大學(xué)化學(xué)-第4章-電化學(xué)原理及應(yīng)用講解課件

大學(xué)普通化學(xué)大學(xué)普通化學(xué)1第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用2第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用丹尼爾第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用丹尼爾3

本章教學(xué)內(nèi)容氧化還原反應(yīng)及氧化數(shù)

4.1原電池與電極電勢4.2電極電勢的應(yīng)用4.3電解及其應(yīng)用4.4金屬的電化學(xué)腐蝕及其防護(hù)4.5第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用本章教學(xué)內(nèi)容氧化還原反應(yīng)及氧化數(shù)4.1原電池與電極電勢44電化學(xué)——研究化學(xué)能與電能間相互轉(zhuǎn)換的科學(xué)。

(從能量轉(zhuǎn)換觀點)

電化學(xué)研究

(1)利用的自發(fā)氧化還原反應(yīng)，借助于原電池將化學(xué)能

電能，轉(zhuǎn)變

如化學(xué)電源等。(2)利用外加電流，借助于電解池等推動的非自發(fā)氧化還原反應(yīng)

電解、電鍍、電解精煉、電鑄等等。轉(zhuǎn)變

進(jìn)行，將電能

化學(xué)能，例如第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用電化學(xué)——研究化學(xué)能與電能間相互轉(zhuǎn)換的科學(xué)。(從能5直觀的認(rèn)識(20世紀(jì))：氧化數(shù)變化4.1氧化還原反應(yīng)及氧化數(shù)氧化還原反應(yīng)如：電子得失：Zn+Cu2+Zn2++Cu2e-氧化數(shù)變化：Zn+Cu2+Zn2++Cu0+2+20電子偏移：2H2+O22H2O00+1-2最初的認(rèn)識(18世紀(jì))：得氧失氧本質(zhì)的認(rèn)識(19世紀(jì))：電子得失或偏移第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.1氧化還原反應(yīng)及氧化數(shù)直觀的認(rèn)識(20世紀(jì))：氧化數(shù)變化4.1氧化還原反應(yīng)及6確定氧化數(shù)的規(guī)則(1)在單質(zhì)中，元素的氧化數(shù)為零；(2)在化合物中：氟氧化物中：+2氧的氧化數(shù)正常氧化物中：-2超氧化物中：-1/2過氧化物中：-1(3)在中性分子中：所有原子氧化數(shù)的代數(shù)和等于零；氫：+1(金屬氫化物中，為-1，如NaH)第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.1氧化還原反應(yīng)及氧化數(shù)確定氧化數(shù)的規(guī)則(1)在單質(zhì)中，元素的氧化數(shù)為零；(2)7(5)在多原子分子中：各元素氧化數(shù)的代數(shù)和為零；

零；在多原子離子中：各元素氧化數(shù)的代數(shù)和等

于離子所帶的電荷數(shù)。例：H5IO6S2O32-

S4O62-

Fe3O4(4)在單原子離子中：元素的氧化數(shù)等于離子所帶

的電荷數(shù)；I的氧化數(shù)為+7S的氧化數(shù)為+2S的氧化數(shù)為+2.5Fe的氧化數(shù)為+8/3第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.1氧化還原反應(yīng)及氧化數(shù)(5)在多原子分子中：各元素氧化數(shù)的代數(shù)和為零；

8氧化還原反應(yīng)氧化(反應(yīng))——元素的氧化數(shù)升高的過程。還原(反應(yīng))——元素的氧化數(shù)降低的過程。——有電子得失或電子轉(zhuǎn)移的反應(yīng)；或反應(yīng)前后氧化數(shù)發(fā)生變化的反應(yīng)。還原劑氧化劑氧化產(chǎn)物還原產(chǎn)物第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.1氧化還原反應(yīng)及氧化數(shù)氧化還原反應(yīng)氧化(反應(yīng))——元素的氧化數(shù)升高的過程。還原(反9氧化劑與還原劑在反應(yīng)中的變化規(guī)律+1+2-1+3NaClO+2FeSO4+H2SO4＝NaCl+Fe2(SO4)3+H2O氧化劑

還原劑

還原產(chǎn)物

氧化產(chǎn)物

第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.1氧化還原反應(yīng)及氧化數(shù)氧化劑與還原劑在反應(yīng)中的變化規(guī)律+1104.2原電池與電極電勢Zn+Cu2+Cu+Zn2+

說明：現(xiàn)象：Zn片減少，Cu析出，溶液顏色變淺且溫度升高。4.2.1原電池化學(xué)能熱能e直接無序ZnCu2+1.原電池的組成及原理直接反應(yīng)(將Zn片放入CuSO4溶液)：第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢4.2原電池與電極電勢Zn+Cu2+11按下圖裝置進(jìn)行反應(yīng)：第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢含有瓊脂的飽和KCl溶液作用：接通內(nèi)電路，保持溶液電中性。ZnZn2＋Cu2＋eeCl－K＋鹽橋(－)(＋)Cu銅半電池鋅半電池(a)外電路：負(fù)載，電流的外部通路(b)鹽橋：電流的內(nèi)部通路(c)電極：電池中發(fā)生氧化還原反應(yīng)的場所按下圖裝置進(jìn)行反應(yīng)：第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與12現(xiàn)象：電流計指針偏轉(zhuǎn)(Zn→Cu)，溶液溫度不變等。說明：

ZnCu2+e沿導(dǎo)線定向化學(xué)能電能可見，反應(yīng)進(jìn)行的方式不同，雖狀態(tài)函數(shù)的變化相同，功卻是不同的，只有后者有電功。第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢原電池——借助于氧化還原反應(yīng)將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成電能的裝置。裝置組成電子流出的一極叫負(fù)極電子流入的一極叫正極兩種電解質(zhì)溶液；兩個電極鹽橋、導(dǎo)線、負(fù)載等?，F(xiàn)象：電流計指針偏轉(zhuǎn)(Zn→Cu)，溶液溫度不變等。說明：13第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢

工作原理：Zn比Cu活潑，Zn原子失去電子被氧化成Zn2+進(jìn)入ZnSO4溶液；電子沿導(dǎo)線流向Cu片，CuSO4溶液中的Cu2+從Cu片上獲得電子還原成Cu原子沉積在Cu片上。外電路上電子的定向流動產(chǎn)生了電流,所以指針偏轉(zhuǎn)，原電池對外做了電功。ZnZn2＋Cu2＋eeKCl鹽橋(－)(＋)CuSO42-SO42-第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢14第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢隨著反應(yīng)的進(jìn)行，ZnSO4溶液和CuSO4溶液分別由于Zn2+的增多和Cu2+的減少而帶上正、負(fù)電荷。為使電流能持續(xù)產(chǎn)生,

