大学化学之电化学基础

1、关于大学化学之电化学基础第一张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月2电化学电化学是研究化学能和电能相互转化的一门科学.第二张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月3氧化还原过程 人类一切生产和生命活动：能量供应问题。 煤、石油等燃烧发热 营养物质的消化吸收 体内的生物化学反应 生物电现象(心电、脑电)第三张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月4主要内容5.1 氧化还原反应5.2 原电池 5.3 电极电势5.4 原电池热力学5.5 电解与电化学技术5.6 金属的腐蚀与防护第四张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月55.1 氧化还原反应 5.1.1 氧化还原反应 5.

2、1.2 氧化还原电对 5.1.3 氧化还原反应方程式的配平第五张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月65.1.1 氧化还原反应1.定义 元素的氧化值发生了变化的化学反应。Sn2+ + Fe3+ Sn4+ + Fe2+ 2.特点（1）存在着氧化剂与还原剂；（2）存在着氧化态与还原态。氧化Ox（氧化态） neRed（还原态）还原第六张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月75.1.2 氧化还原电对1.电对Ox + ne Red 同种元素的氧化态与还原态构成了氧化还原电对，记作Ox / Red。 如Sn4+/Sn2+ ，Fe3+/Fe2+，一个氧化还原反应由两个氧化还原电对组成。第七张

3、，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月82.电极反应 任何氧化还原反应都可拆分为两个氧化还原电对的半反应（半电池反应，电极反应）：Fe3+ + e Fe2+ Sn2+ Sn4+ + 2e 氧化还原反应的实质： 两个共轭电对之间的电子转移反应。第八张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月93.电对拆分： 2MnO4-5H2C2O4 6H 2Mn2 10CO2 8H2O MnO4- 8H 5e Mn2 4H2O H2C2O4 2CO2 2H 2e MnO4- / Mn2； CO2 /H2C2O4第九张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月5.1.3 氧化还原反应方程式的配平离子-

4、电子法1.配平原则： 电荷守恒：反应过程中氧化剂与还原剂得失电子数相等。 质量守恒：反应前后各元素的原子总数相等。第十张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月112.配平的具体步骤：（1）写出离子方程式：MnO4-SO32- H Mn2 SO42- H2O （2）将反应拆分为氧化和还原两个半反应式： 还原反应： MnO4- Mn2氧化反应： SO32- SO42- (3) 配平：使半反应两边的原子数和电荷数相等MnO4- 8H + 5e = Mn2 4H2OSO32- H2O = SO42- 2H + 2e 第十一张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月（4） 使两个半反应得失电子

5、数为其最小公倍数，合并成一个配平的离子反应式：2) MnO4- 8H + 5e = Mn2 4H2O+ 5) SO32- H2O = SO42- 2H + 2e 2MnO4-5SO32-6H = 2Mn25SO42-3H2O第十二张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月 例1 用离子-电子法配平下列氧化还原反应：K2Cr2O7 + KI + H2SO4 K2SO4 + Cr2（SO4）3+I2+H2O解：先写成离子反应式：Cr2O72- + I- + H+ Cr3+ + I2 + H2O将离子反应式分成两个半反应：I- I2Cr2O72- + H+ Cr3+ + H2O分别配平两个半反应

6、：2I- = I2 + 2eCr2O72- + 14 H+ + 6e = 2Cr3+ +7 H2O第十三张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月使两个半反应得失电子数为其最小公倍数（e= 6），合并成一个配平的离子反应式：Cr2O72- + 6I- + 14H+ = 2Cr3+ + 3I2 + 7H2O最后写出配平的氧化还原反应方程式：K2Cr2O7 + 6KI + 7H2SO4 = Cr2（SO4）3 + 4K2SO4 + 3I2 + 7H2O第十四张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月 例2 配平下列氧化还原反应：H2S + H2SO3 S + H2OH2S - 2e S +

