化学电源及金属防腐复习

一、化学电源

化学电池的分类一次电池（干电池）：活性物质消耗到一定程度，就不能使用；二次电池（充电电池或蓄电池）：放电后可以再充电使活性物质获得再生；燃料电池：一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。衡量电池优劣的指标比能量：电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少，符号(A·h)/kg,(A·h)/L比功率：电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小，符号W/kg,W/L储存时间：电池的储存时间的长短除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多、功率大、储存时间长的电池，更适合使用者的需要。一次电池普通锌锰干电池：活性物质为NH4Cl和淀粉糊作电解质，还填有MnO2和炭黑。电极反应式：负极：Zn-2e－＝Zn2+正极：2NH4++2e－+2MnO2＝Mn2O3+2NH3↑＋H2O总反应：Zn+2NH4++2MnO2＝Zn2++Mn2O3+2NH3↑＋H2O碱性锌锰干电池：活性物质为KOH和淀粉糊作电解质，还填有MnO2和炭黑。电极反应式：负极：Zn-2e－

+2OH-＝Zn(OH)2正极：2MnO2+2e－+2H2O＝2MnOOH+2OH-总反应：Zn+2MnO2+2H2O＝2MnOOH+Zn(OH)2二次电池铅蓄电池：其电池反应可以正向和逆向进行．蓄电池放电时为自发电池，充电时为电解池．充电后电池容量得到恢复，充放电次数可达千百次。放电时电极反应式：负极：Pb+SO42--2e-＝PbSO4正极：PbO2+4H++SO42-+2e-＝PbSO4+2H2O总反应：Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O充电时电极反应式与放电时电极反应式相反，所以可以把上述反应写成一个可逆反应式：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O充电放电燃料电池一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。电池的电极本身不包含活性物质，只是一个催化转化元件。工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排除，于是电池就连续不断地提供电能。清洁、能量转换率高的特点。燃料电池(1)氢氧燃料电池一种高效低污染的新型电池。①用酸性电解质时：负极：正极：总反应：H2＋O2===H2O。②用NaOH等碱性溶液时：负极：正极：总反应：H2＋O2===H2O。H2－2e－===2H＋H2＋2OH－－2e－===2H2O

(2)CH4燃料电池：电解质为KOH负极：正极：总反应：CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O。延伸：(1)燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用。 (2)燃料电池在负极上发生氧化反应的是燃料(如H2、CH4、CH3OH等)在正极上参与反应的是空气或氧气电解质溶液一般是KOH溶液。(3)书写电极反应方程式时：酸性条件下可用H＋和H2O配平；碱性条件可用OH－和H2O配平。2O2＋4H2O＋8e－===8OH－二、金属的防腐1、2、金属阳离子失e-氧化反应金属腐蚀的类型化学腐蚀电化腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀（常见普遍）金属原子金属腐蚀的本质：3、金属腐蚀：金属（或合金）跟周围接触到的气体（或液体）反应而腐蚀损耗的过程。一、金属的腐蚀金属的化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。在生产和日常生活中比较普遍而且危害较大的是电化学腐蚀。一般情况下两种腐蚀同时发生，只是电化学腐蚀较为普遍且速率较快。电化学腐蚀：不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。化学腐蚀与电化腐蚀的比较:化学腐蚀电化腐蚀条件现象本质联系金属跟非金属单质直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触无电流产生有微弱电流产生金属被氧化较活泼金属被氧化两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍钢铁的析氢腐蚀示意图钢铁的吸氧腐蚀示意图4.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较Fe2O3·nH2O（铁锈）通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜呈酸性。水膜呈中性或酸性很弱。电极反应负极Fe(-)Fe-2e=Fe2+2Fe-4e=2Fe2+正极C(+)2H2O+2e－=H2↑+2OH－

O2+2H2O+4e=4OH-总反应:Fe+2H2O==Fe(OH)2+H2↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3联系原理：形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。1.牺牲阳极保护法二、金属的电化学保护牺牲阳极的阴极保护法示意图2.外加电流法将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保