鹽橋中的Cl-和K+分別向兩溶液中擴(kuò)散，以保持溶液的電中性，起到了接通內(nèi)電路的作用。ZnZn2＋Cu2＋eeCl－K＋鹽橋(－)(＋)Cu銅半電池鋅半電池第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢15如Cu-Zn原電池:氧化反應(yīng)還原反應(yīng)原電池中負(fù)極反應(yīng)——氧化反應(yīng)正極反應(yīng)——還原反應(yīng)可以說，一個原電池由兩個半電池組成。2.電極和電極反應(yīng)第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢半電池是由含有同一種元素不同氧化數(shù)的兩種物質(zhì)構(gòu)成。

如Cu-Zn原電池:氧化反應(yīng)還16其半反應(yīng)(電極反應(yīng))為:

氧化還原氧化型+n還原型上式中的氧化型和還原型稱為氧化還原電對，通常表示為:

氧化型還原型

如:

[注意]①氧化型、還原型中含有同一種元素，但氧化數(shù)不同。②為電極反應(yīng)中氧化型轉(zhuǎn)化為還原型時轉(zhuǎn)移的電子數(shù)。③有的電極反應(yīng)中可能涉及到等。第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢其半反應(yīng)(電極反應(yīng))為:氧化還原17原電池符號：電池反應(yīng)——原電池放電過程所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，為兩電極上的電極反應(yīng)之和。相界面鹽橋(－)負(fù)極|電解質(zhì)溶液(c1)電解質(zhì)溶液(c2)|正極(＋)3.原電池反應(yīng)及電池符號第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢或

原電池符號：電池反應(yīng)——原電池放電過程所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，相18負(fù)極(e-流出)：Zn(s)-2e-Zn2+(aq)氧化反應(yīng)正極(e-流入)：Cu2+(aq)+2e-Cu(s)還原反應(yīng)電池反應(yīng)：Zn(s)+Cu2+(aq)Zn2+(aq)+Cu(s)第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢原電池負(fù)極正極（半電池）

—氧化型1還原型1—氧化型2還原型2（氧化還原電對）

—氧化反應(yīng)(正極半反應(yīng))

(負(fù)極半反應(yīng))—還原反應(yīng)（電極反應(yīng)）

（原電池反應(yīng)）

氧化還原反應(yīng)【歸納】負(fù)極(e-流出)：Zn(s)-2e-19(2)水寫入符號中，其他物質(zhì)要注明濃度(c)或分壓(p)，

電解質(zhì)溶液中有多種物質(zhì)時用”,”分開；(1)氣體或固體寫在靠近電極一側(cè)，用“|”分開；(3)電對中沒有電子導(dǎo)體時，需要使用惰性電極Pt或

C(石墨)。注意Pt|Fe3+(c1),Fe2+(c2)Fe3+(c1)+e-Fe2+(c2)第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢(2)水寫入符號中，其他物質(zhì)要注明濃度(c)或分壓(p)，20舉例：(－)Zn|Zn2+(c1)H+(c2)|H2(p)|Pt(＋)(－)Sn2+-2eSn4+(＋)2Fe3++2e

2Fe2+電極反應(yīng)：Sn4+/Sn2+Fe3+/Fe2+(－)Pt|Sn2+(c1),Sn4+(c2)Fe2+(c3),Fe3+(c4)|Pt(＋)(1)電池反應(yīng)：Zn(s)+H(aq)Zn2+(aq)+H2(g)電極反應(yīng)：(－)Zn(s)-2eZn2+(aq)(＋)2H+(aq)+2eH2(g)(2)電池反應(yīng)：2FeCl3+SnCl22FeCl2+SnCl4第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢Zn2+/ZnH+/H2舉例：(－)Zn|Zn2+(c1)H+(c2)21電極反應(yīng)：(－)Pt|I2|I-(c1)MnO4-(c2),Mn2+(c3),H+(c4)|Pt(＋)(3)電池反應(yīng)：(－)2I--2eI2(＋)MnO4-+8H++5eMn2++4H2O第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢

原則上講，任意一個自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計成原電池。由于氧化劑、還原劑的物質(zhì)種類不同，兩個半電池的電極可以是各種類型。2MnO4-+10I-+16H+2Mn2++5I2+8H2OI2/I-MnO4+/Mn2+電極反應(yīng)：(－)Pt|I2|I-(c1)M22電極的種類（1）金屬電極：如電對Zn2+/Zn電極符號：(－)Zn|Zn2+(c)

（2）非金屬電極：如電對H+/H2電極符號：(－)Pt|H2|H+(c)

組成半電池的電極必須具備兩個條件：電對和導(dǎo)體。常見的電極分四類：第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢電極的種類（1）金屬電極：如電對Zn2+/Zn（2）23（3）氧化還原電極：如電對Fe3+/Fe2+

電極符號Fe3+(c1),Fe2+(c2)|Pt(+)（4）金屬-金屬難溶鹽電極：如電對AgCl/Ag電極符號Ag|AgCl(s)|Cl-(c)第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢（3）氧化還原電極：如電對Fe3+/Fe2+（4）金24電極電極反應(yīng)H+(c)

|H2(p)|Pt

2H+(c)+2e-→H2(p)OH-(c)

|H2(p)|Pt

2H2O+2e-→H2(p)+2OH-(c)H+(c)

|O2(p)|Pt

O2(p)+4H+(c)+4e-→2H2OOH-(c)

|O2(p)|Pt

O2(p)+2H2O+4e-→4OH-(c)Cl-(c)|Cl2(p)|Pt

Cl2(p)+2e-→2Cl-(c)非金屬電極第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢電極電極反應(yīng)H+(c)|H2(p25金屬-難溶鹽電極金屬-氧化物電極電極電極反應(yīng)Cl-(c)|AgCl(s)|Ag(s)AgCl(s)+e-→Ag(s)+Cl-(c)OH-(c)|Ag2O|Ag(s)Ag2O(s)+H2O+2e-→2Ag(s)+2OH-(c)H+(c)|Ag2O(s)|Ag(s)Ag2O+2H+(c)+2e-→2Ag(s)+H2OCl-(c)|Hg2Cl2(s)|Hg(l)Hg2Cl2(s)+2e-→2Hg(l)+2Cl-(c)第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢金屬-難溶鹽電極電極電極反應(yīng)Cl-26氧化-還原電極電極電極反應(yīng)Fe3+(c1),Fe2+(c2)|Pt Fe3+(c1)+e-→Fe2+(c2)Cu2+(c1),Cu+(c2)|Pt Cu2+(c1)+e-→Cu+(c2)Sn4+(c1),Sn2+(c2)|Pt Sn4+(c1)+2e-→Sn2+(c2)MnO4-(c1),Mn2+(c2),H+(c3)|Pt