7、 2H+ H2SO3 + 4H+ + 4e S + 3H2O 2 + 得:2H2S + H2SO3 = 3S + 3H2O 第十五张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月 例3：配平Cl2(g) + NaOH NaCl + NaClO3 解： Cl2（g）+ 2e = 2Cl- Cl2（g）+ 12OH- = 2ClO3-+ 6H2O +10e 5 + 得：6Cl2（g）+ 12OH- = 10Cl- + 2ClO3-+ 6H2O化简得：3Cl2（g）+ 6OH- = 5Cl- + ClO3-+ 3H2O3Cl2（g）+ 6NaOH = 5NaCl + NaClO3+ 3H2O 第十六张

8、，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月175.2 原电池 5.2.1 原电池的概念 5.2.2 原电池的符号 5.2.3 电池电动势 5.2.4 电极类型第十七张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月185.2.1 原电池的概念1.定义 原电池是利用氧化还原反应产生电流的装置。2.原电池的构成 电势不同的两个电极； 盐桥； 外电路（检流计）。第十八张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月19图1 Daniell电池+e 电子由Zn极流向Cu极： Zn极电势低，为负极；Cu极电势高，为正极。3.Daniell电池第十九张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月20 4.特征

9、 正极：氧化剂(Cu2+)被还原，半电池反应为： Cu2+ + 2e Cu负极：还原剂(Zn)被氧化，半电池反应为： Zn Zn 2+ + 2e 电池反应为：Cu2+ + Zn Cu + Zn 2+第二十张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月215.2.2 原电池的符号表示1.书写要求（1） 负极写在左边，正极写在右边； （2）正负极之间用盐桥“”相接；（3）电极固体标志用一竖线“”表示；（4）同相之不同物质间用“，”间隔；（5）若为离子时应注明其活度（浓度亦可）；（6）若电对不含金属导体，则需加一惰性导体；（7）纯气体、液体或固体与惰性电极名称之间以“，”间隔，并应注明其状态。第二十

10、一张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月222.应用示例例4将氧化还原反应2MnO4-5H2O26H= 2Mn2 8H2O 5O2拆成两个半电池反应，并写出电极组成和电池组成表示式。解 （1）根据正极发生还原反应，负极发生氧化反应的原则，拆分此氧化还原反应为两个半电池反应：正极反应：MnO4- 8H5e Mn2 4H2O 负极反应： H2O2 2H O2 2e第二十二张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月23（2）电极组成：正极：PtMnO4- （c1）,Mn2（c2）,H （c3） 负极：Pt, O2 （p） H2O2 （c4）, H （c3）（3）电池符号：（-）Pt, O

11、2 （p） H2O2 （c4）, H （c3） MnO4- （c1）,Mn2（c2）,H （c3） Pt（+）第二十三张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月245.2.3 电池电动势 1.定义 电池电动势是电池正负极之间的瞬时电势差。（在接近零电流下所测定的电势差） 2.表示 电池电动势 E E+ - E- E+ 某时刻正极的电势， E- 某时刻负极的电势。思考：为什么手电筒电光愈用愈暗？因为其电池电动势愈用愈低。第二十四张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月255.2.4 电极类型 1.金属-金属离子电极：Zn | Zn2+(c) 电极反应 Zn2+ + 2e Zn 2.金属

12、-金属难溶盐-阴离子电极： Ag，AgCl(s) | Cl-(c) 电极反应 AgCl + e Ag + Cl- 3. 双离子电对电极： Pt| Fe2+(c1)，Fe3+(c2) 电极反应 Fe3+ + e Fe2+ 4.气体电极：Pt，Cl2(p) | Cl- (c) 电极反应 Cl2 + 2e 2Cl-第二十五张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月265.3 电极电势 5.3.1 电极电势的产生 5.3.2 标准电极电势 5.3.3 Nernst方程式第二十六张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月275.3 电极电势5.3.1 电极电势的产生1.电极的双电层结构+-（a）

