电解与极化作用

1、电解与极化作用1第1页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五10.1 分解电压O2H2原电池反应负极 氧化作用正极还原作用电池反应2第2页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五298 K 时，氢电极的电极电势氧电极的电极电势此电池的可逆电动势 （ 当 pH2 = pO2 = p 时 )3第3页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五水的电解H2O2阴极阳极阴极 还原反应阳极氧化反应电解过程的总反应反向加电压，使原电池变为电解池4第4页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五当反向电压加到 1.229 V 时，是否等观察到电解反应发生？

2、 否！1.229 V1.70 V123E分解反向电压：1. 229 1.70 V ( 12线段 ) 电极上产生的气体压力小于大气压，向溶液本体扩散，不可逆；反向电压：超过 1. 70 V 时： 电极上产生的气体压力等于大气压，气体逸出，电解反应开始发生。5第5页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五 造成上述结果的原因是在电解时，电极上有极化作用，而使电解过程要以明显的程度进行时，外电压必须超过 E可逆，此超过的值超电势。分析：结论：实际分解电压( E 分解)=理论分解电压 ( E 可逆) + 超电势 ( E )6第6页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五 2

3、3 直线外延至 I0 处所得的电压，即 E 分解. 使电解质溶液能连续不断发生电解时所必须的最小外加电压，称为该电解质溶液的分解电压。注意: 如果外电压再增大，则此电压只增加溶液中的电位降，从而使电流急剧增加。如图中的 2 3 段。( E外 - E分解 ) = I R此时1.229 V1.70 V123E分解7第7页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五说明： 电解 H2SO4 实际分解电压为 1.67 V，大于理论分解电压 1. 23 V， 其差值是由于电极上的极化所致。 平滑的鉑片，无论在酸溶液或者碱溶液中，分解电压差不多都 是约等于 1. 7 V。因为电解的结果都是析出

4、H2 、 O2，理论分解电 压一样， 都是 1. 23 V。 而在鉑电极上， H2、O2 都有相当大的极化，造成 1. 71. 23 0. 47 V 的差值。8第8页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五10.2、极化的作用PolarizationE 分解E 可逆 E 不可逆 I R E不可逆 阴 + 阳实际电解时，阴极上的不可逆电势常比可逆电势较负一些， 阳极上的不可逆电势常比可逆电势较正一些，此较负或较正的值，就称为超电势。阴 、阳 表示阴极、阳极上的超电势 （overpotential）9第9页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五定义： 电极在有限电流通

5、过时所表现的电极电势不可逆 与可逆电极电势可逆 产生偏差的现象，叫做电极的极化（polarization）或又可表述为:电极电势偏离平衡值的现象称为电极的极化。 某一电流密度下电势不可逆与平衡的差值称为超电势。注意：在实际电解时， 外加于阳极上的电势要比可逆电极电势要正一些； 外加于阴极上的电势要比可逆电极电势要负一些。10第10页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五1、浓差极化 当电流通过电极时，如果在电极与溶液界面处化学反应的速度较快，而离子在溶液中的扩散速率相对较慢，则在电极表面附近处有关离子的浓度将会与远离电极的本体溶液有差别。这种差别造成了浓差极化。如电极为正极，电

6、极电势升高 对溶液实施搅拌，加速离子由本体向电极表面的扩散速率，可减轻浓差极化现象。负极电极表面如电极为负极，电极电势降低溶液本体电极表面正极11第11页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五浓差电极电势举例：以铜电极为例：当作为阴极时：铜离子向电极沉积析出 Cu2+ + 2e Cu 结论：浓差极化的结果，使阴极电势比可逆时更小(更负)。12第12页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五当作为阳极时:铜溶解进入溶液成为Cu2+ ： Cu Cu2+ + 2e结论：浓差极化的结果，使阳极电势比可逆时更大（更正）。13第13页，共61页，2022年，5月20日，7点3