MnO4-(c1)+8H+(c3)

+5e-→Mn2+(c2)第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢氧化-還原電極電極電極反應(yīng)Fe3274.2.2電極電勢1.電極電勢的產(chǎn)生M(s)Mn+(aq)+ne-溶解沉積第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢金屬表面M本身的活動性和熱運(yùn)動+溶劑吸引等M將e留在金屬表面進(jìn)入溶液成Mn+(aq)Mn+(aq)Mn+運(yùn)動碰撞+金屬表面e吸引移向金屬并聚集其附近,Mn+沉積在金屬表面趨向溶解趨向沉積4.2.2電極電勢1.電極電勢的產(chǎn)生M(s)28++++

++++--------電極表面上:(cr)過剩電極附近溶液:過剩

電極表面上:e過剩電極附近溶液:過剩

電極表面與其附近溶液之間建立平衡過程中：

若

溶解>沉積（活潑金屬）若

溶解<沉積

（不活潑金屬）

電勢差

產(chǎn)生

雙電層

兩者間形成電勢差

產(chǎn)生

雙電層

兩者間形成第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢++++++++--------++++++++----電極表面上:29

這種電極(金屬或非金屬)與溶液中自身離子達(dá)到平衡時，因形成雙電層而產(chǎn)生的電勢差就是該電極的

電極的本性電極的電極電勢“值”決定

原電池兩電極間存在電勢差致使

電極電勢，常用符號E表示，單位:V。電流(

)

產(chǎn)生(外電路)e-

++++

++++--------++++++++--------第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢這種電極(金屬或非金屬)與溶液中自身離子30原電池中兩電極的電極電勢之差——電動勢。

根據(jù)電極電勢E的概念，在已知E值時，可以:③比較金屬的活動性。②判斷氧化還原電對氧化性或還原性的相對強(qiáng)弱；①計算原電池的電動勢EMF；如何確定電極的電極電勢“值”？

第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢原電池中兩電極的電極電勢之差——電動勢。根據(jù)電極電勢312.標(biāo)準(zhǔn)氫電極規(guī)定：規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)氫電極：Pt|H2(100kPa)|H+(1mol·dm-3)2H+(1mol·dm-3)+2eH2(100kPa)電極反應(yīng)：第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢2.標(biāo)準(zhǔn)氫電極規(guī)定：規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)氫電極：Pt|H2(32待測電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢:

測定原電池的標(biāo)準(zhǔn)電動勢:測定時：

(298.15K)（）標(biāo)準(zhǔn)氫電極待測電極（）

3.標(biāo)準(zhǔn)電極電勢的測定各物質(zhì)處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：

第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢待測電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢:測定原電池的標(biāo)準(zhǔn)電動勢:測定時33設(shè)定原電池符號：(－)Pt|H2(100kPa)|H+(1mol·dm-3)Cu2+(1mol·dm-3)|Cu(＋)實驗測得原電池電動勢：舉例說明：測定第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢【說明】氫電極作為標(biāo)準(zhǔn)電極很不方便。設(shè)定原電池符號：(－)Pt|H2(100kPa)|H+(134Pt|Hg(l)|Hg2Cl2(s)|Cl-(2.8mol·dm-3)常用：飽和甘汞電極電極反應(yīng)：Hg2Cl2(s)+2e2Hg(l)

+2Cl-(aq)標(biāo)準(zhǔn)甘汞電極：c(Cl-)=1mol·dm-3E(Hg2Cl2/Hg)=0.268V飽和甘汞電極：c(Cl-)=2.8mol·dm-3(KCl飽和溶液)E(Hg2Cl2/Hg)=0.2415V4.參比電極第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢Pt|Hg(l)|Hg2Cl2(s)|Cl-(235【明確】標(biāo)準(zhǔn)電極電勢表(1)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢的值反映了物質(zhì)得失電子趨勢的大小，是客觀值，與電極反應(yīng)的書寫無關(guān)【附錄4】還原電勢：Zn2++2e-Zn氧化電勢：ZnZn2++2e-E=-0.76V第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢(2)E無加和性Cl2(g)+2e2Cl-(aq)

E=1.36V1/2Cl2(g)+eCl-(aq)

E=1.36V還原電勢【明確】標(biāo)準(zhǔn)電極電勢表(1)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢的值反映了物質(zhì)得失36(4)一些電對的E與介質(zhì)的酸堿性有關(guān)：酸性介質(zhì)：；堿性介質(zhì)：E小的電對：其還原型物質(zhì)的還原性強(qiáng)

E大的電對：其氧化型物質(zhì)的氧化性強(qiáng)(3)判斷氧化劑和還原劑的強(qiáng)弱(5)在表達(dá)原電池的電極反應(yīng)時，書寫方式為：第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢(4)一些電對的E與介質(zhì)的酸堿性有關(guān)：E小的電對：其還37作業(yè)：P.154四.2,3,4第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢作業(yè)：P.154第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極38任何一個自發(fā)氧化還原反應(yīng)可設(shè)計成一個原電池。4.2.3原電池的電動勢與吉布斯函數(shù)變的關(guān)系其推動力電化學(xué)：EMF關(guān)系？若化學(xué)能電功(非體積功)在等溫等壓條件下：熱力學(xué)：ΔG法拉第常數(shù)F=96500

C·mol-1

第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢全部任何一個自發(fā)氧化還原反應(yīng)可設(shè)計成一個原電池。4.2.339在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時：原電池的標(biāo)準(zhǔn)電動勢：或：第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的相關(guān)數(shù)據(jù)較易獲得，而實際上原電池工作時非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)；一段時間后，為非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時：原電池的標(biāo)準(zhǔn)電動勢：或：第4章電化學(xué)原理及應(yīng)404.2.4非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的電極電勢

——能斯特方程由熱力學(xué)等溫方程：1.電池反應(yīng)的能斯特方程WaltherNernst(1864-1941)第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢4.2.4非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的電極電勢