13、溶解沉积+-（b）沉积溶解图-2 双电层的形成M（s） Mn+（aq）+ ne 由于在金属与溶液间的界面处形成双电层结构，电极电势产生了。第二十七张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月28双电层结构的电极电势为绝对电极电势。2.影响电极电势的因素 电极电势的大小与以下因素有关：（1）电极物质的本性；（2）电极物质离子的浓度或气体的分压；（3）温度。第二十八张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月29 5.3.2 标准电极电势1.标准氢电极的作用 无法直接测出表面电势和相间电势不能确定电极电势的绝对值。 实际中选定一个标准电极，将其电极电势定义为零，即可确定其它电极的电极电势。 I

14、UPAC规定，采用标准氢电极作为基准电极。第二十九张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月302.标准氢电极的组成Standard Hydrogen Electrode, SHE（1）海绵状铂黑作电极导体；（2）H2压力维持100kPa；（3）H+活度为1（1.184molL-1）；（4） EH+/ H2 =0.0000V第三十张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月31 标准氢电极的组成式可表示为: Pt，H2（100kPa）H（a=1） （5）标准氢电极的组成式（电极符号） 铂黑上吸附的H2与溶液中的H建立如下动态平衡： 2H(aq) + 2e H2(g)第三十一张，PPT共一

15、百三十一页，创作于2022年6月323.标准电极电势（1）定义 处于标准态下的电极的电势称为该电极的标准电极电势(standard electrode potential)，用符号E表示。（2）标准态 溶液活度为1 , 或气体压力为100kPa , 液体和固体为纯净物。 第三十二张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月334.标准电极电势的测定 电池电动势 E E+ - E- 首先和标准氢电极组成原电池，其次确定被测电极是正极还是负极。若为正极，则其标准电极电势E+ E + EH+/H2 E若为负极，则其标准电极电势 E- EH+/H2 - E - E EOx/Red定义为给定电极的标准

16、电极电势(相对值）。第三十三张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月34标准电极电势的测定例5 简述测定Pt | Fe3+(1.0)， Fe2+(1.0)的标准电极电势的方法及结果。 解 将Pt | Fe3+(1.0)， Fe2+(1.0)与标准氢电极组成电池。从实验电流的方向确定此待测电极为正极，标准氢电极为负极。 测得电动势为0.771V，则 E E+ - E- EFe3+ /Fe2+ - EH+/H2式中E 的右下角注明了参加电极反应物质的氧化态和还原态，上角的表示标准状态。EFe3+/Fe2+ E 0.771V.第三十四张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月35又：标准锌

17、电极与标准氢电极组成原电池： (-) Zn | Zn2+(1.0)H+(1.0) | H2（100kPa）, Pt (+) 测得此原电池的电动势E =0.7618 V，由于 E E+ E- E HH2 E Zn2Zn 0 E Zn2Zn E Zn2Zn - 0.7618 V。第三十五张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月365.标准电极电势的物理意义： 标准电极电势表中，以标准氢电极为界，氢以上电极的E 均为负值，氢以下电极的E均为正值。 某电极的E代数值愈小，表示此电对中还原态物质愈易失去电子，即还原能力愈强，是较强的还原剂； 若电极的E代数值愈大，表示此电对中氧化态物质愈易得到电子

18、，即氧化能力愈强，是较强的氧化剂。第三十六张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月376. 标准电极电势表及其应用附录：常见的氧化还原电对的标准电极电势(1)标准电极电势与氧化还原反应的关系1）对比两个氧化还原电对的标准电极电势的大小，便可知道此氧化还原反应在标准态时谁是氧化剂，谁是还原剂。第三十七张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月38标准电极电势与氧化还原反应的关系2）判断标准态时氧化还原反应自发进行方向：强Ox + 强Red 弱Ox + 弱Red 电极电势愈高，氧化还原电对中的氧化态得到电子变成其还原态的趋势愈强； 电极电势愈低，氧化还原电对中的还原态失去电子变成其氧化态