7、1分，星期五2、电化学极化 电化学极化的产生是由于在有限电流通过电极时，电极与溶液界面上进行电极反应，而电极反应是分步进行的。这些步骤中有某一步骤反应速度较缓慢，需要比较高的活化。而参与电极反应的某些粒子有缺少足够的能量来完成电子的转移，因此需要改变电极电势，这部分改变的电势称为电化学超电势，亦称活化超电势。 电化学超电势使阴极电势变得比可逆电极电势更低（更负），阳极电势变得更高（更正）。 电化学极化指电极过程中因电化学步骤受到动力学上的阻碍而引起的极化作用。14第14页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五以氢的超电势的形成为例，理解电化学极化的概念 H3O从本体溶液向电极的

8、扩散金属电极 H3O从电极附近的溶液中转移到电极上 吸附在电极上的 H 原子化合为 H2MeH + MeH 2Me H2 H3O在电极上的放电H3O + Me + e MeH H2OH2O + Me + e MeH OH H2 从电极上扩散到溶液中或形成气泡逸出HO15第15页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五极化曲线超电势的测定测定装置 p 122 Fig 10.3 测定超电势，实际上就是测定在有电流通过电极时的电极电势，然后从电流与电极电势的关系就可以得到极化曲线。 调解 R 值，改变电流密度（j）；在一定的电流密度，测定电极电势 ；得到 I 关系曲线；原电池通过对溶液

9、的搅拌，消除浓差电势。16第16页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五电解池中两电极的极化曲线+- 超电势与通过电解池的电流密度有关，电解池工作时，所通过的电 流密度越大，则其不可逆程度越高。电极上所需的外加电压越大， 消耗的电功也越多。电解池17第17页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五原电池中两电极的极化曲线 对于原电池，放电时也存在超电势，由于极化作用的结果，负极的电极电势比可逆电极电势值越来越大。正极的电极电势比可逆电极电势值越来越小。两条极化曲线有相互靠近的趋势。原电池的电动势逐渐减小，它所能做的电功则逐渐减小。原电池18第18页，共61页，20

10、22年，5月20日，7点31分，星期五3. 氢超电势氢超电势和电流密度的关系塔菲尔经验关系：PbHgCuAgPt（V）ln j当以为纵坐标，lg j 为横坐标作图，可得直线19第19页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五说明：1）通过电极的电流密度越大，氢超电势越大；2）在不同电极材料上，氢超电势数值不同，a 与材料有关；3）b 的数值对于大多数金属差不多，常温下接近于 0. 050 V；4）此关系不适用于电流密度很小的情况。j 0， - 。 此时 j， 值与金属电极的性质有关。20第20页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五电极极化的结果：有利也有害！害处

11、：电解时要消耗电功，化学电源少得电功。如：电解 NaCl(aq)，超电势高就要增加槽电压，增大电能消耗。若升高 0. 3 V，每生产一吨 H2 就多消耗 800 度电。益处：由于H2有较高的过电位，就使得许多较氢电极电势低的金属能从水 溶液中析出。如汞阴极电解 NaCl(aq)，Na放电后形成钠汞齐，再 与水作用生成烧碱和 H2，以得到纯度高的 NaOH，而 H+不放电。 影响超电势的因素很多，如电极材料，表面状态，电流密度，温度，电解质性质，浓度及溶液中的杂质等。规律：一般来说析出金属的超电势较小，而析出气体，特别是H2，O2的超电势较大。21第21页，共61页，2022年，5月20日，7点

12、31分，星期五10.3 电解时电极上的反应 一般而言，电解开始后， 阴极还原反应（溶液中的具有氧化性的离子得到电子）； 阳极氧化反应（电极本身被氧化或者溶液中具有还原性的离子失去电子）。如果溶液中有多种离子同时存在，情况如何？能否只让金属离子在电极上沉积，而不让气体出现？ .22第22页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五析 出 电 势 析出电势（deposition potential）指物质在电极上开始放电并从溶液中析出时所需施加的电位。Note: 电流密度很小时接近于可逆的电极电势； 电流密度增大时，就有超电势存在。1、阴极上金属的析出和氢超电势离子的析出电势 当电解质