41將F=96500C·mol-1，R=8.314J·mol-1·K-1，T=298K，并換算成常用對數(shù)?！姵胤磻?yīng)的能斯特方程第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢將F=96500C·mol-1，R=8.314J·mol42由和可得待測電極的電極電勢：(－)標(biāo)準(zhǔn)氫電極待測電極(＋)2.電極反應(yīng)的能斯特方程第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢由43簡寫為：或：——電極反應(yīng)的能斯特方程反映了電極電勢與還原型和氧化型等物質(zhì)濃度的關(guān)系，可計算非標(biāo)態(tài)下電極的電極電勢。第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢簡寫為：或：——電極反應(yīng)的能斯特方程反映了電44注意(1)z為電極反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)(mol)；(2)c氧化型/c和c還原型/c為非標(biāo)態(tài)時，電極反應(yīng)

中在氧化型一側(cè)和在還原型一側(cè)各物質(zhì)相對濃

度的乘積；(3)純固體、純液體不列入方程式中，氣體用分壓。第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢注意(1)z為電極反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)(mol)45影響電極電勢的因素(1)氧化型或還原型物質(zhì)的濃度或分壓氧化型+ze-還原型則：E增大，有利于電極反應(yīng)向右進(jìn)行。或第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢影響電極電勢的因素(1)氧化型或還原型物質(zhì)的濃度或分壓氧化46沉淀的生成對電極電勢的影響解：Ag++Cl-AgCl第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢例：在含有Ag+/Ag電對體系中，加入NaCl溶液，使

溶液中c(Cl-)=1.00mol·dm-3。計算：已知：沉淀的生成對電極電勢的影響解：Ag++Cl-47<AgCl沉淀的生成c(Ag+)↓E(Ag+/Ag)↓Ag+的氧化能力降低AgCl(s)+e-Ag(s)+Cl-第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢<AgCl沉淀的生成c(Ag+)↓E(Ag+/Ag)↓Ag+48減小減小減小AgCl(s)+e-Ag(s)+Cl-AgBr(s)+e-Ag(s)+Br-Ag++e-AgAgI(s)+e-Ag(s)+I-電對第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢減減減AgCl(s)+e-Ag(s)49解：Fe(OH)3(s)Fe3+(aq)+3OH-(aq)Fe(OH)2(s)Fe2+(aq)+2OH-(aq)已知：在Fe3+和Fe2+組成的半電池中加入NaOH，達(dá)到平衡時保持c(OH-)=1.0mol·dm-3，求：E(Fe3+/Fe2+)=？【補(bǔ)充例題】第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢解：Fe(OH)3(s)Fe3+(aq)50Fe3+(aq)+e-Fe2+(aq)當(dāng)c(OH-)=1.0mol·dm-3時，第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢Fe3+(aq)+e-Fe2+(aq51得出結(jié)論：1.氧化型形成沉淀或配合物，E↓2.還原型形成沉淀或配合物，E↑第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢氧化型和還原型都形成配合物：

，則E↓；反之，則E↑。3.氧化型和還原型都形成沉淀：

若

，則E↓；反之，則E↑。得出結(jié)論：1.氧化型形成沉淀或配合物，E↓2.還原型形成52(2)介質(zhì)的酸堿性第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢①酸度影響氧化還原的反應(yīng)速度②酸度影響氧化還原的產(chǎn)物MnO4-+8H++5e-Mn2++4H2O酸性：MnO4-+e-

MnO42-堿性：MnO4-+2H2O+3e-

MnO2(s)+4OH-中性：Br–+Cr2O72–+14H+3Br2+2Cr3++7H2O在H2SO4介質(zhì)中，v較快，在HAc介質(zhì)中，v較慢。(2)介質(zhì)的酸堿性第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與53<c(H+)越大，E值越大，即含氧酸鹽在酸性介質(zhì)中其氧化性越強(qiáng)。第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢例：MnO4-+8H++5e-Mn2++4H2O<c(H+)越大，E值越大，即含氧酸鹽在酸性介質(zhì)中其氧化性54計算EMF和rGm4.3電極電勢的應(yīng)用第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.3電極電勢的應(yīng)用比較氧化劑和還原劑的相對強(qiáng)弱

1判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的方向2估算氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的程度

34計算EMF和rGm4.3電極電勢的應(yīng)用第4章電化55若干電對的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(298.15K)氧化型的氧化能力增強(qiáng)還原型的還原能力增強(qiáng)數(shù)值增大對角線規(guī)則第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.3.1判斷氧化劑、還原劑的相對強(qiáng)弱4.3電極電勢的應(yīng)用若干電對的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(298.15K)氧化型的氧化能力增強(qiáng)56規(guī)律或：E大，強(qiáng)氧化劑/弱還原劑E小，弱氧化劑/強(qiáng)還原劑氧化型的氧化能力越強(qiáng)還原型的還原能力越弱還原型的還原能力越強(qiáng)氧化型的氧化能力越弱第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.3電極電勢的應(yīng)用E越大E越小電對中規(guī)律或：E大，強(qiáng)氧化劑/弱還原劑E小，弱氧化劑/57氧化能力：MnO4-

>Cl2>Fe3+還原能力：Zn>H2S>Sn2+第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.3電極電勢的應(yīng)用氧化能力：Sn4+>S>Zn2+還原能力：Fe2+

>Cl-

>Mn2+氧化能力：MnO4->Cl2>Fe3+還原能力：Zn58【說明】(1)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下比較氧化性或還原性的相對強(qiáng)弱：可利用E值從上到下由小到大依次排列，越往上，還原型的還原性越強(qiáng)，越往下，氧化型的氧化性越強(qiáng)。(2)非標(biāo)態(tài)下：a)兩電對E在表中位置相距較遠(yuǎn)——直接比；b)兩電對E在表中位置相距較近——計算出E再比；第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.3電極電勢的應(yīng)用(3)物質(zhì)含元素處于最低氧化數(shù)時,只能作還原劑；

物質(zhì)含元素處于中間氧化數(shù)時,既能作氧化劑,又能作還原劑。物質(zhì)含元素處于最高氧化數(shù)時,只能作氧化劑；【說明】(1)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下比較氧化性或還原性的相對強(qiáng)弱：59注意：在選擇氧化劑或還原劑時可能性：即理論上，E氧化劑>E還原劑需要考慮(1)氧化或還原能力是否足夠強(qiáng)；