19、的趋势愈强。 氧化还原反应的方向：电极电势高的电对的氧化态氧化电极电势低的电对的还原态。第三十八张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月39例6 判断标准状态时下列氧化还原反应自发进行的方向：2Fe2+Br2 2Fe3+2Br-。解 首先，将此氧化还原反应拆成两个半反应，并查出这两个电对的标准电极电势：Fe3+ e Fe2+ EFe3+ /Fe2+ = + 0.771VBr2 + 2e 2Br- EBr2 /Br- = + 1.087 V其次，找出标准电极电势高的电对中的氧化态(Br2 )， 和标准电极电势低的电对中的还原态(Fe2+ )，此二者应是该自发反应的反应物。故该反应正向（向右

20、）自发进行。第三十九张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月40解 将此氧化还原反应拆成两个半反应，并查出两个电对的标准电极电势：例7 判断标准状态下反应Ag+ + Fe2+ Ag + Fe3+ 自发进行的方向。Ag+ + e Ag EAg+ /Ag = + 0.7996 VFe3+ e Fe2+ EFe3+ /Fe2+ = + 0.771V反应系统中较强的氧化剂是Ag+ ，较强的还原剂是Fe2+ ，故反应正向（向右）进行。第四十张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月41（2）使用标准电极电势表注意事项：1）电极反应均写成：Oxne Red 无论反应物是电对中的氧化态，还是其还原

21、态，氧化还原电对的E的符号不变。2Fe3+ + Sn2+ 2Fe2+ + Sn4+ E Fe3+ /Fe2+ = + 0.771V2Fe2+ + Ag+ Fe3+ + AgE Fe3+ /Fe2+ = + 0.771V第四十一张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月423）E只能判断标准状态下氧化还原反应自发进行的方向。如:Zn2+ + 2e Zn E = -0.7618V 2Zn2+ + 4e 2Zn E2（ -0.7618V ）2）标准电极电势是强度性质，不具加和性。Ag+ + e Ag EAg+ /Ag = + 0.7996 VFe3+ e Fe2+ EFe3+ /Fe2+ = +

22、 0.771VAg+ + Fe2+ Ag + Fe3+比较结论：反应正向进行。第四十二张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月43但如果有Ag+（0.10) + Fe2+ （0.10) Ag+ Fe3+ （1.0) 则反应逆向进行。问题：怎样知道在此条件下反应逆向进行？ 答案：这是比较电极电势的结果。第四十三张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月445.3.3 Nernst方程式 1. 电极电势的Nernst方程式 2. 电池电动势的Nernst方程式 3. 应用Nernst方程式注意事项第四十四张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月455.3.3 Nernst方程式影响

23、电极电势的因素 Nernst方程式及浓度对EOx/Red及E的影响标准电极电势：只考虑电极本性的影响，故只能用于标准态下的氧化还原反应。非标准态下，EOx/Red：考虑电极本性、反应物浓度、温度以及溶液的酸度等因素。Nernst方程式：综合了上述影响因素的计算EOx/Red及E的公式。第四十五张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月461.电极电势的Nernst方程式对于任一电极反应 aOx + ne bRed 其电极电势的Nernst方程式为：E = E + ln RT Oxa nF Redb第四十六张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月47上式电极电势的Nernst方程式 式

24、中E 电极电势（V） E 标准电极电势（V） R 气体常数(8.314 JK-1mol-1) F Faraday常数(96 485 Cmol-1) T 绝对温度（K） n 电极反应中得（失）电子数（mol） Oxa 电极反应中电对氧化态浓度幂的乘积 Redb 电极反应中电对还原态浓度幂的乘积 电极反应中的固体或纯液体，其活度视为1，气体的浓度用其分压表示 。第四十七张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月48E与电极反应物浓度的关系： 与电对中氧化态浓度呈正相关； 与电对中还原态浓度呈负相关。E = E + ln RT Oxa nF Redb当T298.15K时E = E + lg 0.