13、中含有多种金属离子时，电极电势越高的离子越容易获得电子还原成金属。阴极电势逐渐由高变低。23第23页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五例1： 298 K时，用不活泼电极来电解 AgNO3（aq）（a1）在阳极上放出O2，在阴极上可能析出 H2 或 Ag，问阴极上 H2 或 Ag 哪一个先析出来？解：Ag 的析出电势中性溶液 H2的析出电势 即使没有超电势的情况下，也是 Ag 容易析出。如果考虑氢超电势，则 更负，更不容易析出。Ag 先析出24第24页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五例2：以镉电极电解中性 CdSO4 溶液（a 1），阳极先析出什么物质？

14、解： Cd2（a 1） 2 e Cd（s）中性溶液两者甚为接近，理论上说应该 Cd 先析出。如果是酸性溶液，可以使 比 0. 414 V 大，甚至超过 ，H2 可以先析出来。但实际上，H2 在Cd电极上有 1 V 左右的超电势，这就使 H2 的析出电势:氢的析出电势比Cd要负的多，因此总是 Cd 先析出，而 H2 一般不析出。25第25页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五p. 131 例3 电解过程中注意： （1）电解池中溶液浓度的改变会引起反电动势的改变； （2）控制外加电压不宜过大，以防止氢气在阴极上同时析出。26第26页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，

15、星期五讨论：电解时，在阴极上，还原电势越正的越先还原而析出，同理在阳极上，还原电势越负的越先氧化而析出。 超电势的存在，使得某些本来在 H之后在阴极上 还原反应也能顺利地先在阴极上进行。 使有些按照电极电势计算在H2以后析出的金属也能先析出，如 Zn、Cd、Ni 等，甚至 Na 可在 Hg 上析出。 如果溶液中含有各种不同的金属离子，它们分别具有不同的析出电势，则可以控制外加电压的大小使金属离子分步析出而得以分离。27第27页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五2、金属离子的分离 如果电解液中含有多种金属离子，各种离子按其对应的电极电势由高到低的次序先后在阴极析出。例：若电解

16、液中含活度均为 1 的Ag、Cd 2、Cu 2离子，何者先析出？已知由于离子析出时，先析出 Ag，再析出 Cu，最后析出 Cd 。28第28页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五在上述溶液中，当阴极电势达到 0. 799 V 时， Ag 首先析出，随 着Ag 的析出，溶液中 Ag 活度相应降低，而当其活度降低为原来的 1 / 10 时（即 a0.1），根据电极反应的能斯特方程可知，阴极电势相应地降低 0. 05915 V。进一步分析：此计算也说明，随着外电压的增高，当阴极电势减小至 0. 740 V时，溶液中的 Ag的活度只有原来的 1 / 10。按照同样的方法，可以计算，当

17、溶液中的 Cu 开始析出时，Ag的活度还有多少？29第29页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五即当阴极电势降低至 0. 337 V 时， 为多少 ？ 此结果说明，当溶液电解时，随着阴极电势的降低，至 Cu 开始析出时，溶液中的 Ag 活度已只有 108，可以认为 Ag 已基本分离。按照同样的方法，可以计算当 Cd 开始析出时，Cu2+ 还剩多少？当 Cd 析出时，Cu 的分离已很完全。30第30页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五阳极反应由于阳极发生氧化反应，析出电势越低的离子，越容易在阳极上放电而氧化。电解时，阳极电势逐渐由低变高时（外电压增加），各种

