第四章-电化学与金属腐蚀

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1、第四章电化学与金属腐蚀Chapter3Electrochemistry&CorrosionofMetals电化学(Electrochemistry)研究氧化还原反应过程中化学能与电能互相转变规律的化学分支，称为“电化学”。研究对象：电解质溶液；原电池；电解池。电池放电(原电池)化学能电能电池充电(电解池)原电池：化学能转换为电能的装置。•定温定压下，只有自发反应(ΔG<0)才能构成原电池。例:铅酸蓄电池放电：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)＝2PbSO4(aq)＋2H2O(l)电解：电能转换为化学能的装置。•定温定压下，非自发反应(ΔG>0)，需加

2、入电功W，电解才能进行。例：电解水电化学及其应用电解冶金：Fe,Cu,Na,Al等的冶炼、精炼电电化学（电能化工产品：NaOH,H2O2,Cl2已二酸的化学能）生产，发展迅速工艺学电镀，电抛光，电解磨削各种蓄电池、干电池化化学电源高能电池：Li、Zn-空气、Na-S、Ag-Zn（化学能燃料电池电能）金属腐蚀与防护——腐蚀原电池学分析化学:氧化还原平衡、电导、电势滴定，极谱科研分析生物电化学：血液凝固、神经系统的传输固体电解质和半导体，低温超导，受控热核聚变4.1原电池4.2电极电势4.3电动势与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

3、防护4.1原电池(Galvaniccell)4.1.1氧化还原反应与原电池(redoxreactionandgalvaniccell)4.1.2原电池中的热力学(Thermodynamicsingalvaniccell)4.1.1氧化还原反应与原电池化学反应的分类沉淀反应酸碱中和反应依据反应特点热分解反应取代反应依据反应过程中电子转移或氧化数变化氧化还原反应非氧化还原反应一.氧化还原反应1.氧化数：化合物中某元素所带形式电荷的数值。确定元素氧化数的规则：(1)单质的氧化数为零.(2)在多原子分子中所有元素氧化数的代数和等于零;在多原子离子中所有元素氧化数的代数和等

4、于离子所带的电荷数.(3)氢在化合物中的氧化数一般为+1,但在活泼金属的氢化物中为–1.(4)氧在化合物中的氧化数一般为–2;在过氧化物中为–1;在超氧化物（KO、BaO）中为–1/2;在OF中为+2.2422.氧化还原反应定义:在化学反应过程中,元素的原子或离子在反应前后氧化数发生了变化的一类反应氧化:氧化数升高的过程还原:氧化数降低的过程特征:反应中氧化过程和还原过程同时发生+5–2–102KClO=2KCl+3O32自氧化–还原反应:反应过程中氧化数的升高和降低发生在同一化合物+5+7–14KClO=3KClO+KCl343.氧化剂和还原剂氧化剂:氧化数降低的物

5、质还原剂:氧化数升高的物质+1+2–1+3NaClO+2FeSO+HSONaCl+Fe(SO)+HO4242432氧还介还氧化原质原化剂剂产产物物4.氧化还原电对(1)氧化还原电对（p162）共轭的氧化还原体系,记为“O/R”Cu2++ZnZn2++CuCu2+CuZn2+Zn氧化还原反应是两个(或两个以上)氧化还原电对共同作用的结果Cu2++ZnZn2++Cu(氧化剂)1(还原剂)2(氧化剂)2(还原剂)1(2)氧化还原半反应式Cu2+/CnCu2++2e–CuZn2+/ZnZnZn2++2e–MnO–/Mn2+MnO4–+8H++5e–Mn2++4H2O4SO2

6、–/SO2–SO42–+2H+2e–SO32–+H2O43一个电对组成一个氧化还原半反应式！5.氧化还原反应方程式的配平2KMnO+3HSO+5HO42422KSO+2MnSO+8HO+5O244222KMnO+3HSO+3HO42422KSO+2MnSO+6HO+4O244222KMnO+3HSO+7HO42422KSO+2MnSO+10HO+6O24422氧化数法基本原则电荷守恒:氧化剂和还原剂的得失电子的总数相等质量守恒:反应前后各元素原子总数相等配平步骤(5–0)4=+203=+60+50–1+510HClO3+P34+18H2O10HCl+

7、H123PO4–1–5=–610=–60配平步骤①写出基本反应式②找出氧化剂中元素氧化数降低的数值和还原剂中元素氧化数升高的数值③遵循最小公倍数原则对各氧化数的变化值乘以相应的系数,使氧化数降低值和升高值相等④将找出的系数分别乘在氧化剂和还原剂的分子式前面⑤检查反应方程式两边的氢原子数目,找出参加反应的水分子数⑥核实反应方程式两边各元素的原子数练习：下列反应是如何配平的？2KMnO+3HSO+5HO42422KSO+2MnSO+8HO+5O244222KMnO+3HSO+3HO42422KSO+2MnSO+6HO+4O244222KMnO+3