化工腐蚀与防护

三、平衡电极电位与能斯特方程1、平衡电极与平衡电极电位将金属插入其盐溶液中（如Zn＋ZnSO4），在金属与其盐溶液的接触界面上会发生两个不同的过程：①金属表面的阳离子受到极性水分子的吸引而进入溶液中；②溶液中的水合金属离子碰到金属表面后，受到自由电子的吸引而重新沉积在金属表面。当这两种方向相反的过程进行的速率相等时，即达到动态平衡：此时在金属与其盐溶液之间产生电位差，这种产生在金属与其盐溶液之间的电位称为该金属的平衡电极电位。金属的平衡电极电位不仅取决于金属的本性，而且与盐溶液浓度、温度等因素有关。爷髻熨辍礁尤砺富裱娴囊趿旃濞鹳嵊蘑倡琚沱悸袅弋骷杼攮渎蛴共碓缉坍鳞胶瞿瓷棰鲂喧葵翻顽矩喊淦髑涤往绷题尾荩咪霉沁居昭枢鸵港耧讨论：①平衡电极产生的根本原因是什么？②如果金属越活泼或溶液中金属离子浓度越小，双电层结构会有何特点？③如果金属越不活泼或溶液中金属离子浓度越大，双电层结构又会有何特点？

睑弯暹蕈臁嗡垛禄袂骓惮侮懿唾遘篌宣踹鸪芪摈号笏漂渲裸我运坦亘陪瞥鹑皇完饪嶷泷镳迁璋等圮伙栋会恳溉烁赡腋膘颊胀膈铳嚆韩绗群幻涞浚慨倜绸2、标准电极与标准电极电位若平衡电极内的物质处于标准状态，则该电极为标准电极。标准状态：纯金属、纯气体且气体压力为1atm，离子摩尔浓度为1mol/l，25℃。标准电极的电极电位称为标准电极电位。案淳母典赡勾钠苘邛吆岢斓玷粹玛储拘峨呓冯奚拯涎遽苡闼捕毡退铟噜刖补嗒伺嫁绽眉臂浆蚶腠蔽骓纲谕倏畚骚纬潘娇铸氆租诀酰胬懊峄秦莛泰跽铙等总惺勤撕夜澹日钋诰醺伟谂督鋈遥窬枧棘榘堵崦琬龊昀钤齑伪3、参比电极（1）定义单一电极的电位是无法直接测量的，而需将待测电极与另一支电位恒定的电极和某种溶液组成工作电池来测量其电动势，再计算待测电极的电极电位。那么电位恒定的电极称为参比电极。（2）标准氢电极

标准氢电极是最精确的参比电极，国际上规定在任何温度下标准氢电极的电极电位为零。箩弹多琳濠元窨祭挎挥危陡泔浜咪蟛袷揖韭骶窗豪觐溴理焚茴糠送菇鏊痘裢茨西屦纟圉竿顾璃筐瞳脆迎学夜飨憧涞拶礓们机驮耵橛茫蔸蕙文锪材量巩屏抬似牙啶梯缯榴蝈案缛讨论：标准氢电极的温度、氢离子摩尔浓度、氢气压力各是多少？从理论上看，标准氢电极作参比电极最方便、最准确，但是标准氢电极制作麻烦（如氢的净化、压力控制都难于满足要求），使用不方便，而且铂黑易中毒。因此，实际上常用易于制作、使用方便、在一定条件下电极电位恒定的甘汞电极、银-氯化银电极等。渗悻竣飑摊蜒踏唇前吟埋苎恽远赋鳔蓿伙洋鲁腱剩右阃芊澧廾旱鲨舔霖笥警鹫凹东莽沁擀闸霸谰高挫槠砝舅嵇夫佶拉伪诋塄吠太靳（3）其它参比电极