18、离子依其析出电势由低到高的顺序先后放电进行氧化反应。 如果阳极材料是惰性材料（如 Pt，石墨），则电解时，阳极反应只能是负离子放电。如 Cl、Br、I、OH等分别氧化成Cl2、Br2、I2 和 O2。而一般含氧酸根离子，如 SO42、PO43、NO3 等，因其析出电势很高，在水溶液中不可能在阳极放电。如果阳极材料是较活泼的金属，如 Zn、Cu，则电解时，反应考虑电极材料溶解下来成为金属离子。在阳极上，可能是负离子析出，也可能是阳极溶解，任何放出电子的氧 化反应都是在阳极上进行，主要看哪一个反应所要求的电势低些，就发生哪 一个反应。31第31页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期

19、五结论： 一般来说，两种金属的析出电位至少相差 0. 2 V，才能有效的分离。 如对Cu2来说，当外加电压增加 0. 2 V时（阴极电势降低 0. 2V时）Cu2浓度约为原来浓度的 107，可以认为 Cu2 已全部析出。 如欲使两种金属同时析出，即以合金的形式析出，则须调整溶液中离子的活度，使其具有同样的析出电势。如Cu2、Zn2在浓度相同时，析出电势相差很多。32第32页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五电镀与精饰铝和铝合金的电化学氧化和着色塑料电镀电解过程的运用举例33第33页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五 如果在电解液中加入配位离子CN，使其形

20、成Cu(CN)3和Zn(CN)42，这样就改变了二者的析出电势，而使它们变得比较接近，（此时Cu的可逆电势变为0.763V，Zn的变为1.108V，二者相差仅0. 345V）再调节温度、电流密度以及CN浓度就可以获得 CuZn 合金。电镀与精饰高氰仿金镀液 / g L-1CuCN 25 30ZnO 7 9NaCN 60 70Na2SnO33H2O 5 7Na2CO3 25 30pH 12 13温度 10 40 电流密度 5 6Adm-2阴阳极面积比 1 : 2 3阳极材料 黄铜板( Cu 70 Zn 30)焦磷酸盐仿金镀液 / g L-1CuSO45H2O 4050SnCl22H2O 45Zn

21、SO47H2O 1417K4P2O7 3H2O 270300Na3C6H5O7 2H2O 1418N(CH2COOH)3 1822KOH(8082%) 1620CoCl2 6H2O 0.10.2pH 8.58.8温度 1530电流密度 0.8 1.2 A dm-2阴阳极面积比 1 : 2 3阳极材料 黄铜板铜锌合金(黄铜)电镀34第34页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五铝和铝合金的电化学氧化和着色1、表面打磨至光亮，浸入 60 70化学除油液中35分钟，在放入硝酸中和液中35分钟，取出冲洗干净。2、浸入 90115 的化学抛光液中38分钟，再用温水冲洗干净。3、将铝制品作

22、为阳极，插入硫酸电解液中，以不锈钢为阴极，控制温度 15 25 ，电压 12 25 V，电流密度 0. 5 1. 5 A/dm2，电解氧化 40 60 min4、氧化膜着色a. 有机染料着色：将新鲜电解后的铝制件，经冷水清洗后放入 40 60 染色液中约 2030 min，即可染成红色，再将制件清洗放入95 100的蒸馏水中 20 30 min 封闭。b. 无机染料着色：将铝制件放入亚铁氰化钾溶液中处理1015分钟，取 出清洗后，再放入 FeCl3 溶液中处理 1015分钟，取出洗净，即得普鲁士兰制件。（不需封闭）35第35页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五各种溶液1、化

23、学除油液：Na3PO4 45g Na2SiO3 12g 溶于800 mLH2O中， 再加洗涤剂（白猫）0. 6 mL。2、硝酸中和液：6568HNO3 460g配成800mL溶液。3、化学抛光液： H3PO4 420 mL H2SO4 120 mL HNO3 60 mL 充分混合。4、硫酸电解液：取硫酸 170 mL，缓慢加入1000 mL水中，稀释至1500 mL。5、染色液a. 酸性红 0.6 g 加少量水调成糊状，在水浴上煮沸 35 分钟，稀 释至 200 mL，并用冰醋酸，氨水调节 pH 值为 4.5 5.5。 b. 亚铁氰化钾K4Fe(CN)63H2O 4 g，配成 200 mL溶液