(2)反應(yīng)中的具體情況?？尚行匀纾河沽蛩徙~溶液中的Cu2+(aq)→Cu。理論上：選電對的E<E(Cu2+/Cu)的還原型作還原劑；實際上：Na？Zn？SO2？第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.3電極電勢的應(yīng)用注意：在選擇氧化劑或還原劑時可能性：即理論上，E氧化劑>E還60熱力學(xué)正向自發(fā)平衡逆向自發(fā)根據(jù)氧化還原反應(yīng)的自發(fā)性原電池正向自發(fā)平衡逆向自發(fā)由于4.3.2判斷氧化還原反應(yīng)的方向第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.3電極電勢的應(yīng)用熱力學(xué)正向自發(fā)平衡逆向自發(fā)61可見，E值大的電對中的氧化型做氧化劑，E值小的電對中的還原型做還原劑，二者之間的反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行。小，弱氧化劑強(qiáng)還原劑大，強(qiáng)氧化劑弱還原劑電對中根據(jù)

>0正向自發(fā)=0平衡<0逆向自發(fā)判據(jù)

強(qiáng)氧化型1+強(qiáng)還原型2=弱氧化劑2+弱還原型1第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.3電極電勢的應(yīng)用可見，E值大的電對中的氧化型做氧化劑，E62(2)非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，有時也可用E對氧化還原反應(yīng)的方向做經(jīng)驗的近似判斷。

注意第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.3電極電勢的應(yīng)用(1)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時，用或判斷；非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時，用或判斷。，反應(yīng)正向自發(fā)進(jìn)行；，反應(yīng)逆向自發(fā)進(jìn)行；，考慮濃度。(2)非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，有時也可用E對氧化還原反應(yīng)的方注63MnO2(s)+4HCl(aq)MnCl2(aq)+Cl2(g)+2H2O(l)(1)判斷反應(yīng)在298K時的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下能否向右進(jìn)行？(2)實驗室中為什么可以用濃鹽酸制備Cl2(g)？解：(1)MnO2(s)+4H+(aq)+2e-Mn2+(aq)+2H2O(l)Cl2(g)+2e-2Cl-(aq)所以，該反應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下不能向右進(jìn)行。第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.3電極電勢的應(yīng)用【補(bǔ)充例題】MnO2(s)+4HCl(aq)Mn64MnO2(s)+4H+(aq)+2e-Mn2+(aq)+2H2O(l)

第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.3電極電勢的應(yīng)用(2)濃鹽酸中，c(H+)=c(Cl-)=12mol·dm-3假定：c(Mn2+)=1.0mol·dm-3，p(Cl2)=100kPaMnO2(s)+4H+(aq)+2e-65MnO2(s)+4H+(aq)+2Cl-(aq)Mn2+(aq)+Cl2(g)+2H2O(l)另解：第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.3電極電勢的應(yīng)用MnO2(s)+4H+(aq)+2Cl-(aq)Mn664.3.3估算氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的程度∴T=298.15K時，第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.3電極電勢的應(yīng)用∵一般反應(yīng)徹底4.3.3估算氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的程度∴T=298.15K時67稀硫酸中：設(shè)(實際要小些)

解：

1.為什么金屬不能溶于稀，而能溶于濃。[分析]H+無法氧化Cu

已知：

第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.3電極電勢的應(yīng)用稀硫酸中：設(shè)(實際要小些)解：68設(shè)

(實際要小些)

濃硫酸中：

不能氧化Cu。

稀硫酸中

第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.3電極電勢的應(yīng)用設(shè)(實際要小些)濃硫酸中：不能氧化69可以氧化Cu。

濃硫酸中

H+無法氧化Cu

第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.3電極電勢的應(yīng)用可以氧化Cu。濃硫酸中H+無法氧化C70但是，EMF=0.3804-0.3394=0.0410V較小。進(jìn)行程度較小反應(yīng)進(jìn)行的程度:

實際當(dāng)中，反應(yīng)所以能進(jìn)行(1)反應(yīng)條件需“加熱”，促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行。(2)產(chǎn)物中的H2SO3不穩(wěn)定分解成SO2放出,平衡右移。即第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.3電極電勢的應(yīng)用但是，EMF=0.3804-0.3394=0.071作業(yè)：P.154四.7,9,10第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.3電極電勢的應(yīng)用作業(yè)：P.154第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.3電極電勢的應(yīng)724.4電解及其應(yīng)用氧化還原反應(yīng)：組成原電池(化學(xué)能電能)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行借助

外電流反應(yīng)進(jìn)行(電能化學(xué)能)推動將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置叫電解池。2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑電解第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.4電解及其應(yīng)用4.4電解及其應(yīng)用氧化還原反應(yīng)：組成73第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.4電解及其應(yīng)用第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.4電解及其應(yīng)用74陰極陽極電解液(或熔融液)

流入

電解池中：

放電

正離子+ne-還原型(還原反應(yīng))

負(fù)離子－

ne-氧化型(氧化反應(yīng))

流出4.4.1電解的基本原理借助于直流電通過電解質(zhì)溶液或熔融液而使兩極附近分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過程就是電解。第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.4電解及其應(yīng)用陰極陽極電解液(或熔融液)流入電解池75電解氯化銅溶液微觀模擬第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.4電解及其應(yīng)用電解氯化銅溶液微觀模擬第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.4電解及764.4.2分解電壓分解電壓——使電解得以順利進(jìn)行的最低電壓，稱為實際分解電壓，簡稱分解電壓。D

電流密度電壓電流電壓曲線0[舉例說明]

電極:Pt電解液:Na2SO4

(0.10mol·dm-3)

Na2SO4

PtVAR+電解裝置K陰極陽極H2

O2

H2

O2

第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.4電解及其應(yīng)用4.4.2分解電壓分解電壓——使電解得77[分析]電解溶液部分吸附于電極表面陰極(還原)

流入

流出

陽極(氧化)

(Pt)流出

流入

形成氫氧原電池：負(fù)極：正極：第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.4電解及其應(yīng)用[分析]電解溶液部分78通常

E實分

>

E理分

實際上：分解電壓是通過實驗測定的。(如上例為1.7V)E實際分解電壓=E陽極實際電極電勢–E陰極實際電極電勢分解電壓是根據(jù)電解產(chǎn)物和離子濃度等,運(yùn)用能斯特方程計算得出。(如上例為1.23V)理論上：E理論分解電壓=E陽極理論電極電勢–E陰極理論電極電勢

EMF(反向)

E(+)(反向)

E(-)(反向)

第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.4電解及其應(yīng)用原電池電動勢:(反向電動勢)通常E實分>E理分79理論計算時：電極上(幾乎)沒有電流通過，電極處于平衡狀態(tài)(平衡電勢)?！驹颉?/p>

