物理化学完整---第八章电化学ppt课件

5/28/2020,.,第八章电化学,5/28/2020,.,第八章电化学,8.1电化学的基本概念,8.2电导及其应用,8.3强电解质溶液理论简介,8.4可逆电池和可逆电极,8.5可逆电池热力学,8.6电极电势和电池的电动势,8.7电动势测定的应用,8.8极化作用和电极反应,8.9金属的腐蚀与防腐,8.10化学电源,5/28/2020,.,8.1电化学的基本概念,1.原电池和电解池,2.正极、负极、阴极和阳极,3.Faraday定律,4.离子的电迁移率和迁移数,5/28/2020,.,精炼和冶炼有色金属和稀有金属,电池,电化学分析,生物电化学,8.1.1原电池和电解池,电解,电解法制备化工原料,电镀法保护和美化金属,金属氧化着色等,电化学的用处,计算机、生物化学和人造器官等,汽车、宇宙飞船、照明、通讯,5/28/2020,.,8.1.1原电池和电解池,原电池,将化学能转化为电能的装置,原电池有两个半电池组成,当与电极组成电池时,电极：,电子由极流向极,比铜电极活泼,发生氧化作用,电极电势低,5/28/2020,.,8.1.1原电池和电解池,原电池,将化学能转化为电能的装置,原电池有两个半电池组成,当与电极组成电池时,电极：,电流由极流向极,没有锌电极活泼,发生还原作用,电极电势高,电极的极性由两电极本身的化学性质决定,5/28/2020,.,8.1.1原电池和电解池,电解池,将电能转化为化学能的装置,电解池有两个半电池组成,与外电源负极相接，是负极,电极：,电极从外电源得到电子，发生还原反应,当由两个电极组成电解池时,5/28/2020,.,8.1.1原电池和电解池,电解池,将电能转化为化学能的装置,电解池有两个半电池组成,与外电源正极相接，是正极,发生氧化反应,当由两个电极组成电解池时,电极：,电极的极性由外接电源的极性所决定,5/28/2020,.,8.1.2正极、负极、阴极和阳极,正极、负极,比较两个半电池的电势,电势低的极称为负极，电子从负极流向正极。,电势高的极称为正极，电流从正极流向负极。,正极,正极,负极,负极,5/28/2020,.,8.1.2正极、负极、阴极和阳极,阳极、阴极,根据两个半电池的反应,发生氧化的极称为阳极（anode）,正极,正极,负极,负极,发生还原的极称为阴极（cathode）,阳极,阳极,阴极,阴极,5/28/2020,.,8.1.3Faraday定律,Faraday定律的文字表述,通电于电解质溶液，在电极界面上发生化学变化物质的质量与通入的电量成正比。,通电于若干个电解池串联的线路中，当所取的基本粒子的荷电数相同时，在各个电极上发生反应的物质，其物质的量相同，析出物质的质量与其摩尔质量成正比。,5/28/2020,.,8.1.3Faraday定律,Faraday定律的数学表述,设电极反应为,或,根据电极反应式的反应进度，必须通入的电量为,F为Faraday常量，其值等于1mol元电荷电量,5/28/2020,.,8.1.3Faraday定律,Faraday定律的意义,是电化学上最早的定量的基本定律，揭示了通入的电量与析出物质之间的定量关系。,该定律在任何温度、任何压力下均可以使用。,该定律的使用没有什么限制条件。,5/28/2020,.,8.1.4离子的电迁移率和迁移数,离子在电场中运动的速率用公式表示为：,为电位梯度,称为正、负离子的电迁移率,电迁移率的单位,5/28/2020,.,8.1.4离子的电迁移率和迁移数,离子在电场中运动的速率用公式表示为：,电迁移率的数值与离子本性、电位梯度、溶剂性质、温度等因素有关，可以用界面移动法测量。,离子的电迁移率又称为离子淌度(ionicmobility),相当于单位电位梯度时离子迁移的速率。