24、，FeCl3 6g，配成 200 mL 溶液。36第36页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五表面染色工艺和染料颜色染料染料含量 / (g/L)染色时间 / min染液温度/ 黑色苯胺黑510153060 70红色酸性红510153015 40兰色直梅兰35152015 25绿色酸性绿5152070 80金黄色活性艳橙0. 551570 8037第37页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五金属铝表面电化学处理工艺及氧化膜特性方法自然氧化膜硫酸阳极氧化草酸阳极氧化铬酸阳极氧化工艺自然形成180200 g/ L H2SO4 溶液4050 g/ L H2C2O4

25、溶液5055 g/ L CrO3 溶液膜厚度 /m2. 555205152. 55温度 / 室温1520253039 2电流密度/（A/dm2） 0. 82. 51. 54. 50. 72. 7处理时间 / min40 60306060氧化膜特性硬度高，吸附能力强，无色，易染色抗腐蚀能力强，硬度高，抗磨，淡黄色，只能染深色质软，弹性好，灰白，深灰，不易染色工艺特性工艺简单，时间短，溶液稳定，成本低易获得较厚镀层，成本较高，电能耗大加工精度高，光洁度高，加工成本能耗大38第38页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五塑料电镀一、用砂皮将塑料表面打毛二、化学去油 化学去油液: (7

26、075 约35分钟) NaOH 80 g/L NaCO3 15 g/L Na3PO4 30 g/L 海鸥洗涤剂 5 mL/L三、用冷水彻底清洗后进行表面化学粗化 粗化液：( 70 75 约 35分钟) 硫酸 600 mL 铬酸 20 g/L 水 400 mL四、用冷水彻底清洗后进行表面敏化处理 敏化液: (室温约 35 分钟) 氯化亚锡 10 g/L 盐酸 40 mL五、用冷水、蒸馏水清洗后，进行活化处理 活化液：(室温约 35 分钟) 硝酸银 1.5 2 g/L用氨水滴至褐色转透明39第39页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五六、在 1: 9甲醛溶液中浸几分钟，除去活化银

27、盐七、用冷水清洗后进行化学镀铜 镀铜液： (室温 2030分钟) 甲：酒石酸钠 45.5 g/L 氢氧化钠 9 g/L 碳酸钠 4.2 g/L 乙：硫酸铜 14 g/L 氯化镍 4 g/L 甲醛 53 g/L 镀铜时按 甲/乙 3 的比例临时配制。八、流水清洗后低温晾干九、电镀铜 配方：硫酸铜 180200 g/L 硫酸 4050 g/L 乙醇 5 mL/L 电流密度：11. 5 A/dm2 室温 12小时十、电镀镍 配方：硫酸镍 150 g/L 氯化钠 8 g/L 硼酸 20 g/L 糖精 0.5 g/L 镀镍光亮剂 0.5 mL/L 十二烷基硫酸钠 0.1 g/L 电流密度约 3 A/dm

28、2 室温 30分钟40第40页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五1、电化学腐蚀化学腐蚀：单纯由化学作用而引起的腐蚀叫做化学腐蚀。电化学腐蚀：当金属与电解质溶液接触时，由电化学作用而引起的腐蚀叫做电化学腐蚀。例如：二种金属或者二种不同金属的制品相接触，同时与其它介质接触（经空气、电解质溶液等）就形成原电池，就能进行原电池的电化学作用。 如图铜板上一个铁铆钉，铁为负极（阳极），铜为正极（阴极），两极上发生的反应如下：10.4、金属的腐蚀与防腐41第41页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五负极（阳极）进行氧化反应：正极（阴极）上可发生不同的反应：（1）氢离子还

