浙江大学普通化学(第六版)第四章课件 电化学与金属腐蚀

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1、电化学与金属腐蚀第4章目录4.1原电池4.3电极电势在化学上的应用4.4化学电源4.5电解4.6金属的腐蚀与防止4.2电极电势4.1原电池4.1.1原电池中的化学反应将氧化还原反应的化学能转变为电能的装置。正极反应：Cu2++2e-Cu负极反应：Zn-2e-Zn2+电势:Zn—低,Cu—高电极名:Zn—负,Cu—正电池反应：Cu2++Zn→Zn2++Cu1、原电池组成与反应还原反应氧化反应原电池结构盐桥的作用：盐桥是一倒插的U型管或其它装置,内含KCl或KNO3溶液，可用琼脂溶胶或多孔塞保护，使KCl或KNO3溶液不会自动流出。沟通电路，补充电荷

2、、维持电荷平衡。K+2若干概念(1)原电池是由两个半电池组成的；半电池中的反应就是半反应,即电极反应。因此将半电池又叫电极。如：电池反应Cu(s)+2Ag+(aq)=Cu2+(aq)+2Ag(s)在负极上发生Cu的氧化反应：Cu(s)=Cu2+(aq)+2e-在正极上发生Ag+的还原反应：2Ag+(aq)+2e-=2Ag(s)对于自发进行的电池反应，都可以把它分成两个部分(相应于两个电极的反应)，一个表示氧化剂的(被)还原，一个表示还原剂的(被)氧化。对于其中的任一部分称为原电池的半反应式。(2)半反应（电极反应）涉及同一元素的氧化态和还原态：a

3、(氧化态)+neb(还原态)从反应式可以看出，每一个电极反应中都有两类物质：一类是可作还原剂的物质，称为还原态物质，如上面所写的半反应中的Zn、Cu、Ag等；另一类是可作氧化剂的物质，称为氧化态物质，如Zn2+、Cu2+、Ag+等。式中n是按所写电极反应中电子的化学计量数(3)氧化态和相应的还原态物质能用来组成电对，通常称为氧化还原电对，用符号“氧化态/还原态”表示。一般只把作为氧化态和还原态的物质用化学式表示出来，通常不表示电极溶液的组成。如，铜锌原电池中的两个半电池的电对可分别表示为Zn2+/Zn和Cu2+/Cu。又如:Fe3+/Fe2+,O

4、2/OH-,Hg2Cl2/Hg,MnO4-/Mn2+等。(-)Zn｜ZnSO4(c1)CuSO4(c2)｜Cu(+)(4)任一自发的氧化还原反应都可以组成一个原电池。原电池装置可用图式表示。例如：Cu-Zn原电池可表示为规定:负极写在左边，正极写在右边，以双虚垂线()表示盐桥，以单垂线(

5、)表示两个相之间的界面。用“,”来分隔两种不同种类或不同价态溶液。3电极类型电极类型电对(例)电极金属电极Zn2+/ZnZn2+(c)

6、Zn非金属电极Cl2/Cl-Cl-(c)

7、Cl2(p)

8、Pt氧化还原电极Fe3+/Fe2+Fe3+(c1),Fe2+(c2)

9、

10、Pt难溶盐电极AgCl/AgCl-(c)

11、AgCl

12、Ag四类常见电极配平原则：①电荷守恒：氧化剂得电子数等于还原剂失电子数。②质量守恒：反应前后各元素原子总数相等。4氧化还原反应方程式的配平配平步骤：①用离子式写出主要反应物和产物(气体、纯液体、固体和弱电解质则写分子式)。②分别写出氧化剂被还原和还原剂被氧化的半反应。③分别配平两个半反应方程式，等号两边的各种元素的原子总数各自相等且电荷数相等。例1：配平反应方程式④确定两半反应方程式得、失电子数目的最小公倍数。将两个半反应方程式中各项分别乘以相应的系数，使得、失电子数目相同。然后，将两者合并，就

13、得到了配平的氧化还原反应的离子方程式。有时根据需要可将其改为分子方程式。+)42-+--++=+10e10H5SOO5H5SO223+-+-+=++O8H2Mn10e16H2MnO224+++O4H8H22-②-+=+Mn5eMnO4①+++2HOH24232---+=2eSOSO②③①×2+②×5得O3HSOK6MnSO22424++=O3H5SO2Mn6H5SO2MnO2242234++=++-++--+---++MnSOSOMnO①2242343HSOSO5K2KMnO4324++2例2：配平①×5+②得：①②化简得：①×28+②×3得②①

14、例3：配平方程式酸性介质：(左边比右边）多n个O+2n个H+(左），右边+n个H2O少n个O+n个H2O(左），右边+2n个H+碱性介质：(左边比右边）多n个O+n个H2O(左），右边+2n个OH-少n个O+2n个OH-(左），右边+n个H2O小结：(经验）中性介质：(左边比右边）多n个O+n个H2O(左），右边+2n个OH-少n个O+n个H2O(左），右边+2n个H+氧化还原反应：氧化反应氧化剂氧化性被氧化还原反应还原剂还原性被还原4.1.2原电池的热力学1.电池反应的△Gm与电动势E的关系对电动势为E的电池反应：Cu2++Zn→Zn2++Cu

15、根据标准摩尔生成焓和标准摩尔生成吉布斯函数，可求得(298.15K时)：rHm=-217.2kJ·mol-1rGm=-212.69k