,的电迁移率的数值比其他离子大,因为在水溶液中它们通过氢键来导电.,5/28/2020,.,8.1.4离子的电迁移率和迁移数,什么是离子的迁移数?,把离子B所运载的电流与总电流之比称为离子B的迁移数（transfernumber）用符号表示。,是量纲一的量,由于正、负离子移动的速率不同，所带的电荷不等，因此它们在迁移电量时所分担的分数也不同。,其定义式为：,单位为1,迁移数在数值上总是小于1,5/28/2020,.,8.1.4离子的电迁移率和迁移数,离子迁移电流的分数,就等于迁移电量的分数,则,如果溶液中只有一种电解质，则：,如果溶液中有多种电解质，共有i种离子，则：,5/28/2020,.,8.1.4离子的电迁移率和迁移数,设有两个相距为l、面积为A的平行惰性电极,左方接外电源负极，右方接正极，外加电压为E,电极间所充电解质溶液的正、负离子浓度和电价为,正、负离子的迁移速率为,5/28/2020,.,8.1.4离子的电迁移率和迁移数,设想溶液中有任一截面EFGH,单位时间内正离子向阴极迁移距离为,单位时间内负离子向阳极迁移距离为,正负离子穿过截面所迁移的电量分别为,正负离子运送的的总电量为,5/28/2020,.,8.1.4离子的电迁移率和迁移数,溶液总是电中性的,两种离子所处电场梯度相同，所以得到如下联系多种物理量的关系式,5/28/2020,.,8.2电导及其应用,1.电导、电导率、摩尔电导率,2.电导率、摩尔电导率与浓度的关系,3.电导测定的应用,5/28/2020,.,8.2.1电导、电导率、摩尔电导率,什么是电导？,电导是电阻的倒数,电导与导体的截面积成正比，与导体的长度成反比,电导单位为,或,5/28/2020,.,8.2.1电导、电导率、摩尔电导率,什么是电导率？,电导率是电阻率的倒数,电导率单位为,或,因为,比例系数称为电导率,相当于单位长度、单位截面积电解质溶液的电导,5/28/2020,.,8.2.1电导、电导率、摩尔电导率,电导率的定义,5/28/2020,.,8.2.1电导、电导率、摩尔电导率,什么是摩尔电导率？,把含有1mol电解质的溶液置于相距单位距离的两个平行电极之间，这时溶液的电导称为摩尔电导率,是含有1mol电解质的溶液的体积,是电解质溶液的浓度,单位为,单位为,摩尔电导率的单位为,5/28/2020,.,8.2.1电导、电导率、摩尔电导率,摩尔电导率示意图,5/28/2020,.,8.2.1电导、电导率、摩尔电导率,摩尔电导率常用来比较电解质的导电能力,摩尔电导率必须对应于溶液中含有1mol电解质，但对电解质基本质点的选取决定于研究需要。,为了防止混淆，必要时在后面要注明所取的基本质点。,基本质点有两种选法,或,显然有,例如，对溶液,5/28/2020,.,8.2.1电导、电导率、摩尔电导率,基本质点的选取在计算摩尔电导率时要与浓度一致,当浓度的单位用时,代入单位，与数值一起运算，可得相同结果,5/28/2020,.,电导池的类型,电导池电极通常用两个平行的铂片制成,8.2.1电导、电导率、摩尔电导率,为了防止极化，一般在铂片上镀上铂黑，增加电极面积，以降低电流密度。,5/28/2020,.,8.2.1电导、电导率、摩尔电导率,电导的测定实际就是电阻的测定,常用的韦斯顿电桥如图所示。,AB为均匀的滑线电阻,I是频率1000Hz左右的高频交流电源，G为耳机或阴极示波器。,M为放有待测溶液的电导池,为可变电阻，并联一个可变电容F,用来调节与电导池实现阻抗平衡,为待测电阻,5/28/2020,.,8.2.1电导、电导率、摩尔电导率,接通电源后，移动C点，使DGC线路中无电流通过,根据几个电阻之间关系就可求得待测溶液的电导,这时D，C两点电位降相等，电桥达平衡。