29、原为H2（g）析出，此即为析氢腐蚀。（2）氧气在阴极上得到电子，发生还原反应，此即为吸氧腐蚀。 两者比较，2比1大得多，从电极电势的角度看，反应（2）比反应（1）容易发生。所以，O2 存在时，Fe 的腐蚀更严重。42第42页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五pH can attain 3.5 4Mechanism of pitting corrosion of metal43第43页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五 一般工业生产中钢铁在大气里的腐蚀主要是吸氧腐蚀，假如铁完全浸没在硫酸溶液中，则氢离子被还原的可能性比氧气大，此时就可能产生析氢腐蚀（如酸洗

30、）。 由于工业上所用金属常常不纯，所以杂质的存在就可能造成微电池。再由于金属表面上的浓差，也可造成微电池。 二个铁板，A上氧含量多，B上含氧量少，则 A 成为阴极，B 成为阳极。阳极（B）阴极（A）结果：氧含量少处，局部腐蚀严重（阳极），此可解释为什么在裂缝或螺钉接头处往往腐蚀严重。44第44页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五2、金属的防腐（1）非金属保护层这些保护层必须完整时才能起保护作用。（2）金属保护层若镀上的金属有较负的电极电势，如锌镀在铁上，锌为阳极，铁为阴极 阳极保护层。若镀上的金属有较正的电极电势，如锡镀在铁上，锡为阴极，铁为阳极 阴极保护层。这两种镀层完整

31、时一样。而当镀层破损时，阴极金属加速了阳极金属的氧化，阴极保护层加速了铁的腐蚀。（3）电化学保护 a . 保护器保护 将电极电势较低的金属和被保护的金属连在一起，构成原电池，电极电势较低的金属成为阳极而氧化腐蚀，保护了阴极金属，这种保护又称为牺牲阳极保护法。45第45页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五b . 阴极电保护将负极接在被保护的金属上，使它成为阴极，正极接到废铁上，而成为阳极，腐蚀了废铁，保护了设备。c . 阳极电保护由于金属可以在氧化剂的作用下氧化，所以也可以在电流的作用下钝化，将正极接在被保护的金属上造成金属钝化。_0+AEFBC过钝化区钝化区活化区AB 为活

32、化区，此时 Fe Fe2+ + 2eBE 为钝化区. B 点为钝化电位， E 点 金属处于稳定的钝态. 只要维持EF之间的电位，金属处于稳定的钝化状态； FC 称过钝化区，此时 Fe 以高价离子进入溶液（如达到氧的析出电位，就发生析氧反应）。46第46页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五 硫酸氢钙 Ca2 HCO3 OH CaCO3 H2OZn2 2OH Zn(OH)2 2Fe + 2Na2CrO4 + 2H2O Fe2O3 Cr2O3 4NaOH如铬酸钠（4）缓蚀剂法在腐蚀介质中，加入少量这种物质就能减小腐蚀速度，这种物质称为缓蚀剂。a . 无机缓蚀剂在中性或碱性介质中用

33、得较多。如铬酸盐，重铬酸盐，磷酸盐，硫酸氢盐，它们主要在金属表面形成一层氧化膜或沉淀物。 硫酸锌O2 2H2O 2e 4 OH保护膜聚磷酸盐能形成带正电荷的胶体粒子 Na6CaP6O18mn+ 配离子47第47页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五b . 有机缓蚀剂 在酸性介质中，一般采用缓蚀剂，一般是含 N，S，O 的有机物。如乌洛托品 六次甲基四胺 (CH2)6N4 ，乌洛托品与苯胺的缩合物，苯基硫脲等。它主要是吸附在阴极表面而增加氢超电势，所以防碍氢离子的放电过程，而使金属溶解速度减慢。c . 有机缓蚀剂中还有一类气相缓蚀剂 其蒸汽能溶解在水膜中，而改变介质的性质，起到