25、05916 Oxa n Redb第四十八张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月49例8 已知电极反应 Fe3 + e = Fe2， E= 0.77V，试分别计算: (1) Fe3 Fe2= 10; (2) Fe3 Fe2= 1/10时的E值（298K）。 解：由Nernst方程可得 E E + 0.05916lg （ Fe3 Fe2 ）（1）当 Fe3 Fe2= 10 时 E 0.77 + 0.05916 = 0.83V E 0.06V （2）当 Fe3 Fe2= 110 时 E 0.77 - 0.05916 = 0.71V E - 0.06V 当Fe3升高时， E 升高， Fe3的氧

26、化性增强。反之相反。第四十九张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月502.电池电动势的Nernst方程式对于任一电池反应 aOx1 + bRed2 cRed1+ dOx2 其电池电动势的Nernst方程式为：E = E- ln J RT nF = E- ln RT Red1cOx2d nF Ox1aRed2b = E+ E-+ ln RT Ox1aRed2b nF Red1cOx2d 第五十张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月51在298.15K时,代入有关常数得 E = E+E-+ lg 0.05916 Ox1aRed2b n Red1cOx2d Ox1、Red2 反应物R

27、ed1、Ox2 产物E与电池反应物浓度的关系: E与电池反应中反应物浓度呈正相关; 与电池反应中产物浓度呈负相关。第五十一张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月523.应用注意事项（1）除Ox和Red外，若有H+或OH-参加反应，则它们的浓度也应写进Nernst方程式。如 MnO4- 8H5e Mn2 4H2O298.15K时,E E lg 0.059165Mn2+MnO4-H+8（2）无论是计算电极电势，还是计算电池电动 势，都必须首先配平反应式。（3）电极的电子转移数往往与电池反应不一致。第五十二张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月535.4 原电池热力学 5.4.1 可

28、逆电池 5.4.2 电池电动势与反应Gibbs函数变 5.4.3 氧化还原反应中的化学平衡 5.4.4 电极电势的应用第五十三张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月545 . 4 . 1 可逆电池 1.可逆电池 2.不可逆电池第五十四张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月55 1.可逆电池(1)热力学上可逆，使电池内部始终无限近于平衡状态；(2)电极反应也是可逆的，即在化学上为可逆反应。如：Dianell电池第五十五张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月56Dianell电池第五十六张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月57CuH2SO4 Zn Volta电池2

29、.不可逆电池不满足可逆电池条件的原电池。第五十七张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月58 Volta电池为不可逆电池： 电池符号为 Zn|H2SO4|Cu， 产生电流时，Zn极溶解，Cu极上有H2气析出。即：Zn + 2H+ Zn2+ + H2 若向该电池中施加与其电动势相反外电源，当外电源电动势大于电池电动势时，Cu极上反应是铜极溶解而锌极上有氢气或铜析出： Cu + 2H+ Cu2+ + H2 以上两个反应互不相干。第五十八张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月59 5 . 4 . 2 电池电动势与反应Gibbs函数变 对于可逆电池反应： - Gm= We = nFE 可

30、得出： Gm= -nFE G m = -nFE上式 对于电极反应也适应。 第五十九张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月605 . 4 . 3 氧化还原反应中的化学平衡标准平衡常数与标准电动势的关系为： rGm = - nF E rGm = - RT lnK 即得 - nF E = - RT lnK当T298.15K时第六十张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月61由上式可见，对于一个电池反应，E 值越大，K值越大，反应进行越完全；E 值越小，K值越小；E I2 Cu2 Sn4还原型物种的还原能力由强到弱的顺序是：Sn2+ Cu I- Mn2第六十八张，PPT共一百三十一页，创