,5/28/2020,.,8.2.1电导、电导率、摩尔电导率,电导率的测定一般要借助已知电导率的标准溶液,常用的是KCl标准溶液,将已知电导率的KCl标准溶液先放入电导池，测定电阻，得R1,再将未知电导率的溶液放入电导池，测定电阻，得R2,两式相比，得,5/28/2020,.,8.2.2电导率、摩尔电导率与浓度的关系,电导率与溶液浓度的关系,强电解质溶液的电导率随着浓度的增加而升高。,弱电解质溶液电导率随浓度变化不显著，因浓度增加使其电离度下降，粒子数目变化不大，如醋酸。,中性盐由于受饱和溶解度的限制，浓度不能太高，如KCl,当浓度增加到一定程度后，解离度下降，离子运动速率降低，电导率也降低,5/28/2020,.,8.2.2电导率、摩尔电导率与浓度的关系,摩尔电导率与溶液浓度的关系,由于溶液中导电物质的量已给定，都为1mol，所以，当浓度降低时，粒子之间相互作用减弱，正、负离子迁移速率加快，溶液的摩尔电导率必定升高。,不同的电解质，摩尔电导率随浓度降低而升高的程度也大不相同。,5/28/2020,.,8.2.2电导率、摩尔电导率与浓度的关系,强电解质摩尔电导率与溶液浓度的关系,是与电解质性质有关的常数,随着浓度下降，升高,德国科学家Kohlrausch总结的经验式为：,通常当浓度降至以下时，与之间呈线性关系。,将直线外推至,得到无限稀释摩尔电导率,5/28/2020,.,8.2.2电导率、摩尔电导率与浓度的关系,弱电解质摩尔电导率与溶液浓度的关系,随着浓度下降，开始升高不显著,浓度下降到很小时，随浓度变化很快,但不成线性关系,弱电解质无限稀释的摩尔电导率不能用外推法得到,5/28/2020,.,8.2.2电导率、摩尔电导率与浓度的关系,Kohlrausch根据大量的实验数据，发现了一个规律,这就称为Kohlrausch离子独立移动定律,在无限稀释溶液中，每种离子独立移动，不受其它离子影响,电解质的无限稀释摩尔电导率可认为是两种离子无限稀释摩尔电导率之和：,这样，弱电解质的可以通过强电解质的或从表值上查离子的求得。,5/28/2020,.,8.2.2电导率、摩尔电导率与浓度的关系,根据离子独立移动定律,迁移数又可表示为,对于强电解质,在浓度不太高时,近似有,一些物理量之间的关系,5/28/2020,.,8.2.3电导测定的应用,1.检验水的纯度和海水中的含盐量,纯水本身有微弱的解离,这样，纯水的电导率应为,事实上，水的电导率小于就认为是很纯的了，有时称为“电导水”，若大于这个数值，那肯定含有某种杂质。,5/28/2020,.,8.2.3电导测定的应用,1.检验水的纯度和海水中的含盐量,去除水中杂质的方法较多，常用的方法有：,(1)用不同的离子交换树酯，分别去除阴离子和阳离子，得去离子水。,普通的蒸馏水中含有和玻璃器皿溶下的硅酸钠等，不一定符合电导测定的要求。,(2)用石英器皿，加入和，去除及有机杂质，二次蒸馏，得“电导水”。,5/28/2020,.,8.2.3电导测定的应用,2.计算弱电解质的解离度和解离常数,设弱电解质AB解离如下：,起始,平衡时,设解离度为,平衡常数为,知道了,就可计算,5/28/2020,.,8.2.3电导测定的应用,3.测定难溶盐的溶解度和溶度积,难溶盐饱和溶液的浓度极稀，可认为,难溶盐本身的电导率很低，这时水的电导率就不能忽略，所以：,的值可从离子无限稀释摩尔电导率表值得到。,可以求得难溶盐饱和溶液的浓度c,5/28/2020,.,8.2.3电导测定的应用,3.测定难溶盐的溶解度和溶度积,设难溶盐AB解离如下：,溶度积用活度积表示,因溶液很稀,近似有,溶解度为,是难溶盐AB的摩尔质量,溶解度单位为1,5/28/2020,.,8.2.3电导测定的应用,4.