34、缓蚀作用。如亚硝酸二环己胺(C6H11)2NH2NO2 , 碳酸环己胺C6H11NH3CO3 , 亚硝酸二异丙胺(C3H7)2NH2NO248第48页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五金属腐蚀的危害甚大，但也有金属腐蚀进行生产。如用 FeCl3 溶液制取印刷电路。且两者差别较大（越小越易氧化）所以，Fe3 使铜溶解。说明：金属铁能使 Cu2 Cu金属铜能使 Fe3 Fe249第49页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五10.5 化学电源 化学能（如燃料燃烧反应）热机械能电能，此过程能量损失6090。 若应用电池，将化学能转化为电能，理论转化率可达90，实际

35、转化率达70以上。 1、一次电池 又称原电池，属化学电池，电池中活性物用完后电池 即失效。一般的干电池即属此范畴。a . 锌锰干电池 . 氯化铵型（一）ZnNH4Cl(26%) + ZnCl2MnO2C（）反应：负极 ZnZn22e正极 2MnO2 2H2O 2e MnOOH 2OH 电解液中离子反应：Zn2 2NH4Cl OH Zn(NH3)2Cl2 + 2H2O电池总反应：2MnO2Zn2NH4Cl 2MnOOH Zn(CH3)2Cl2开路电压1.451.50V，在有效放电期间电压比较稳定，电池防腐性能较差。50第50页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五. ZnCl2

36、锌锰电池 基本结构同上，但电解液不同，ZnCl2型以ZnCl2为主，掺入少量NH4Cl 甚至无NH4Cl，而加少量ZnO。电池反应：负极： 4Zn 4Zn2 8e正极： 8MnO2 8H2O + 8e 8MnOOH 8OH电解液内： 4Zn2 H2O 8OH ZnCl2 ZnCl2 4ZnO 5H2O总反应：8MnO2 4Zn ZnCl2 9H2O 8 MnOOH ZnCl2 4ZnO 5H2O NH4Cl型 电池反应中阴极反应消耗H2O，但电解液反应又生成H2O， 水分正好平衡。当锌皮消耗产生破洞时，电解液可以漏出。ZnCl2型 阴极反应消耗H2O，电解液反应使水变成结晶水，总反应 消耗水。

37、所以此类电池防漏性能较好。b . 碱性锌锰电池（） ZnKOH（l）MnO2 C （）51第51页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五负极： Zn2OH ZnOH2O2e正极： MnO22H2O2e Mn(OH)2+2OH总反应： ZnMnO2H2O ZnO Mn(OH)2这类电池在体积小，重量轻，要求大电量，大容量，宽温度使用等方面都优于一般锌锰电池。2、二次电池 又称蓄电池a . 铅酸蓄电池负极为海绵状铅 铅锑合金方形格子板上覆 盖一层Pb正极为氧化铅 铅锑合金方形格子板上覆 盖一层PbO2 电解液为硫酸，一般浓度为 27 39 比重 1. 2 1. 3,以惰性多孔材料作

38、隔板 （木材，多孔橡皮，或 高分子材料）电池式： PbPbSO4H2SO4PbO2Pb52第52页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五Et平均充电电压平均放电电压蓄电池充放电曲线 当电解质H2SO4 比重为1.251.28时，理论电压为2V，电池放电电压降至1.8V时, 应停止放电, 进行充电。充电反应是放电反应的逆反应。阳极反应： PbSO42 PbSO42e阴极反应： PbO24HSO422e PbSO42H2O 电池反应：PbO2Pb2H2SO4 2PbSO42H2O充电放电至此 PbSO4的量已不多，再继续充电必须加大电压，当加大到 23 V时，阳极产生 O2，阴极产生H2，充电应停止，否则会减小电池容量。当正极 PbO2，负极Pb均转化为PbSO4，电解液中H2SO4浓度变稀时，平衡电压下降，电极孔隙被PbSO4覆盖 (不导电)，此时极化严重，电压明显下降。若过量放电可引起PbSO4结晶增大，以后充电时就不能恢复。53第53页，共61页，2022年，5月20日，7点31分，星期五b . 爱迪生镍、铁电池正极 Fe负极 Ni(OH