31、作于2022年6月69由E 值的相对大小可知， 氧化性：F2 Cl2 Br2 I2 还原性：I- Br- Cl- F- F2 + 2e 2F- E 2.87VCl2 + 2e 2Cl- E 1.36V Br2 + 2e 2Br- E 1.07VI2 + 2e 2I E 0.54V如卤族元素之间的置换反应，即可从E值的变化加以解释：第六十九张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月70例 要选择一种氧化剂能使Cl-和Br-的混合溶液中的Br-氧化成Br2，但Cl-不变化，试确定在常用的氧化剂KMnO4和K2Cr2O7中，选择何种为宜？解：查标准电极电势表Cr2O72- + 14 H+ + 6

32、e 2Cr3+ + 7H2O E = 1.23V MnO4- + 8H+ + 5e Mn2+ + 4H2O E = 1.51V 由E值可知，标准状态下， KMnO4能将Cl-和Br-都氧化；而K2Cr2O7只能氧化 Br-，不能氧化Cl-，故选择K2Cr2O7为宜。Br2 + 2e 2Br- E = 1.07VCl2 + 2e 2Cl- E = 1.36V第七十张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月713.判断氧化还原反应进行的方向任何一个氧化还原反应，原则上都可设计成原电池，利用原电池电动势的正负可以判断氧化还原反应进行的方向。 注：只有在标准状态下，才可直接由标准电极电势来判断氧化

33、还原反应的方向。-rGm = W= n F E若rGm 0 ，则反应正向自发进行； rGm 0 ，E EFe2+/Fe 故Cu极应为正极, 又Cu2+/Cu电对中氧化态（氧化剂）为正向反应物,故此反应在298.15K时正向自发进行。第七十四张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月75例14 根据下列反应组成电池，写出电池组成式，计算在298.15K时电池电动势，并判断反应自发进行的方向:2Cr3+（0.010molL-1）+ 2Br-（0.10molL-1）2Cr2+ （1.0molL-1） + Br2(l)解 (思路:电动势正负法):假设反应按所写方程式正向进行, 则电池组成式为： (

34、-)Pt , Br2(l)| Br-（0.10molL-1） Cr3+（0.010molL-1）, 2Cr2+ （1.0molL-1）|Pt(+) E ECr3+/Cr2+- EBr2/Br- + lg 0.059162Cr2+2 Cr3+2Br-2= -0.408 -1.087 + 0.05916 lg 0.0100.101.0= -1.672 V 105 。第七十八张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月79例16 测定298.15K时AgCl的Ksp值。解 用Ag|Ag+和Ag，AgCl|Cl-电极组成电池。Ag+ + e Ag EAg+/Ag=+0.7996 V AgCl + e

35、 Ag + Cl- EAgCl/Ag=+0.2222 V 电池组成为(-) Ag， AgCl|Cl-(1molL-1)Ag+ (1molL-1) | Ag(+)电池反应式为Ag + + Cl- AgCl(s) n=1电池电动势E = E = E+- E- = 0.7996 - 0.2222 = + 0.5774 V第七十九张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月80此电池反应的标准平衡常数：lgK= = 0.05916 0.05916nE n(E+- E- )= = 9.76010.57740.05916K = 5.75 109 AgCl的溶度积为Ksp = 1/ K = 1/ (5.7

36、5109 ) = 1.74 10-10 。第八十张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月815.5 电解与电化学技术5.5.1 电解装置与原理5.5.2 电解产物的判断5.5.3 电化学技术第八十一张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月825.5.1 电解装置与原理1.电解 借助电能使不能自发进行的氧化还原化学反应得以进行的过程。2.电解池 电解的装置称为电解池。电解装置第八十二张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月833.阴极 与外电源负极相连接的电极称为阴极。 电解池中正离子移向阴极，在阴极上得到电子，发生还原反应。4.阳极 与外电源正极相连接的电极称为阳极。 电解池