电导滴定,在滴定过程中，离子浓度不断变化，电导率也不断变化，利用电导率变化的转折点，确定滴定终点。,电导滴定的优点是不用指示剂，对有色溶液和沉淀反应都能得到较好的效果，并能自动纪录。,5/28/2020,.,8.2.3电导测定的应用,4.电导滴定,(1)用NaOH标准溶液滴定HCl,终点,HCl,5/28/2020,.,8.2.3电导测定的应用,4.电导滴定,(2)用NaOH标准溶液滴定HAc,终点,HAc,5/28/2020,.,8.2.3电导测定的应用,4.电导滴定,(3)用BaCl2标准溶液滴定Tl2SO4,终点,Tl2SO4,5/28/2020,.,8.3强电解质溶液理论简介,1.强电解质的离子平均活度和活度因子,2.离子强度,3.Debye-Hckel极限定律,5/28/2020,.,8.3.1强电解质的离子平均活度和活度因子,设有一强电解质B为,在溶液中解离为,设:,溶液中离子的化学势分别为:,电解质B的化学势为:,5/28/2020,.,8.3.1强电解质的离子平均活度和活度因子,设有一强电解质B为,在溶液中解离为,5/28/2020,.,8.3.1强电解质的离子平均活度和活度因子,定义：,离子平均活度（meanactivityofions）,离子平均活度系数（meanactivitycoefficientofions）,离子平均质量摩尔浓度（meanmolalityofions）,5/28/2020,.,8.3.1强电解质的离子平均活度和活度因子,5/28/2020,.,8.3.1强电解质的离子平均活度和活度因子,从电解质的求,对1-1价电解质,5/28/2020,.,8.3.2离子强度,式中,从大量实验事实看出，影响离子平均活度系数的主要因素是离子的浓度和价数，而且价数的影响更显著。,1921年，Lewis提出了离子强度的概念。当浓度用质量摩尔浓度表示时，离子强度等于：,是离子B的真实浓度,是离子B的价数,离子强度与质量摩尔浓度具有相同的单位,5/28/2020,.,8.3.3Debye-Hckel极限定律,Debye-Hckel根据离子氛的概念，并引入若干假定，推导出强电解质稀溶液中离子活度系数的计算公式，称为Debye-Hckel极限定律。,是离子B的电荷,由于单个离子的活度系数无法用实验测定来加以验证，这个公式用处不大。,是与温度、溶剂有关的常数,是离子强度,水溶液的值可查表,在298K时,取,5/28/2020,.,8.3.3Debye-Hckel极限定律,Debye-Hckel后来推导出强电解质稀溶液中离子平均活度系数的计算公式为,这个公式只适用于离子可以作为点电荷处理的强电解质稀溶液系统。,从这个公式得到的离子平均活度系数为理论计算值。,用电动势法可以测定的实验值，用来检验理论计算值的适用范围。,5/28/2020,.,8.3.3Debye-Hckel极限定律,Debye-Hckel-Onsager电导理论,考虑弛豫和电泳两种效应，推算出某一浓度时电解质的摩尔电导率与无限稀释时的摩尔电导率之间差值的定量计算公式，称为Debye-Hckel-Onsager电导公式,式中和分别是电泳效应和弛豫效应引起的使的降低值。,这个理论很好地解释了Kohlrausch的经验式：,5/28/2020,.,8.4可逆电池和可逆电极,1.组成可逆电池的必要条件及其研究意义,2.可逆电极的类型,3.可逆电池的书面表示法,4.可逆电池电动势的测定,5.标准电池,5/28/2020,.,8.4.1组成可逆电池的必要条件及其研究意义,组成电池的必要条件是:,化学反应必须是一个氧化还原反应,或整个过程中经历了氧化还原作用,有两个电极及必要连接设备,组成一个环路,两个电极可以插在同一个电解质溶液中,组成单液电池,两个电极也可以插在不同的电解质溶液中,组成双液电池,两个电解质溶液之间用盐桥、素烧瓷或半透膜联系。