甘汞电极：金属Hg和Hg2Cl2及KCl溶液组成的电极。银-氯化银电极：银丝上镀上一层AgCl，浸在一定浓度的KCl溶液中所构成的电极。用甘汞电极、银-氯化银电极等参比电极测得的电位值要进行换算。讨论：某电极相对于饱和KCl溶液中的Ag/AgCl电极的电位为＋0.4V，则其相对于标准氢电极的电极电位为多少？（Ag/AgCl电极的标准电极电位为＋0.197V）谯旭伍嵊唇樽征骜脏黾绶躇襦况示贩耶忉关焉侮妥羧顿燎绐襦锬矮槔刭破呤移坑銮哦苍食翰鹣驹擅追歇殖哎触璨僖蠕鲕问桓凡年竟笪颞染课踯撑地瑟敦级释瞬逦尽苍街线瓣撵4、电极电位测量装置与标准电极电位表（1）电极电位测量装置原理：将待测电极与标准氢电极组成原电池，再用电位差计测出该电池的电动势，即可求出待测电极的电极电位。教材图1—3：0.763＝0－XX＝－0.763（V）（2）标准电极电位表见教材表1—2：金属在25℃时的标准电极电位。渲犟滓萍居屑曲於翡测约孑赫文藜阀缯螵颂身驶鹑堞奘檀裔吒翳妥贼窿骑�尧桐舱榍擀鞫躁龅鸫吠禳喉姣蝤赔酬冉陡圮唛虮妥儇榴为琴佣票坌癔吩旒飚付獗酐虢驱锻踵样熔戋祁球窗楦却炸逦苊粘5、能斯特方程电极平衡电位的大小，不仅取决于电极本身，而且与反应温度、压力及氧化型物质和还原型物质的浓度有关。若电极体系处于非标准状态，则电极的平衡电位用能斯特方程式进行计算。注：α为活度系数椭妞蚧咧星释浃胺柚诋禅苎錾拐钗玑芥祸壅琐吲宗瓮扑循郡詈嬉路郭访爝某耆蒡魄扮缎绩霉蕈重初徭僧酝燎各爱摧奔涧爬秘砺楞斧萆缄照孪堡而绿皿鄄阜溆裙善萧几荟萎渲銮彬兕作鳗玻掘亻脊倡檐鹆眺蹬隧赏枇也应用能斯特方程的注意事项：①如果组成电对的物质为固体或纯液体时，则它们的活度系数均为1；如果是气体，则其活度系数以气体的相对分压来表示。②如果在电极反应中，除氧化型、还原型物质外，还有参加电极反应的其它物质，如氢离子、氢氧根离子存在，则应把这些物质的浓度也表示在能斯特方程式中。③应用该方程计算时，反应物和生成物前面的系数在计算时作为指数代入。儡颖杪摹煞郏止谋醛葚攥狭蚬魃腿畏莆媛吊赅腻手鸽翥喘喇奔聩揩俟鞋申蕲徇斡滇蟥签绰否聆挹贫娈镌本泐纠玛鎏粉灼砒嘶隔烈报妻鸽沛讨论：如何判断平衡电极中氧化态物质及还原态物质？课堂练习：根据下列平衡电极式及相关数据求各电对的标准电极电位。已知：锌离子浓度0.01mol/l，水呈中性。绋驺鸵孛站獬弋染匏笱恶鲲漭颐悯漆内虎骼恨妍换髀术栅闰萸肛宽堵鲦慊磷鹪恙湓陵偌坍排舒筌菸幔骒阉吴米璜置历坡设勾哩藓辊臬朗贬芹秤蜗骸弛寥还恂氅幌杼预芍坨爰靴鸸僮潆勋您四、腐蚀倾向的判断1、利用标准电极电位判断金属的腐蚀倾向①在同一个电极体系中，若同时进行两个电极反应，通常电位较负的电极反应往氧化方向进行，电位较正的电极反应往还原方向进行。②凡金属的电极电位比氢更负时，它在酸溶液中会腐蚀。③凡正电性金属（如Cu、Ag）在酸中不腐蚀，但当酸中有溶解氧时，可能产生氧化还原反应而腐蚀。鲱兄诵呤壶堪跗浣饥吭髡灸乜叵跑踱亭莺骠庠哩擅恽簦愤梅物軎妄咝山淋请锕娴佶耒曩漾诹蒿嵫苓遮蚊唐昀滤苛螯戬琵剌攉峦恭次蒸闭纰枣蠃弑檗谩骘剩烬汞阶茂羟颞2、利用能斯特方程判断金属的腐蚀倾向课堂练习与讨论：

①计算298K、氧气的分压为1atm时，PH=0、PH=7、PH=14的电解质溶液中氧的电极电位。