37、中负离子移向阳极，在阳极上给出电子，发生氧化反应。 离子在相应电极上得失电子的过程均称放电。第八十三张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月845.5.2 电解产物的判断1.判断依据和一般规律2.分解电压第八十四张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月85 电解熔融电解质很简单， 而水溶液中含H+，OH-，则复杂。1.判断依据和一般规律 （1）在阴极何种正离子电极电势高，则被还原。Cu2+，Hg2+，Ag+ ，Pt2+ ，Au+电极电势0，析出金属；Sn2+，Pb2+，Fe 2+，Ni2+，Zn2+电极电势c(OH-);电极材料对析出O2的超电压要比析出Cl2大得多，结果是Cl-离

38、子在阳极放电，生成氯气逸出： 2Cl- - 2e-Cl2(g)第九十张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月91因此，电解NaCl饱和溶液的总反应为 2NaCl+2H2OCl2+H2+2NaOH 即在两极上分别得到氢气和氯气，溶液中产生NaOH（烧碱）。 电化学工业氯碱工业的基本化学原理。第九十一张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月92 例 工业上精炼铜时，以铜作电极，电解CuSO4水溶液，试指出两电极上的电解产物。第九十二张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月93解：溶液中存在着四种离子，即Cu2、SO42-、H、OH，通电后，Cu2和H移向阴极， E(Cu2/Cu)

39、 = 0.3419V, E(H/H2) = 0.0000V所以Cu2在阴极得电子析出Cu，电极反应为：Cu2+2e-Cu第九十三张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月94 溶液中移向阳极的SO42-、OH-和铜电极都可能发生氧化反应。 E(Cu2+/Cu) = 0.3419V E(S2O82-/SO42-) = 2.010V E=(O 2/OH-) = 0.401V 其中E代数值小的还原物质为Cu,首先在阳极失去电子，变为Cu2+,发生阳极溶解，即：Cu-2e-Cu2+ 总反应为：Cu(阳极) Cu（阴极）第九十四张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月955.5.3 电化学技术

40、-电解原理的应用1电镀2. 电铸3. 电抛光4电解加工5. 铝阳极氧化第九十五张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月96 1电镀（1）定义 电镀是应用电解的方法将金属覆盖到一种载体表面上的过程。（2）作用 抗腐蚀，装饰（3）种类 1）槽镀；电刷镀（镀层物质溶液移动） 2）单金属镀； 合金镀：多种金属同时沉积到工件表面 （满足E值相近：Co和Ni，Pb和Sn） E值不相近：电镀黄铜第九十六张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月97电镀黄铜（Cu和Zn合金）：E(Zn 2/ Zn) = -0.7618V,E(Cu2/Cu) = 0.3419V,E(Cu/Cu) = 0.522V,E

41、相差甚远。Zn(CN)42- Zn2+ + 4CN- K不稳= 2.010-17 Cu(CN)32- Cu+ + 3CN- K不稳= 2.610-29 第九十七张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月98镀 锌 将金属制件(被镀件)作阴极，锌板作为阳极。 为了使镀层结晶细致，厚薄均匀，与基体结合牢固，电镀液通常用配合物碱性锌酸盐镀锌或氰化物镀锌等。 碱性锌酸盐可离解出少量的Zn2： NaZn(OH)4 2NaZn(OH)42- Zn(OH)42- Zn2+4OH- 第九十八张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月99 由于Zn2的浓度比较低，故使金属晶体在镀件上析出时晶核生长速率小