,有电解质溶液,传导电流,5/28/2020,.,8.4.1组成可逆电池的必要条件及其研究意义,组成可逆电池的必要条件是:,1.化学反应可逆,电池放电和充电时的化学反应必须是互为逆反应,例如所示电池放电反应为,净反应,5/28/2020,.,8.4.1组成可逆电池的必要条件及其研究意义,组成可逆电池的必要条件是:,1.化学反应可逆,电池放电和充电时的化学反应必须是互为逆反应,例如所示电池充电反应为,净反应,5/28/2020,.,8.4.1组成可逆电池的必要条件及其研究意义,充电反应为,放电反应为,满足了电池充放电时互为逆反应的一个必要条件,严格讲这样的电池还是不可逆的,因为在充放电时,溶液界面上离子迁移的情况不完全相同.,如果液接界面用盐桥代替,就可以认为是可逆电池.,5/28/2020,.,8.4.1组成可逆电池的必要条件及其研究意义,组成可逆电池的另一必要条件是:,2.充、放电时能量变化可逆,电池放电时做的电功全部储存起来，再用来充电，使系统和环境全部复原。,做到这一点十分困难，因为充、放电时难免要克服电路中的电阻，电能变成了热能，就无法使系统和环境全部复原。,只有在通过的电流为无穷小，或几乎无电流通过时，电池才接近可逆状态。,只有可逆电池的电动势才能用来研究热力学问题,5/28/2020,.,8.4.1组成可逆电池的必要条件及其研究意义,在等温、等压、可逆条件下，系统Gibbs自由能的减少等于对外做的最大非膨胀功,若只考虑电功,z为电池反应中电荷的计量系数,E为可逆电池电动势,F为Faraday常量,为反应进度,当,这是联系热力学和电化学的重要公式,5/28/2020,.,8.4.2可逆电极的类型,金属与其阳离子组成的电极,金属-难溶盐及其阴离子组成的电极,氧化-还原电极,第一类电极,第二类电极,第三类电极,氧电极,氢电极,汞齐电极,卤素电极,金属-氧化物电极,5/28/2020,.,8.4.2可逆电极的类型,第一类电极的电极反应,电极,电极反应（还原）,5/28/2020,.,8.4.2可逆电极的类型,第二类电极的电极反应,电极,电极反应（还原）,5/28/2020,.,8.4.2可逆电极的类型,第三类电极的电极反应,电极,电极反应（还原）,5/28/2020,.,8.4.3可逆电池的书面表示法,1.左边为负极，起氧化作用，是阳极；,2.“|”表示相界面，有电势差存在。,“”表示半透膜。,4.要注明温度，不注明就是298.15K；,5.气体电极和氧化还原电极要写出导电的惰性电极，通常是用镀有铂黑的铂电极。,右边为正极，起还原作用，是阴极。,3.“|”或“”表示盐桥，使液接电势降到忽略不计,要注明物态；,气体要注明压力；溶液要注明浓度。,5/28/2020,.,8.4.3可逆电池的书面表示法,（1）,（2）,5/28/2020,.,8.4.3可逆电池的书面表示法,DrGm=-zEF自发电池：DrGm0,例如：Zn(s)|Zn2+|Cu2+|Cu(s)Zn(s)+Cu2+Zn2+Cu(s)DrGm0,非自发电池：DrGm0，E0，E7.1时，E为负值。,2.pH8.5时，氢醌酸式解离，并易发生氧化。,3.醌-氢醌为等分子复合物，溶解度很小，用量不必太多。,5/28/2020,.,8.7.4测定溶液的pH,2.