对中的氧化态物质，最易得到电子，通常首先在阴极放电，得到电子而被还原。在阳极附近的电解物质中，实际电极电势最低的电对中的还原态物质最易失去电子，通常首先在阳极放电，失去电子而被氧化； ( 3 ）电解液为水溶液时，必须考虑水溶液中 H和OH 的放电。同时也应考虑到过电势对实际放电电势的影响。由于O2 和 H2的电化学极化作用产生过电极电势更正，阻碍了 H和 OH在阴极和阳极放电析出。而对于金电势，使电极电势更负，属离子在电极上放电析出，过电势影响很小，可忽略不计。（二）电解产物的确定1、阳极产物的析出次序（1）若用金属包括 Cu、 Ag 等作阳极材料，在电解时，阳极上首先发生的是作为阳极板的金

8、属失去电子，变成金属离子进入溶液，这一过程称为阳极溶解。 Pt、 Au 是惰性金属一般不发生阳极溶解。（2）若阳极用惰性电极（Pt ，石墨）等作电极板，溶液中简单负离子（如 I 一、 Br 一、 Cl 一等）将先于 OH 一离子，在阳极上失去电子形成单质析出。2-一（3）若溶液中只有含氧酸根离子（如 SO4 、NO3 等），则水溶液中 OH 离子将在阳极放电，析出 O2，而含氧酸根不易氧化，不在阳极放电。2、阴极产物析出的次序（ 1 ） 在阴极， 导电电极材料不参与反应， 因此， 首先是电极电势代数值较大的金属离子如Ag+.Cu2+.Ni2+.Zn2+等得到电子、形成单质。（2）若溶液中只有电

9、极电势代数值小的活泼金属离子如 Na+.K+.Mg2+.Ca2+等，则水溶液中 H 离子可能优先得到电子而析出氢气。但要考虑相应离子与 H离子的实际浓度及H 在电极上放电的过电势，通过能斯特方程具体计算，才能确定。六、金属腐蚀与防护造价工程师|监理工程师|咨询工程师|会计证|师|安全工程师|会计|会计师| 英语|税务师|从业|从业|期货从业|师|报关员|外销员|执业药师|卫生|助理医师|日语|计算机|雅思|公共英语|自考英语|新概念|BEC|托福|人力师|高考|司法|第 3 页，通过无忧！问吧，有问必答！校：授课+名师答疑+模考+音频、讲义提供，勿上当，咨询：转 2（一）金属的电化学腐蚀金属腐

10、蚀有多种和不同的特征，其中最为普遍也是最具重要性的是电化学腐蚀。当金属与电解质溶液接触时，形成与原电池原理相同的腐蚀电池，自发发生电化学反应而使金属材料或制品变质损坏受到腐蚀，这种腐蚀即称为电化学腐蚀。由于电化学腐蚀无处不在，时时都在发生，难以根本杜绝，危害甚大，因此它是研究金属腐蚀与防护的首要方向。腐蚀电池中发生氧化反应的极为阳极（对应原电池的负极），发生还原反应的极为阴极（对应原电池的正极）。（二）电化学腐蚀的主要类型1、析氢腐蚀钢铁制品在酸性较强的环境中，易发生析氢腐蚀，其反应如下：阳 极 (Fe)Fe(s)=Fe 阴 极 ( F e C 3 , 铁 炭 体总 反 应 2 H+ F e

11、( s+2 、Fe 2 +-+ 2 O H= F e (这 类 腐 蚀 过 程 中 产钢铁制品在 酸 性 不 强 ， 近 中 性 的 环 境 中 ， 一 般 发 生 吸 氧 腐 蚀 。 其 反 应 如 下 ，阳 极 （ F e） Fe(s)=Fe 2 +总 反 应 ：2 Fe( s) + O (g )2Fe ( OH)2 进一步被空气中的 O2 氧化成Fe (OH，部分脱水后变成) 3Fe2O3（铁锈）。这类腐蚀过程中有 O2 参与，需从空气中吸入氧气作为氧化剂，故称吸氧腐蚀。3 、差异充气腐蚀（浓差腐蚀）O2 浓度小（O2分压低）处，电极电位比较低，作为腐蚀电池的阳极，发生氧化反应，而O2

12、浓度大处作为腐蚀电池阴极，发生还原反应。反应式如下：阳 极 （ F e） Fe=Fe 2 + + 2 e -总 反 应 ：2 Fe + O + 2 H O =22同样 Fe ( OH )进一步被氧化成 Fe ( OH）3，并进一步脱水变成 Fe2O3。例如埋在土中的钢铁部件，2空气处堆积 ( OH 一多处）。常发生差异充气腐蚀。其腐蚀部位在非空气处，铁锈则在在常温下，钢铁腐蚀以电化学腐蚀为主，在电化学腐蚀中，通常以吸氧腐蚀为主。造价工程师|监理工程师|咨询工程师|会计证|师|安全工程师|会计|会计师| 英语|税务师|从业|从业|期货从业|师|报关员|外销员|执业药师|卫生|助理医师|日语|计算

13、机|雅思|公共英语|自考英语|新概念|BEC|托福|人力师|高考|司法|第 4 页差异充气腐蚀是吸氧腐蚀的一种，它是因为在钢铁表面 O2 分布不均匀引起的吸氧腐蚀。吸氧腐蚀，通过无忧！问吧，有问必答！校：授课+名师答疑+模考+音频、讲义提供，勿上当，咨询：转 2（三）金属腐蚀的防护1、金属的性质组成合金，如含铬不锈钢。2 、在金属表面形成保护层（1） 在金属表面进行电镀、热涂，覆盖一层缴密的较稳定的金属保护层如 Ni 、 Cr 、 Cu 等。（2）对金属表面进行磷化钝化处理，形成耐腐蚀层，如磷化成磷酸盐致密保护膜。（3）在金属表面涂漆或镀高膜。3、应用缓蚀剂法、在腐蚀介质中加人缓蚀剂，以防止或显著延缓腐蚀，缓蚀剂有 NaNO2.Na3PO4 等。4 、电化学保电化学保是应用电化学原理达到或减缓腐蚀、保护金属的目的。常用阴极保，它又可分为牺牲阳极法和外加电流阴极保。(1)牺牲阳极法:借助外加阳极（较活泼金属如 Zn 等），人为组成腐蚀电池，让外加阳极在电化学腐蚀中被腐蚀掉用以保护作为阴极的金属。例如，在海洋中行驶的轮船，通常把 Zn 板嵌在外甲板上，发生电化学腐蚀时，被腐蚀的是作为阳极的锌板，而使铁甲被保护下来，这里用的 Zn 板即作为“牺牲阳极”。(2)外加电流阴极保:将需保护的金属构件（如输油管道、输道等），与外电源