42、，有利于新晶核的生长，从而得到致密、均匀的光滑镀层。 镀锌丝铁钉第九十九张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月1002.电铸 （1）定义 以电化学原理实现铸造的方法。 （2）特点 铸层与模体易于分离； 镀层浑厚。3.电抛光 （1）定义 利用电解作用进行抛光，使金属变得平滑和有光泽的过程。 （2）特点 自动化程度高； 耐腐蚀性好； 无微断裂纹。第一百张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月101 （3）原理 阳极金属表面上凸出部分在电解过程中的溶解速率大于凹入部分的溶解速率。黏性薄膜电解液黏性薄膜电解液第一百零一张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月102 4电解加工电解加

43、工是利用金属在电解液中可以发生阳极溶解的原理，将工件加工成型。第一百零二张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月1035.6 金属的腐蚀与防护 当金属和周围介质接触时，由于发生化学和电化学作用而引起的破坏叫做金属腐蚀。 金属腐蚀分类:化学腐蚀 ,电化学腐蚀。 5.6.1 金属的腐蚀 1.化学腐蚀 2.电化学腐蚀 5.6.2 金属的防蚀第一百零三张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月1041.化学腐蚀 1）定义 单纯由化学作用而引起的腐蚀称为化学腐蚀。 例：金属与空气中的氧、氯、硫化氢等气体的作用；银在碘蒸气中的反应。 2）特点 腐蚀过程中无电流产生，腐蚀产物直接生成在腐蚀性介质接

44、触的金属表面。第一百零四张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月1053）影响因素金属的本性、腐蚀介质的浓度和温度。铁在8001000时显著氧化，生成的氧化皮，并发生脱碳现象。 Fe3C+O2= 3FeCO2Fe3C+CO2= 3Fe2COFe3C+H2O= 3FeCO+H2第一百零五张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月1062.电化学腐蚀1）电化学腐蚀2）腐蚀电池分类 （1）宏观电池 （2）微观电池第一百零六张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月107 1）电化学腐蚀 金属的电化学腐蚀的机理与原电池原理相同，称为腐蚀电池。 习惯上把腐蚀电池的负极(失电子的电极)称为阳

45、极，把正极(得电子的电极)称为阴极。第一百零七张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月108 （1）宏观电池有独立的两极，可用肉眼分辨出正、负极。 例如铝板上铆铜钉就会形成宏观电池。第一百零八张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月109（2）微观电池 微观电池无明显分立的两极，肉眼不能分辨。特点： A.形成的微电池数目，电极多，两极间的距离近；B.腐蚀速率很快，腐蚀程度严重。分类： 根据在阴极上获得电子的物质的不同分成 A.析氢腐蚀 B.吸氧腐蚀 C.差异充气腐蚀。 第一百零九张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月110A.析氢腐蚀： 腐蚀过程中的阴极上有氢气析出的腐蚀。

46、阴极 2H2eH2阳极 Mne Mn第一百一十张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月111B. 吸氧腐蚀阴极 O22H2O4e 4OH阳极 Mne Mn第一百一十一张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月112差异充气腐蚀 金属吸氧腐蚀的一种形式，它是由于在金属表面氧气分布不均匀而引起的。 半浸在海水中的金属，在金属浸入面处，因氧的扩散途径短，故氧的浓度高，而在水的内部，氧的扩散途径长，氧的浓度低。 ab第一百一十二张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月113根据电极反应：O2 2H2O 4e 4OH-氧气的分压对电极电势的影响为 在氧气的分压较大处，相应的电极电势值较大，在氧气的分压较小处，相应的电极电势值较小。第一百一十三张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月114水边缘处Fe为阴极:O22H2O4e 4OH水内部的Fe为阳极: Fe 2e Fe2+ Fe2+离子向水滴边缘移动，形成Fe(OH)2,并进一步被空气氧化成Fe(OH)3及其脱水产物Fe2O3是红褐色铁锈的主要成分）。 浓差腐蚀是金属腐蚀中常见的现象，如埋在地下的金属管道的腐蚀、海水对船坞的水线腐蚀等。第一百一十四张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月1155.6.2 金属的防蚀1改善金属的本质2形成保护层3改善腐蚀环境4