利用玻璃电极,玻璃电极与饱和甘汞电极组成的电池为,测定了电池的电动势,就可以计算溶液的pH,已知饱和甘汞电极电势,5/28/2020,.,8.7.5电势滴定,用饱和甘汞电极作参比电极,另一电极对未知离子可逆,加入滴定剂,同时测电动势,溶液中离子浓度的改变与电动势成线性关系,记录电动势,当电动势发生突变时,就是滴定终点,电势滴定的优点是不需要指示剂,并可自动记录,5/28/2020,.,8.7.6电势-pH图,以电极电势和pH为坐标,作电极电势随pH的变化曲线,这就是电势-pH图,什么是电势-pH图?,电势-pH图的主要应用：,1.水溶液中的元素分离,2.湿法冶金,3.金属防腐,5/28/2020,.,8.7.6电势-pH图,氧电极的电势-pH图,氧电极的反应,氧电极的电极电势,5/28/2020,.,8.7.6电势-pH图,在298K时,这是一个线性方程,直线的斜率为,电极电势随氧气压力的增高而变大,当氧气压力为标准压力时，截距为1.229V，,5/28/2020,.,8.7.6电势-pH图,E(Ox|Red)/V,5/28/2020,.,8.7.6电势-pH图,氢电极的电势-pH图,氢电极的反应,氢电极的还原电极电势,5/28/2020,.,8.7.6电势-pH图,这是一个线性方程,直线的斜率为,电极电势随氢气压力的增高而变小,当氢气压力为标准压力时，截距为0V,5/28/2020,.,8.7.6电势-pH图,5/28/2020,.,8.7.6电势-pH图,在标准压力下,氢-氧燃料电池的电动势在所有的pH范围内,5/28/2020,.,8.7.6电势-pH图,将铁与水的各种电势-pH图合在一起，对讨论铁的防腐有一定的指导意义。,5/28/2020,.,8.8极化作用和电极反应,1.极化作用,2.极化曲线,3.电极上的反应,5/28/2020,.,8.8.1极化作用,理论分解电压,使某电解质溶液能连续不断发生电解时所必须外加的最小电压，在数值上等于该电解池作为可逆电池时的可逆电动势,单位面积的电极上的电流强度称为电流密度,单位,5/28/2020,.,8.8.1极化作用,极化作用（polarization）,当电极上无电流通过时，电极处于平衡状态，这时的电极电势分别称为阳极可逆电势和阴极可逆电势,有电流通过时，随着电极上电流密度的增加，电极实际分解电势值对平衡值的偏离也愈来愈大。,下标表示阳极(anode)可逆和阴极(cathode)可逆,这种实际电势对平衡电势的偏离称为电极的极化。,5/28/2020,.,8.8.1极化作用,超电势,极化主要有浓差极化和电化学极化两类,把实际电势与可逆电势差值的绝对值称为超电势,用符号表示,无论是电解池还是原电池,由于极化作用的存在,阳极的实际电势变大,阴极的实际电势变小,5/28/2020,.,8.8.1极化作用,要使电解池顺利地连续反应，需要克服三种阻力,2.克服由于极化在阴、阳极上产生的超电势,1.克服作为原电池时的可逆电动势,3.克服电池电阻所产生的电位降,这三者的加和就称为实际分解电压,5/28/2020,.,8.8.1极化作用,因为超电势与电流密度有关，显然分解电压的数值也会随着通入电流强度的增加而增加。,极化作用会增加能耗，但有时可被利用。,极谱分析就是利用滴汞电极上形成的浓差极化来进行分析的。,5/28/2020,.,8.8.2极化曲线,极化曲线,描述电极电势随电流密度的变化曲线,无论是电解池还是原电池,阳极和阴极极化曲线的变化趋势相同,阳极(原电池的负极,电解池的正极),不可逆电极电势随电流密度的增加而升高,阴极(原电池的正极,电解池的负极),不可逆电极电势随电流密度的增加而下降,5/28/2020,.,8.8.2极化曲线,电解池中两电极的极化曲线,阴极曲线,阳极曲线,电解池,5/28/2020,.,8.8.2极化曲线,随着电流密度的增大，两电极上的超电势也增大,阳极析出电势变大,阴极析出电势变小,使外加的分解电压增加，额外消耗了电能。