第四章 电化学与金属腐蚀ppt课件.ppt

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1、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电极电势第四章电化学与金属腐蚀4.1原电池氧化还原反应概念凡是元素的化合价有变化的反应，就称为氧化还原反应，其中化合价升高的物质为还原剂，化合价降低的物质则为氧化剂。Zn还原剂　　失电子――氧化反应Cu2+氧化剂　　得电子――还原反应Zn(s)+Cu2+(aq)Zn2+(aq)+Cu(s)4.1.1原电池将氧化还原反应的化学能转变为电能的装置称为原电池。Cu－Zn原电池：Zn(s)+Cu2+(aq)Zn2+(aq)+Cu(s)盐桥的作用：盐

2、桥是一倒插的U型管,装满用KCl或KNO3溶液和琼脂做成的冻胶。盐桥的作用是使Cl-向锌盐方向移动，K+向铜盐方向移动，维持电荷平衡。负极：---电子流出，氧化反应：Zn-2e-Zn2+任何一个自发氧化还原反应均可拆成两个半反应即一个氧化反应和一个还原反应半反应（电极反应）（锌电极）电池反应：Zn+Cu2+Cu+Zn2+（总反应）正极：---电子流入，还原反应Cu2++2e-Cu（铜电极）半反应（电极反应）涉及同一元素的氧化态和还原态，电极反应通式表示为：a(氧化态)+neb(还原态)式中n为单位物质的量的氧化态物质在还原过程中获

3、得的电子的物质的量半反应的书写注意：要配平Cr2O72-+14H++6e-2Cr3++7H2O（每个电极反应都包括同一元素的两类物质: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；另一类是可作氧化剂的物质，称为氧化态物质，如Zn2+、Cu2+。）氧化还原电对：同一种元素的氧化态物质和还原态物质称为氧化还原电对，用符号“氧化态／还原态”表示。如Zn2+/Zn，Cu2+/Cu，Cr2O72-/Cr3+除金属与其对应的金属盐溶液以外，还有非金属单质及其对应的非金属离子(如H2/H+，O2/OH-，Cl2/Cl

4、-)、同一种金属不同价的离子(如Fe3+/Fe2+，Cr2O72-/Cr3+，MnO4-/Mn2+)等。规定:负极写在左边，正极写在右边，以双虚竖线()表示盐桥。如：原电池装置可用图式表示(-)Zn

5、Zn2+(C1)Cu2+(C2)

6、Cu(+)(-)Pt

7、Cl2(p)

8、Cl-(c1)MnO4-(c2),Mn2+(c3),H+(c4)

9、Pt(+)正极:MnO4-+5e-+8H+=Mn2++4H2O总反应:2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2+8H2O惰性电极两相间界面负极:2Cl--2e-Cl2F法拉第常数，1m

10、ol电子所带电量F＝96485C·mol-1在等温、等压下，一个封闭系统所能做的最大非体积功w′等于摩尔吉布斯函数变ΔrGm=w′max(2.9)ΔrGm=w'max=-QE=-nFE在原电池中,非体积功w'即为电功we,Ө标准态下，ΔrGm＝－nFEӨӨ4.1.2原电池的热力学ΔrGm(T)＝ΔrGm(T)+RTlnQ当T=298.15K时电池反应的K与标准电动势E的关系已知K与rGm的关系如下：而ΔrGm=-nFE可得：电化学方法实际上是热力学方法的具体运用。当T=298.15K时：4.2.1电极电势4.2电极电势原电池产生

11、电流，是因为电极之间有电势差，每个电极都有对应的电极电势值。电极电势用符号表示。如:(Zn2+/Zn);(Cu2+/Cu);(正极);(O2/OHˉ);(MnO4ˉ/Mn2+);值大小(高低)不同的两电极组成原电池时，其差值即为电池的电动势E。E=(正极)-(负极)4.2.2.标准电极电势任何一个电极,其电极电势的绝对值是无法测量的，在实际应用中只需知道的相对值而不必去追究它们的绝对值，因此可以选择某种电极作为基准，进行比较获得相对值。国际统一选择标准氢电极作为基准，规定其标准电极电势为零。H+活度=1.0mol

12、·dm-3；p（H2）=100kPa,298KH22H++2e（H+/H2）=0V将待测电极与标准氢电极组成一个原电池，通过测定该电池的电动势就可以求出待测电极的电极电势的相对值。待测电极处于标准态即溶液中离子浓度(活度)为１mol·L-1，或气体分压为100kPa，与标准氢电极相连,测得的电动势，为该电极的标准电极电势，符号记为(氧化态/还原态)附例4.1：标准Zn电极与标准H2电极组成电池，Zn为负极，在25℃时测得电池的电动势E=0.7618V。求(Zn2+/Zn)=?得：=–0.7618V解：根据E=(正极)-

13、(负极)0.7618V=0V–(Zn2+/Zn)氢电极作为标准电极，使用条件非常严格，而且制作和纯化也比较复杂，因此在实际测定时，一般常用易于制备、使用方便且电极电势稳定的甘汞电极或氯化银电极等作为电极电势的对比参考，称为参比电极。KCl溶液H