4.4.3超電壓當(dāng)電流通過電極時，電極的平衡狀態(tài)被破壞，電極的電勢發(fā)生變化，使電極電勢偏離平衡電勢，這種偏離叫電極的極化。造成

E實分

>

E理分

實際測量時電極極化——產(chǎn)生超電壓

E超

內(nèi)電阻——產(chǎn)生電壓降EIR

第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.4電解及其應(yīng)用理論計算時：電極上(幾乎)沒有電流通過，電極【原因】480(1)濃差極化

由于離子擴(kuò)散速率緩慢，跟不上電極上離子的放電速率而引起的電極極化。對應(yīng)

?。?/p>

對應(yīng)

大。

陰極(還原)：(正離子)

陽極(氧化)

：(負(fù)離子)

[討論]

根據(jù)能斯特方程第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.4電解及其應(yīng)用(1)濃差極化由于離子擴(kuò)散速率緩慢，跟不上電極81結(jié)果：E實分>E理分，多出的其中一部分為E濃差。則實際上增大，

反向電動勢

(2)電化學(xué)極化

由于電化學(xué)反應(yīng)速率遲緩引起電極電勢偏離平衡電勢的現(xiàn)象。離子放電原子結(jié)合成分子氣泡的形成電解產(chǎn)物的形成第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.4電解及其應(yīng)用結(jié)果：E實分>E理分，多出的其中一部分為E濃差。82[討論]電解池的超電壓為E陰(陽)實

與E陰(陽)理之差的絕對值為超電勢η

[?eit?]

，

E陰實

=E陰理

-η陰

E陽實

=E陽理

+η陽

陰極:電極反應(yīng)慢陰極上電子過剩(較平衡電極帶更多負(fù)電荷)陽極:電極反應(yīng)慢陽極上缺少電子

(較平衡電極帶更多正電荷)E陰實

<E陰理

E陽實

>E陽理

第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.4電解及其應(yīng)用[討論]電解池的超電壓為E陰(陽)實與E陰(83通常：E實分

E理分

影響超電勢的因素：(P.137)(2)電極的材料和表面狀態(tài)；(表4-3)

(1)電解產(chǎn)物的本質(zhì)；(3)電流密度越大，超電勢越大；（表4-4，4-5）

(4)溫度升高，超電勢減小。設(shè)法減小而忽略

綜合：E實分

=E理分

第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.4電解及其應(yīng)用通常：E實分E理分影響超電勢的因素：(P.844.4.4電解產(chǎn)物的判斷(1)惰性電極(Pt,

石墨)電解熔融鹽在陰極放電(還原)

在陽極放電(氧化)

熔融液中如：電解電極反應(yīng)陰極陽極究竟哪種離子放電?電解產(chǎn)物是何物質(zhì)?第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.4電解及其應(yīng)用4.4.4電解產(chǎn)物的判斷(1)惰性電極(Pt,85(2)惰性電極(Pt,石墨)電解鹽的水溶液

電解液中在陰極放電(還原)

酸根離子在陽極放電(氧化)

順序?放電順序的判據(jù)——實際析出電勢（E實析

）

負(fù)離子中E實析小的還原型先在陽極失電子氧化。

正離子中E實析

大的氧化型先在陰極得電子還原；

第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.4電解及其應(yīng)用(2)惰性電極(Pt,石墨)電解鹽的水溶液86一般規(guī)律：不活潑金屬：放電:活潑金屬：放電:放電:簡單鹽類金屬離子和簡單負(fù)離子和:同上復(fù)雜鹽類金屬離子和:復(fù)雜負(fù)離子和:OH-

放電[例4-15](P.138)電解活潑金屬的復(fù)雜鹽的水溶液，實質(zhì)是電解水。第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.4電解及其應(yīng)用一般規(guī)律：不活潑金屬：放電:活87可能發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)陰極：陽極：陽極金屬本身、酸根離子、陰極:同前規(guī)律陽極:陽極本身參加反應(yīng)(溶解進(jìn)入電解液)電極反應(yīng)(金屬比其它離子更容易失電子被氧化)[例4-16](P.138~139)表4-6(P.138~139)(3)非惰性金屬作陽極電解鹽的水溶液第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.4電解及其應(yīng)用可能發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)陰極：陽極：陽極金屬本身884.4.4電解原理在工程實際中的應(yīng)用1.金屬的精煉2.電鍍3.電鑄4.電拋光5.電解加工6.陽極氧化（P.139~142）第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.4電解及其應(yīng)用4.4.4電解原理在工程實際中的應(yīng)用1.金屬的精煉89熱力管道腐蝕4.5金屬的電化學(xué)腐蝕及其防護(hù)第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.5金屬的電化學(xué)腐蝕及其防護(hù)熱力管道腐蝕4.5金屬的電化學(xué)腐蝕及其防護(hù)第4章電90第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.5金屬的電化學(xué)腐蝕及其防護(hù)第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.5金屬的電化學(xué)腐蝕及其防護(hù)91金屬腐蝕化學(xué)作用電化學(xué)作用金屬接觸周圍介質(zhì)金屬腐蝕的本質(zhì)：化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕——單純由化學(xué)反應(yīng)引起的腐蝕。（特點：干燥條件下，無電流產(chǎn)生）——金屬與電解質(zhì)溶液接觸發(fā)生電化學(xué)多相反應(yīng)而引起的腐蝕。（特點：潮濕環(huán)境，有電流產(chǎn)生，腐蝕電池）第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.5金屬的電化學(xué)腐蝕及其防護(hù)金屬腐蝕化學(xué)作用電化學(xué)作用金屬接觸周圍介質(zhì)金屬腐蝕的92①鋼鐵的高溫氧化（與O2,

H2,H2O等反應(yīng)）<570℃

>570℃化學(xué)腐蝕:②鋼的脫碳（與O2,H2,H2O,CO2等反應(yīng)）③氫脆（與HS,HCl,H2O等反應(yīng)）第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.5金屬的電化學(xué)腐蝕及其防護(hù)④高溫硫化（與S及硫化氫反應(yīng)）①鋼鐵的高溫氧化（與O2,H2,H2O等反應(yīng)）<57934.5.1金屬的電化學(xué)腐蝕電解質(zhì)溶液——金屬表面的“水膜”腐蝕電池：負(fù)極(氧化反應(yīng))習(xí)慣稱

被腐蝕的金屬陽極(電極電勢較低的活潑金屬)

正極(還原反應(yīng))雜質(zhì)陰極習(xí)慣稱

(電極電勢較高的較不活潑金屬)

