No.2模块一任务一电化学反应过程、任务二电化学腐蚀倾向的判断.pptVIP

1,模块一 金属腐蚀的基本原理,2,教学任务,任务一 金属电化学腐蚀的电化学反应过程 一、电化学反应式 二、金属电化学腐蚀反应的实质 任务二 金属电化学腐蚀倾向的判断 一、电极电位与物质能量之间的关系 二、电极电位 三、平衡电极电位与能斯特方程式 四、腐蚀倾向的判断,3,教学目标,【知识目标】 1、掌握金属电化学腐蚀的电化学反应式的表达、实质、特点； 2、熟悉去极剂的种类与腐蚀产物的形成过程。 【能力目标】 1、能对化工生产实际中发生的金属电化学腐蚀的机理、特点、过程进行具体分析； 2、能判断金属腐蚀的倾向。 【素质目标】 1、培养严谨求实、勤奋好学、团结协作精神； 2、培养理论联系实际的观念。,4,一、电化学反应式 （一）用化学方程式表示电化学腐蚀反应,1.金属在酸中的腐蚀,任务一 金属电化学腐蚀的电化学反应过程,Zn + 2HCl ZnCl2 + H2 Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2,2.金属在中性或碱性溶液中的腐蚀,4Fe + 6H2O + 3O2 4 Fe(OH)3 2Fe2O3 (铁锈)+ 6H2O,3.金属在盐溶液中的腐蚀,Zn + FeCl2 ZnCl2 + Fe,5,任务一 金属电化学腐蚀的电化学反应过程,结论：金属电化学腐蚀反应是由至少一个阳极反应和一个阴极 反应构成的电化学反应。,注：通常把氧化反应（即放出电子的反应）通称为阳极反应； 把还反应（即接受电子的反应）通称为阴极反应。,（二）用离子方程式表示电化学腐蚀反应,如：Zn+2H+Zn2+ H2,氧化反应（阳极反应）：ZnZn2+2e 还原反应（阴极反应）：2H+2e H2,6,2 电石水解反应原理,二、金属电化学腐蚀的实质,任务一 金属电化学腐蚀的电化学反应过程,以锌在盐酸中的腐蚀为例来说明。画图示意.,浸在盐酸中的锌表面的某一区域被氧化成锌离子进入溶液并放出电子,通过金属传递到锌的表面的另一区域被氢离子所接受,并还原成氢气。,腐蚀电化学反应过程实质上是一个发生在金属和溶液界面上的多相界面反应。,电化学腐蚀反应通式：,阴极反应：D+neDne,阳极反应：MMn+ne,D去极剂（或氧化剂）,7,（2） 原料电石应符合的标准,常见去极剂（D）的类型： （1）氢离子（H+） 2H+ + 2e H2 （2）溶解在溶液中的氧 中性或碱性溶液中：O2 + 2H2O + 4e 4OH- 酸性溶液中：O2 + 4H+ + 4e 2H2O （3）氧化性的金属离子 Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu Fe3+ + e Fe2+,任务一 金属电化学腐蚀的电化学反应过程,析氢反应,吸氧反应,8,任务二 金属电化学腐蚀倾向的判断,任务一 金属电化学腐蚀的电化学反应过程,【分析讨论】,1、铁-铬合金在酸性溶液中的电化学腐蚀。 2、金属在溶解氧的酸溶液比在没有溶解氧的酸溶液中腐蚀更严重。 3、工业生产的盐酸比纯盐酸对金属的腐蚀会更严重。,9,一、电极电位与物质能量之间的关系,G = GMn+ - GM G0，金属能被腐蚀 G 0，金属不能被腐蚀,E电极电位，V； n参与反应的电子数； F法拉第常数，26.8Ah/mol96500C/mol。,G越负，金属腐蚀的倾向越大。,任务二 金属电化学腐蚀倾向的判断,E ,G很难测量，但与E成正比,10,（一）电极 在电化学中，把金属和电解质溶液构成的体系称为电极体系，简称电极。,任务二 金属电化学腐蚀倾向的判断,二、电极电位（E）,（二）电位 将单位正电荷由无穷远处移至该点，因反抗电场力所做的 电功即为该点的电位。,（三）电极电位 电极系统中金属与溶液之间的电位差称为该电极的电极电位。,11,金属浸入溶液中，在金属和溶液界面可能发生带电粒子的转移，电荷从一相通过界面进入另一相内，结果在两相中都会出现剩余电荷，并或多或少地集中在界面两侧，形成一边带正电一边带负电的“双电层”。,任务二 金属电化学腐蚀倾向的判断,二、电极电位（E） （四）电极电位的形成双电层结构,分析讨论：教材P12图1-2,12,（一）平衡电极与平衡电极电位 平衡电极电位：不随时间变化的电极电位。物质和电荷都是平衡的。,三、平衡电极电位与能斯特方程式,（二）标准电极与标准电极电位 如果平衡是建立在标准状态下的，则该电极为标准电极，相应的电极电位为标准电极电位。,（三）参比电极 目前测定电极电位采用标准氢电极作为参比电极。,任务二 金属电化学腐蚀倾向的判断,13,（四）电极电位测量装置与标准电极电位表 1.电极电位测量装置 P13：图1-3,任务二 金属电化学腐蚀倾向的判断,三、平衡电极电位与能斯特方程式,Ee = E0（+） E0（-）,2.标准电极电位表 P14：表1-2,电动序：按照电动势从小到大排列的这张表又称为电动顺序表，简称电动序。,14,（五）能斯特方程式 （P14）,任务二 金属电化学腐蚀倾向的判断,三、平衡电极电位与能斯特方程式,Ee = E0 + ln（a氧化态/a还原态）,a氧化态 氧化态物质的平均活度； a还原态 还原态物质的平均活度。,表示氧化态（或还原态）一方所有物质活度幂的乘积。,常温下（T=298K，即25），可简化为：,15,（五）能斯特方程式 （P14）,任务二 金属电化学腐蚀倾向的判断,三、平衡电极电位与能斯特方程式,16,任务二 金属电化学腐蚀倾向的判断,四、腐蚀倾向的判断 （一）非平衡电极与非平衡电极电位 电极上同时存在两个或两个以上不同物质参加的电极反应，电极上不可能出现物质与电荷都达到平衡的情况，此时的电极为非平衡电极。电位为非平衡电极电位。 非平衡电极电位可能是稳定的，也可能是不稳定的，电荷的平 衡是形成稳定电位的必要条件。 非平衡电位不服从能斯特方程式，只能用实测的方法获得。 表1-3（P16）列出了一些金属在三种介质中的非平衡电极电位。,17,任务二 金属电化学腐蚀倾向的判断,（二）利用标准电极电位判断金属的腐蚀倾向 电位较负的电极发生氧化反应，电位较正的电极发生还原反应。,【分析讨论】 判断下列反应能否发生？ 1.Zn+H2SO4(稀)ZnSO4+H2（E0H /H 比 E0Zn /Zn更正）2.Cu+H2SO4(稀)不反应 （E0Cu /Cu比 E0H /H 更正） 3.2Cu+2H2SO4(稀)+O2 2CuSO4+2H2O （E0O /H O比E0Cu /Cu更正）,18,（三）利用能斯特方程式判断金属的腐蚀倾向 先用能斯特方程式计算出Ee，再根据Ee判断金属的腐蚀倾向。 判断方法与利用标准电极电位判断金属腐蚀倾向方法相同。,任务二 金属电化学腐蚀倾向的判断,电位较负的电极发生氧化反应，电位较正的电极发生还原反应。,19,本次课主要学习了以下内容： 任务