,利用氢气的极化,可使比氢活泼的金属先析出,5/28/2020,.,8.8.2极化曲线,原电池中两电极的极化曲线,原电池,负极曲线,正极曲线,5/28/2020,.,8.8.2极化曲线,随着电流密度的增大，两电极上的超电势也增大,阳极析出电势变大,阴极析出电势变小,使原电池的电动势下降,电池做功能力下降,利用极化可减缓金属的电化学腐蚀,5/28/2020,.,8.8.3电极上的反应,1.阴极上的反应,实际析出电势越大,越先在阴极上反应,电解质溶液通常用水作溶剂，在电解过程中，在阴极会与金属离子竞争还原。,利用氢在电极上的超电势，可以使比氢活泼的金属先在阴极析出，这在电镀工业上是很重要的。,例如，只有控制溶液的pH，利用氢气的析出有超电势，才使得镀Zn，Sn，Ni，Cr等工艺成为现实。,5/28/2020,.,8.8.3电极上的反应,早在1905年，Tafel发现，对于一些常见的电极反应，氢超电势与电流密度之间在一定范围内存在如下的定量关系：,这就称为Tafel公式,a是单位电流密度时的超电势值，与电极材料、表面状态、溶液组成和温度等有关,是超电势的决定因素,j是电流密度,j是电流密度的单位,5/28/2020,.,8.8.3电极上的反应,判断在阴极上首先析出何种物质，应把可能发生还原物质的电极电势计算出来，同时考虑它的超电势。电极电势最大的首先在阴极析出。,水溶液中发生还原的物质通常有,(1)金属离子,(2)氢离子（中性水溶液中）,5/28/2020,.,8.8.3电极上的反应,判断在阳极上首先发生什么反应，应把可能发生氧化物质的电极电势计算出来，同时要考虑它的超电势。电极电势最小的首先在阳极氧化。,在阳极发生氧化的物质通常有：,2.阳极上的反应,实际析出电势越小,越先在阳极上发生氧化反应,（1）阴离子,如,（2）阳极本身发生氧化。,5/28/2020,.,8.8.3电极上的反应,用铜电极电解如下溶液,判断阳极发生何种反应?,析出电势太大,不考虑,有可能在阳极发生反应的有,铜电极自身氧化,5/28/2020,.,8.8.3电极上的反应,阴极产品：电镀、金属提纯、保护、产品的美化（包括金属、塑料）和制备氢气及有机物的还原产物等。,阳极产品：铝合金的氧化和着色、制备氧气、双氧水、氯气以及有机物的氧化产物等。,常见的电解制备有氯碱工业、由丙烯腈制乙二腈、用硝基苯制苯胺等。,电解的应用,5/28/2020,.,8.9金属的腐蚀与防腐,(1)金属的腐蚀,(2)金属的防腐,5/28/2020,.,8.9.1金属的腐蚀,金属腐蚀分两类：,（1）化学腐蚀,（2）电化学腐蚀,金属表面与介质如气体或非电解质液体等因发生化学作用而引起的腐蚀，称为化学腐蚀。化学腐蚀作用进行时无电流产生。,金属表面与介质如潮湿空气或电解质溶液等，因形成微电池，金属作为阳极发生氧化而使金属发生腐蚀。因电化学作用引起的腐蚀称为电化学腐蚀。,5/28/2020,.,8.9.1金属的腐蚀,金属铁在水中的腐蚀反应可表示为：,金属铁作为阳极而氧化,水中氢离子在金属铁上还原,这样的腐蚀称为析氢腐蚀,由于所组成电池的电动势不太大,在氢离子浓度不大时,腐蚀不太严重.,5/28/2020,.,8.9.1金属的腐蚀,金属铁在水中的腐蚀反应可表示为：,金属铁作为阳极而氧化,若有氧气参与,在阴极上发生如下反应,这样的腐蚀称为耗氧腐蚀,由于所组成电池的电动势很大,腐蚀很严重.,5/28/2020,.,8.9.2金属的防腐,（1）非金属保护层,（2）金属保护层,1.用保护层防腐,在金属表面涂上油漆、搪瓷、塑料、沥青等，将金属与腐蚀介质隔开。,在需保护的金属表面用电镀或化学镀的方法镀上Au，Ag，Ni，Cr，Zn，Sn等金属，保护内层不被腐蚀。,5/28