第三章 氧化还原反应电化学 3, 4节

1、对于自发进行的氧化还原反应：对于自发进行的氧化还原反应：化学能化学能电能电能原电池原电池对于非自发进行的氧化还原反应：对于非自发进行的氧化还原反应：化学能化学能电能电能电解池电解池 电解电解。 一、电解池 +- -电解池：电解池：阳极熔融熔融CuCl2阴极e- -e- -2Cl- - 2e- Cl2 Cu2+ + 2e- Cu Cu2+ + 2Cl- Cu + Cl2电解（氧化）（还原） 离子移至电极并在其上给出或获取电子离子移至电极并在其上给出或获取电子发生氧化或还原反应的过程叫离子的放电。发生氧化或还原反应的过程叫离子的放电。 二、分解电压Pt+- -0.1molkg-1 NaOHPtRV

2、AD: 分解电压分解电压电压电压电流密度电流密度阳极：阳极：2OH- - 4e- 2H2O + O2 阴极：阴极：2H+ + 2e- H21.70 1.23 使电解能够顺利进行所需要的最小电压叫做使电解能够顺利进行所需要的最小电压叫做分解电压分解电压阳极：阳极：2OH- - 4e- 2H2O + O2 阴极：阴极：2H2O + 2e- H2 + 2OH- 分解电压产生的原因 电解生成的H2 和O2分别吸附在铂片上形成氢电极和氧电极，组成电动势与外接电源相反的原电池：（-） Pt H2 NaOH (0.1molkg-1） O2 Pt （+）设298.15k时，b(OH-)=0.1molkg-1,

3、 p(H2) = p(O2) = 1.0105pa77v. 00.11lg20.0592vv80227.2_22222)/(OH)/(H1lg0.0592v)/HO(H )O/H(HbbppzEE46v. 00.11lg40.0592v401v04 . 正极：2H2O + O2 +4e- 4OH-4-2-2-2)/(OH)/p(Olg0.0592v )/OH(O )/OH(ObbpzEE 负极： 2H2O + 2e- H2 + 2OH-E = 0.46v-(-0.77v)=1.23v 此电动势的方向和外加此电动势的方向和外加电压相反，要使电解反应电压相反，要使电解反应顺利进行外加电压必须克顺利

4、进行外加电压必须克服这一反向电动势。用以服这一反向电动势。用以克服反向电动势的电压称克服反向电动势的电压称为理论分解电压为理论分解电压Pt+- -0.1molkg-1 NaOHPtRVA(-)(+) 实际分解电压总是高于理论分解电压，实际分解电压总是高于理论分解电压，二者之差为超电压二者之差为超电压= E（实际）（实际）- E（理论）（理论） 三、电解的产物 如果电解的对象是盐的溶液，两极上至少有两种离子可能放电，除电解质的正负离子外还有水中的H+和OH-。 放电次序与标准电极电势、离子浓度、电极材料等有关。如石墨、铂等属于惰性电极不参加反应，而铜、铁、锌等做电极时，其本身也参加反应。 K+

5、Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ : 2H+2e-H2 其他金属离子其他金属离子: M2+2e-M 电解产物的判断规则：例：例：以金属以金属Ni为电极，电解为电极，电解NiSO4水溶液。水溶液。 在阳极在阳极金属金属Ni 放电放电( (阳极溶解阳极溶解) )；电解反应：电解反应： Ni+ Ni2+ Ni2+ Ni在阴极在阴极Ni2+放电。放电。Ni 2e- - Ni2+Ni2+ + 2e Ni一、化学腐蚀 金属与介质中氧化性成分直接发生氧化金属与介质中氧化性成分直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀还原反应而引起的腐蚀2Fe + 3H2O(g) Fe2O3 + 3H2Fe + H2O(g) Fe

6、O + H23Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4H2二 、电化学腐蚀这由于金属在介质中形成了局部电池而引起的腐蚀。所谓局部电池是指在电解质溶液存在下，金属本体与金属中的杂质构成一个短路小电池。在腐蚀电池中 阴极（原电池的正极）反应阴极（原电池的正极）反应有两类：有两类：2H+2e- -H2 （）O2+2H2O+4e- -4OH- - （）阳极（原电池的负极）：阳极（原电池的负极）：M- -ne- -Mn+ 浓差腐蚀是吸氧腐蚀的一种形式，是因为金属表面的氧气分布不均匀引起的。ZnNaCl+酚酞ZnNaCl+酚酞现象：液滴边缘变红表明有OH-生成 液滴遮盖处被腐蚀，生成了Zn(OH)2解

7、释：液滴边缘氧气浓度大，E大，该处金属为阴极， O2得电子，生成OH； 液滴遮盖氧气浓度小，E小，该处金属为阳极， Zn失电子，金属被腐蚀。O2 + 2H2O + 4e- - 4OH- -yyyyyy4 4) )( (/ /4 4) )( (b/ppOH)(O2lg0.0592V/OHO2bEE三 、防腐方法1.正确选材：考虑纯度、介质种类、所处环境。2.覆盖保护层：使金属与腐蚀介质隔离。 金属保护层电镀(Cr、Ni、Ag） 热镀（Zn、Sn、Al） 包镀（Al、Ni） 非金属保护层涂料、塑料、陶瓷等 加入少量添加剂阻止金属腐蚀或降低腐蚀速度。4.4.电化学保护法电化学保护法3.3.缓蚀剂法缓

8、蚀剂法 阴极保护法：使被保护金属成为阴极牺牲阳极法：将活泼金属链接在被保护金属上，活泼 金属做为阳极被腐蚀，保护金属做为阴 极被保护。外加电流法：被保护金属链接直流电源负极，通以 阴极电流。 把被保护金属与电源正极相联，使其生成耐腐蚀的钝化膜。多用于铝。5.5.改善环境改善环境干燥空气、真空(2)阳极保护法 A、B、C、D四种金属，将A、B用导线连接，浸在稀硫酸中，在A表面上有氢气放出，B逐渐溶解；将含有A、C两种金属的阳离子溶液进行电解时，阴极上先析出C；把D置于B的盐溶液中有B析出。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是（ ） A. ABCD B. CDAB C. DBAC D. BCDAC

9、u2+CuCl2H2O2H2本章小结本章小结bbbbzEE/(R)/(O)lgV0592. 0(O/R)(O/R)4. 能斯特方程式能斯特方程式3. 标准电极电势表的应用标准电极电势表的应用 四、电极电势的应用四、电极电势的应用1. 电池电动势的计算电池电动势的计算E大者为正极；大者为正极； E小者为负极；小者为负极； 标准态：标准态：E = = E+ +- - E- - ； 非标准态：非标准态：E = = E+ + - - E- -任意态 rGm(T)= -zFE标准态 rGm(T)= -zFE 2. 判断氧化还原反应进行的方向判断氧化还原反应进行的方向E 0 反应正向非自发；反应正向非自发；E =0 G =0 反应处于平衡状态；反应处于平衡状态；E 0 G 0 反应正向自发。反应正向自发。 3. 判断氧化剂和还原剂的相对强弱判断氧化剂和还原剂的相对强弱 4. 判断氧化还原反应进行的程度判断氧化还原反应进行的程度V05920.zEKlg 五、电解五、电解1. 电解池电解池2. 分解电压分解电压3. 电解产物电解产物 六、金属的腐蚀与防护六、金属的腐蚀与防护 Cu2+2I- (aq) CuI(s)+ I2(s) 已知已知: E (I2/I-) = 0.54V E (Cu2+/Cu+) = 0.15V Ks(CuI)=1.310-