第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.5金屬的電化學(xué)腐蝕及其防護(hù)4.5.1金屬的電化學(xué)腐蝕電解質(zhì)溶液——金屬表94H+H+電化學(xué)腐蝕原理：H2H2水膜OH-HSO3-HCO3-H+OH-CuCuFe銅鐵構(gòu)成電池示意圖Fe2+第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.5金屬的電化學(xué)腐蝕及其防護(hù)Fe2+2e-H+H+電化學(xué)腐蝕原理：H2H2水膜OH-HSO3-HCO395電池反應(yīng)：陰極：陽極：①析氫腐蝕(水膜呈酸性)第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.5金屬的電化學(xué)腐蝕及其防護(hù)電池反應(yīng)：陰極：陽極：①析氫腐蝕(水膜呈酸性)第4章電化學(xué)96電池反應(yīng)：陰極（雜質(zhì)）：陽極（Fe）：②吸氧腐蝕(水膜呈中性)最常見的腐蝕形式第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.5金屬的電化學(xué)腐蝕及其防護(hù)電池反應(yīng)：陰極（雜質(zhì)）：陽極（Fe）：②吸氧腐蝕(水膜呈中97電化學(xué)腐蝕過程：(1)陽極過程：(陽極溶解過程)(3)電子的流動(2)陰極過程：(陰極還原過程)H+CuCuFe2e-H2OH+O2O2Fe2+第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.5金屬的電化學(xué)腐蝕及其防護(hù)電化學(xué)腐蝕過程：(1)陽極過程：(陽極溶解過程98差異充氣腐蝕：含有酚酞和[Fe(CN)6]2-的NaCl溶液第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.5金屬的電化學(xué)腐蝕及其防護(hù)陽極:陰極:(藍(lán)色)(使酚酞變紅)

(褐色)

生銹:差異充氣腐蝕：含有酚酞和[Fe(CN)6]2-的NaCl溶液99第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.5金屬的電化學(xué)腐蝕及其防護(hù)差異充氣腐蝕：砂土鐵樁陰極區(qū)陽極區(qū)第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.5金屬的電化學(xué)腐蝕及其防護(hù)差異100環(huán)境因素環(huán)境因素4.5.2影響金屬電化學(xué)腐蝕的因素第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.5金屬的電化學(xué)腐蝕及其防護(hù)金屬本性

1.極化作用

2.金屬的活潑性濕度2.溫度3.酸度……腐蝕速率腐蝕速率腐蝕速率pHpHpH014014014Pt,AuZn,Al,Pb,CuFe,Mg腐蝕速率與pH的關(guān)系環(huán)境因素環(huán)境因素4.5.2影響金屬電化學(xué)腐蝕的因素101第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.5金屬的電化學(xué)腐蝕及其防護(hù)4.5.3金屬腐蝕的防護(hù)防止腐蝕三原則改變轉(zhuǎn)換阻隔第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.5金屬的電化學(xué)腐蝕及其防護(hù)4.102第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.5金屬的電化學(xué)腐蝕及其防護(hù)1.保護(hù)層法金屬保護(hù)層非金屬保護(hù)層化學(xué)法生成的保護(hù)層電鍍噴鍍真空鍍油漆塑料搪瓷磷化發(fā)藍(lán)第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.5金屬的電化學(xué)腐蝕及其防護(hù)1.103（井架的防腐）新型包覆防蝕技術(shù)4.5金屬的電化學(xué)腐蝕及其防護(hù)第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用（井架的防腐）新型包覆防蝕技術(shù)4.5金屬的電化學(xué)腐蝕及其防1044.5金屬的電化學(xué)腐蝕及其防護(hù)第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用納米防腐涂料及涂裝技術(shù)高速電弧噴涂長效防腐技術(shù)納米電刷鍍防腐耐磨涂層技術(shù)非晶態(tài)合金化學(xué)鍍層防腐技術(shù)4321軍事裝備腐蝕防護(hù)措施：兩棲裝備飛機(jī)蒙皮發(fā)射塔海軍艦艇4.5金屬的電化學(xué)腐蝕及其防護(hù)第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用納米1052.改變環(huán)境未加緩蝕劑加緩蝕劑緩蝕劑法去除介質(zhì)中的有害成分調(diào)節(jié)介質(zhì)的pH4.5金屬的電化學(xué)腐蝕及其防護(hù)第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用2.改變環(huán)境未加緩蝕劑加緩蝕劑緩蝕劑法去除介質(zhì)中的有害1064.5金屬的電化學(xué)腐蝕及其防護(hù)第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用(1)陰極保護(hù)法外加電流的陰極保護(hù)法犧牲陽極的陰極保護(hù)法3.電化學(xué)保護(hù)法(2)陽極保護(hù)法——轉(zhuǎn)換4.5金屬的電化學(xué)腐蝕及其防護(hù)第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用(1107+-輔助陽極保護(hù)電流地面被保護(hù)金屬陰極整流器AC電源圖：外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)4.5金屬的電化學(xué)腐蝕及其防護(hù)第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用+-輔保護(hù)電流地面被保護(hù)金屬整流器AC電源圖：外加電流陰1084.5金屬的電化學(xué)腐蝕及其防護(hù)第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用圖：犧牲陽極陰極保護(hù)埋地管線被保護(hù)金屬(陰極)輔助電極(犧牲陽極)ii防蝕電流4.5金屬的電化學(xué)腐蝕及其防護(hù)第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用圖：109(2)陽極保護(hù)法被保護(hù)金屬(陽極)(輔助陰極)基于：金屬的陽極鈍化性4.5金屬的電化學(xué)腐蝕及其防護(hù)第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用(2)陽極保護(hù)法被保護(hù)金屬(輔助陰極)基于：金屬的陽極鈍化110針對管道腐蝕：后續(xù)的運(yùn)行管理選擇耐腐蝕材料添加緩蝕劑采用陰極保護(hù)控制腐蝕環(huán)境選擇有效的防腐層Text4.5金屬的電化學(xué)腐蝕及其防護(hù)第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用針對管道腐蝕：后續(xù)的運(yùn)行管理選擇耐腐蝕材料添加緩蝕劑采用陰極111思考針對你感興趣的某一種武器裝備可能出現(xiàn)的腐蝕問題，提出其相應(yīng)的防腐措施。（不局限于本次課的內(nèi)容，可查閱相關(guān)資料）第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.5金屬的電化學(xué)腐蝕及其防護(hù)思考針對你感興趣的某一種武器裝備可能出現(xiàn)的腐112作業(yè)：P.154四.15,16,22第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.5金屬的電化學(xué)腐蝕及其防護(hù)作業(yè)：P.154第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.5金屬的電化學(xué)113結(jié)束結(jié)束114大學(xué)普通化學(xué)大學(xué)普通化學(xué)115第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用116第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用丹尼爾第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用丹尼爾117

