电化学基础与金属腐蚀

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1、第六章电化学基础与金属腐蚀目的要求了解电极电势的概念和能斯特方程；应用电极电势的数据判断氧化剂和还原剂的相对强弱；应用电极电势氧化还原反应进行的方向；了解摩尔吉布斯函数变ΔG与原电池电动势的关系；了解电池、电解等在工程实际中的应用；了解金属腐蚀及其防护原理。6.1氧化还原反应与氧化还原平衡1.化学反应与氧化还原反应化学反应notransferelectron(中和、沉淀)transferelectron(氧化还原)一般氧化还原反应电化学氧化还原2.氧化还原反应1)氧化与还原oxidation：物质失去电子

2、的作用，Zn=Zn2++2e-reduction：物质获得电子的作用，Cu2++2e-=Curedoxreaction：Zn+Cu2+=Zn2++Cu，Zn的e-转移到Cu2+上。有电子得失的氧化还原反应。Zn:失去电子，被氧化，是还原剂。Cu2+:得到电子，被还原，是氧化剂。H2：失去电子，被氧化，是还原剂。Cl2：得到电子，被还原，是氧化剂。共用电子对偏移的氧化还原反应：H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)a.一般氧化还原化学反应b.电化学氧化还原反应ABAB+BAAB+ABAB电子导体e还原剂Z

3、n被氧化成Zn2+，氧化剂Cu2+被还原成Cu。2)电化学氧化还原4)一些基本概念3)氧化还原平衡－满足一般化学反应的平衡与移动规律。第一类导体(电子导体)：如金属、石墨等。自由电子作定向移动而导电；导电过程中导体本身不发生变化；温度升高，电阻也升高；导电总量全部由电子承担。第二类导体(离子导体)：如电解质溶液、熔融电解质等。正、负离子作反向移动而导电；导电过程中发生化学反应;温度升高，电阻下降；导电总量分别由正、负离子分担。电化学氧化还原反应的特点：氧化过程(失去电子)电子转移(从还原剂→氧化剂)还原过

4、程(得到电子)氧化数(oxidationnumber)：某元素所带形式电荷数。化合价(valence)：某元素原子成键数目。CH4、CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4中C的氧化数分别为-4、-2、0、+2、+4，而化合价都为4。正极：电势高的电极称为正极，电流从正极流向负极。原电池中，正极－阴极；电解池中，正极－阳极。负极：电势低的电极称为负极，电子从负极流向正极。原电池中，负极－阳极；电解池中，负极－阴极。阴极(cathode)：发生还原作用的电极称为阴极。原电池中，阴极－正极；电解池中，阴

5、极－负极。阳极(anode)：发生氧化作用的电极称为阳极。原电池中，阳极－负极；电解池中，阳极－正极。a.theoxidationnumberofanatominapureelementis0(单质氧化数为0，如Zn、Cu、H2、Cl2)。b.inhydrogencompounds,theoxidationnumberofHisalways+1,exceptinmetalhydrideswhereitis-1(氢原子氧化数一般为+1)。c.oxygenisassignedanoxidationnumber

6、of-2,exceptinperoxideswhereitis-1andinfluorinecompoundswhereitis+2or+1(氧原子氧化数一般为-2)。d.Thesumoftheoxidationnumbersmustbe0foranelectricallyneutralcompound.Foranion,thesumoftheoxidationnumbersmustequalthechargeoftheion(分子中所有元素原子氧化数代数和为0，多原子离子的氧化数代数和等于离子所带电荷数

7、)。确定氧化数规则(rulesforassigningoxidationnumbers)：Electrochemistryisthebranchofchemistrythatdealswiththeinterconversionofelectricenergyandchemicalenergy.电化学是研究电子导电相与离子导电相之间的界面上所发生的界面效应的科学。是一门交叉学科，它与能源、环境、生命和材料学科密切相关。3.电化学6.2原电池和电极电势1.原电池反应：Zn(s)+Cu2+(aq)=Zn2+(

8、aq)+Cu(s)ΔGθ(298.15K)=-212.55kJ·mol-1，反应能自发进行。Zn→CuCu2+→Zn2+Zn原电池：将氧化还原反应中的化学能直接转变为电能的装置。Zn(s)+Cu2+(aq)=Zn2+(aq)+Cu(s)CuCu2+→CathodeZn→Zn2+AnodeK+Cl-SaltBridgeeeAoxidation：Zn-2e-=Zn2+reduction：Cu2++2e-=Cu1)原电池表示2)原电