电化学金属材料腐蚀课件.ppt

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1、Electrochemistry&CorrosionofMetallicMaterialsChapter7电化学金属材料腐蚀第7章1(3)了解电解池中电解产物一般规律，明确电化学腐蚀及其防止的原理。(1)了解原电池的组成、半反应式以及电极电势的概念。能用能斯特方程计算电极电势和原电池电动势。(2)熟悉浓度对电极电势的影响以及电极电势的应用：能比较氧化剂还原剂的相对强弱，判断氧化还原反应进行的方向和程度。本章教学要求制作:张思敬等27.1原电池和电极电势7.3电极电势的应用7.4化学电源7.5金属材料的腐蚀与防腐7.

2、2电极电势的影响因素本章内容制作:张思敬等3在氧化还原反应中会发生电子的转移，那么能否利用电子转移产生的电能对外作功呢？如果可能，通过什么装置实现？电子转移的方向和能力的大小由哪些因素决定？这一系列问题都涉及电化学。电化学就是研究化学能与电能相互转化的科学。铁器生锈，银器表面变暗以及铜器表面生成铜绿等都是金属在环境中发生腐蚀的现象。金属腐蚀现象十分普遍，造成的损失也很惊人，因此，研究腐蚀的成因与防护无疑具有十分重要的意义。引言:制作:张思敬等4一个能自发进行的氧化还原反应，不但有电子的转移，而且还伴随有能量的变化。

3、例如：Zn(s)+Cu2+(aq)==Zn2+(aq)+Cu(s)(298.15K)=－212.55kJ·mol-1在氧化还原反应中，氧化剂和还原剂是在热运动产生的有效碰撞中进行电子转移的。质点的热运动是不定向的，其间转移的电子不可能定向地形成电流，化学能便以热的形式散失到环境中去了。7.1原电池和电极电势7.1.1原电池1.原电池的组成制作:张思敬等5为了将氧化还原反应的化学能转化成电能，就必须把氧化剂和还原剂分隔开，并让反应中转移的电子通过金属导线定向移动。原电池[动画]就是符合这种要求的装置。图7－1铜锌原电

4、池盐桥是一支U型管，通常充满用KCl或KNO3饱和了的琼脂冻胶，其作用在于消除两杯溶液中由于电极反应而出现的带电现象，保持溶液的电中性，使整个原电池构成通路。用导线连接锌片和铜片。电流计指针发生偏转，说明金属导线中有电流通过。这种利用氧化还原反应将化学能直接转变成电能的装置称为原电池。制作:张思敬等7在Cu-Zn原电池中，锌电极是负极（电子流出的电极），在负极上发生氧化反应；铜电极是正极（电子流入的电极），在正极上发生还原反应。负极：Zn(s)-2e-=Zn2+(aq)氧化反应正极：Cu2+(aq)+2e-=Cu(

5、s)还原反应总反应：Zn(s)+Cu2+(aq)==Zn2+(aq)+Cu(s)电子由负极流向正极，电流方向与之相反。每个原电池都由两个半电池组成。每个半电池是由同一种元素的不同氧化值的物种构成。氧化值高的物种称为氧化态，如Cu2+，Zn2+等；氧化值低的物种称为还原态，如Cu，Zn等。在一定条件下，氧化态物种和还原态物种可相互转化。这种可逆的氧化还原半反应，用一个通式表示为：氧化态+ze－=还原态式中z为电极反应中转移的电子计量数。这种由同一种元素的氧化态与对应的还原态物种所组成的电极称为氧化还原电对，并用符号

6、“氧化态/还原态”表示。原电池装置可用符号表示。如Cu-Zn原电池的符号可表示为：(-)Zn

7、Zn2+(c1)‖Cu2+(c2)

8、Cu(+)其中单垂线“

9、”表示两个相之间的界面，双垂线“‖”表示盐桥。按规定，负极写在左边，以“（-）”表示；正极写在右边，并以“（+）”表示。“c”表示浓度。若是气体物质，则要用分压表示。例如：（-）Zn

10、Zn2+(c1)‖H+(c2)

11、H2（p）

12、Pt(+)式中Pt为惰性电极。2.原电池符号不仅金属及其离子可以构成氧化还原电对，而且同一种元素不同价态的离子，非金属单质及其相应的离子

13、等均可构成氧化还原电对。如Fe3+/Fe2+、Sn4+/Sn2+、H+/H2、O2/OH–等。利用这类电对组成半电池时需要另加一惰性电极（如铂电极、石墨电极）作为导体，因电对自身不能传导电子。11如原电池反应：2I–（aq）+2Fe3+（aq）=I2（s）+2Fe2+（aq）电池符号为：(-)Pt

14、I2

15、I–(c1)‖Fe2+（c2），Fe3+（c3）

16、Pt(+)。另外，金属及其难溶盐也可构成氧化还原电对，只要二者价态（即氧化值）不同即可。如AgCl/Ag、Hg2Cl2/Hg等。M活泼M不活泼稀溶解>沉积(a)沉积

17、>溶解(b)----++++++++--------++++++++--------溶解沉淀7.1.2电极电势浓双电层理论1.电极电势的产生图7-2双电层示意图德国科学家W.Nernst对电极电势产生的机理做了较好的解释：当把金属插入其盐溶液时，在金属与其盐溶液的界面上会发生两种不同的过程。一是金属表面的正离子受极性水分子的吸引，有变成溶剂化离子进入溶液而将