本章教學(xué)內(nèi)容氧化還原反應(yīng)及氧化數(shù)

4.1原電池與電極電勢4.2電極電勢的應(yīng)用4.3電解及其應(yīng)用4.4金屬的電化學(xué)腐蝕及其防護(hù)4.5第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用本章教學(xué)內(nèi)容氧化還原反應(yīng)及氧化數(shù)4.1原電池與電極電勢4118電化學(xué)——研究化學(xué)能與電能間相互轉(zhuǎn)換的科學(xué)。

(從能量轉(zhuǎn)換觀點)

電化學(xué)研究

(1)利用的自發(fā)氧化還原反應(yīng)，借助于原電池將化學(xué)能

電能，轉(zhuǎn)變

如化學(xué)電源等。(2)利用外加電流，借助于電解池等推動的非自發(fā)氧化還原反應(yīng)

電解、電鍍、電解精煉、電鑄等等。轉(zhuǎn)變

進(jìn)行，將電能

化學(xué)能，例如第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用電化學(xué)——研究化學(xué)能與電能間相互轉(zhuǎn)換的科學(xué)。(從能119直觀的認(rèn)識(20世紀(jì))：氧化數(shù)變化4.1氧化還原反應(yīng)及氧化數(shù)氧化還原反應(yīng)如：電子得失：Zn+Cu2+Zn2++Cu2e-氧化數(shù)變化：Zn+Cu2+Zn2++Cu0+2+20電子偏移：2H2+O22H2O00+1-2最初的認(rèn)識(18世紀(jì))：得氧失氧本質(zhì)的認(rèn)識(19世紀(jì))：電子得失或偏移第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.1氧化還原反應(yīng)及氧化數(shù)直觀的認(rèn)識(20世紀(jì))：氧化數(shù)變化4.1氧化還原反應(yīng)及120確定氧化數(shù)的規(guī)則(1)在單質(zhì)中，元素的氧化數(shù)為零；(2)在化合物中：氟氧化物中：+2氧的氧化數(shù)正常氧化物中：-2超氧化物中：-1/2過氧化物中：-1(3)在中性分子中：所有原子氧化數(shù)的代數(shù)和等于零；氫：+1(金屬氫化物中，為-1，如NaH)第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.1氧化還原反應(yīng)及氧化數(shù)確定氧化數(shù)的規(guī)則(1)在單質(zhì)中，元素的氧化數(shù)為零；(2)121(5)在多原子分子中：各元素氧化數(shù)的代數(shù)和為零；

零；在多原子離子中：各元素氧化數(shù)的代數(shù)和等

于離子所帶的電荷數(shù)。例：H5IO6S2O32-

S4O62-

Fe3O4(4)在單原子離子中：元素的氧化數(shù)等于離子所帶

的電荷數(shù)；I的氧化數(shù)為+7S的氧化數(shù)為+2S的氧化數(shù)為+2.5Fe的氧化數(shù)為+8/3第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.1氧化還原反應(yīng)及氧化數(shù)(5)在多原子分子中：各元素氧化數(shù)的代數(shù)和為零；

122氧化還原反應(yīng)氧化(反應(yīng))——元素的氧化數(shù)升高的過程。還原(反應(yīng))——元素的氧化數(shù)降低的過程?！须娮拥檬Щ螂娮愚D(zhuǎn)移的反應(yīng)；或反應(yīng)前后氧化數(shù)發(fā)生變化的反應(yīng)。還原劑氧化劑氧化產(chǎn)物還原產(chǎn)物第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.1氧化還原反應(yīng)及氧化數(shù)氧化還原反應(yīng)氧化(反應(yīng))——元素的氧化數(shù)升高的過程。還原(反123氧化劑與還原劑在反應(yīng)中的變化規(guī)律+1+2-1+3NaClO+2FeSO4+H2SO4＝NaCl+Fe2(SO4)3+H2O氧化劑

還原劑

還原產(chǎn)物

氧化產(chǎn)物

第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.1氧化還原反應(yīng)及氧化數(shù)氧化劑與還原劑在反應(yīng)中的變化規(guī)律+11244.2原電池與電極電勢Zn+Cu2+Cu+Zn2+

說明：現(xiàn)象：Zn片減少，Cu析出，溶液顏色變淺且溫度升高。4.2.1原電池化學(xué)能熱能e直接無序ZnCu2+1.原電池的組成及原理直接反應(yīng)(將Zn片放入CuSO4溶液)：第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢4.2原電池與電極電勢Zn+Cu2+125按下圖裝置進(jìn)行反應(yīng)：第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢含有瓊脂的飽和KCl溶液作用：接通內(nèi)電路，保持溶液電中性。ZnZn2＋Cu2＋eeCl－K＋鹽橋(－)(＋)Cu銅半電池鋅半電池(a)外電路：負(fù)載，電流的外部通路(b)鹽橋：電流的內(nèi)部通路(c)電極：電池中發(fā)生氧化還原反應(yīng)的場所按下圖裝置進(jìn)行反應(yīng)：第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與126現(xiàn)象：電流計指針偏轉(zhuǎn)(Zn→Cu)，溶液溫度不變等。說明：

ZnCu2+e沿導(dǎo)線定向化學(xué)能電能可見，反應(yīng)進(jìn)行的方式不同，雖狀態(tài)函數(shù)的變化相同，功卻是不同的，只有后者有電功。第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢原電池——借助于氧化還原反應(yīng)將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成電能的裝置。裝置組成電子流出的一極叫負(fù)極電子流入的一極叫正極兩種電解質(zhì)溶液；兩個電極鹽橋、導(dǎo)線、負(fù)載等。現(xiàn)象：電流計指針偏轉(zhuǎn)(Zn→Cu)，溶液溫度不變等。說明：127第4章電化學(xué)原理及應(yīng)用4.2原電池與電極電勢

工作原理：Zn比Cu活潑，Zn原子失去電子被氧化成Zn2+進(jìn)入ZnSO4溶液；電子沿導(dǎo)線流向Cu片，CuSO4溶液中的Cu2+從Cu片上獲得電子還原成Cu原子沉積在Cu片上。外電路上電子的定向流動產(chǎn)生了電流,所以指針偏轉(zhuǎn)，原電池對外做了電功。ZnZ