第4章电化学课件

1、电化学,第4章,4.2 原电池,4.2.1 原电池的组成,正极、负极、,电势低的极称为负极，电子从负极流向正极。,负极：,电势高的极称为正极，电流从正极流向负极。,正极：,阴极、阳极,发生还原作用的极称为阴极。,阴极： (Cathode),发生氧化作用的极称为阳极。,阳极： (Anode),在原电池中，阴极是正极；在电解池中，阴极是负极。,在原电池中，阳极是负极；在电解池中，阳极是正极。,原电池或电解池中，阴离子总是移向阳极！,4.2.2 原电池的表达简式,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。,4. 要注明温度，不注明就是298.15 K；,右边为正

2、极，起还原作用，是阴极。,要注明物态；,3. “ ”或“ ”表示盐桥，用于不同液相之间。,5.用“,”分隔两种不同种类或不同价态的溶液，溶液要注明浓度；当半反应中有气体时，需外加惰性导电材料，气体要注明压力和依附的惰性金属。,如： （-）ZnZnSO4 (c1)CuSO4 (c2)Cu（+） （-）CuCu(NO3)2 (c1)AgNO3 (c2)Ag（+） （-）PtFe3+(c1)，Fe2+(c2)Cl-(c3)Cl2(p)Pt（+）,任一自发的氧化还原反应都可以设计成一个原电池。,4.2.3 原电池的种类,4.3 电极电势及其应用,4.3.1 电极和电极电势的形成,负极,正极,4.3.2

3、 标准氢电极和标准电极电势,(2) 值与半反应的方向（正、逆）无关。,电极电势的特性：,4.3.3 电极电势的能斯特方程,4.3.4 可逆电池的电动势与氧化还原反应的吉 布斯函数变,1、E与G的关系式,2、电动势的能斯特方程,电动势E是否随反应进度的改变而改变？,?,4.3.5 电极电势和电动势的应用,1、氧化剂和还原剂相对强弱的比较,标准电极电势表,例 下列三个电极中，在标准条件下哪种物质是最强的氧化剂？若其中MnO4/Mn2+的电极改为在pH=5.00的条件下，它们的氧化性相对强弱次序将怎样改变？已知 (MnO4-/Mn2+) = 1.507V， (Br2/Br-) = 1.066V， (

4、I2/I-) = 0.5355V,解：(1) 在标准状态下可用的大小进行比较。 (MnO4-/Mn2+) (Br2/Br-)(I2/I-) 因此，氧化性大小顺序为： MnO4-Br2I2； 还原性大小顺序为： I- Br-Mn2+。,(2) pH=5.0时，先计算得 (MnO4-/Mn2+) 。,半反应式为： MnO4- +8H+ + 5e- = Mn2+ + 4H2O,此时， (Br2/Br-) (MnO4-/Mn2+) (I2/I-),因此，氧化性大小顺序为： Br2MnO4-I2； 还原性大小顺序为： I- Mn2+ Br-。,2、判断氧化还原反应自发进行的方向,反应方向的判据是：,G

5、0 非自发过程 G = 0 平衡状态,因此，可用电动势E或 判断反应方向： E 0，即 (正) (负) ，G 0，反应正向非自发， 逆向自发。,rGm= -nFE,思考：由两种不同浓度的某金属离子分别与该金属组成两电极，此两电极能否组成原电池？,3、氧化还原反应进行的程度,衡量的标准：平衡时生成物浓度/反应物浓度 平衡常数K,对于 aA(aq)+bB(aq)=gG(aq)+dD(aq),反应达到平衡时，E=0，则,K只与E有关。,例4.10 25 oC时，电池Zn Zn2+c(Zn2+)=1 Cuc(Cu2+)=0.01 Cu的标准电动势为1.103 V，求该电池电动势和反应标准平衡常数。,4

6、、测定难溶盐的溶度积常数,4.4 电解与电化学技术,4.4.1 电解与电解定律,4.4.2 分解电压,电极电势,析出电势,4.4.3 电极的极化和超电势,“极化”的原因： （1）浓差极化 离子扩散速率缓慢所致 （2）电化学极化 电解产物析出过程中某一步骤反应速率迟缓所致,浓差极化,超电势导致： 阳极析出电势升高，即(析,阳)=(阳 +); 阴极析出电势降低，即(析,阴)=(阴 -)。,实际c(H+)偏小,实际c(OH-)偏小,阳极: OH- = 1/2 H2O+1/4O2+e-,阴极: H+ + e-= 1/2 H2,影响超电势的因素有三个方面： 电解产物：金属的超电势一般很小，气体的超电势较

7、大，而氢气、氧气的超电势更大。,电极材料和表面状态：同一电解产物在不同的电极上的超电势数值不同，且电极表面状态不同时超电势数值也不同。,电流密度：随着电流密度增大超电势增大。在表达超电势的数据时，必须指明电流密度的数值或具体条件。,原电池中是否存在浓差极化现象？,4.4.4 电解池中两级的电解产物,电解液中到底哪种离子首先在阳极和阴极析出呢？,判别依据（电解质水溶液的电解）,阳极：还原态物质被氧化,析出电势越小越先发生,阴极：氧化态物质被还原,析出电势越大越先发生,析出电势大小的决定因素,1）离子及其相应电对在标准电极电势表中的位置,2）离子浓度,3）电解产物的超电势, (析,阳)= (阳) +; (析,阴)= (阴) -,电解熔融盐,1. 阳极产物,2. 阴极产物,4.4.5 电解的应用,1. 电解生产,2. 金属的精炼,3. 电镀,如：电镀锌，被镀零件作为阴极材料，金属锌作为阳极材料，在锌盐(如Na2Zn(OH)4)溶液中进行电解。,阴极：Zn2+2e- =Zn,阳极：Zn = Zn2+2e-,4. 阳极氧化,4.5 金属的腐蚀与防止,4.5.1 腐蚀的分类与腐蚀机理,1. 腐蚀的分类,2. 腐蚀的机理,(1) 析氢腐蚀,(2) 吸氧腐蚀,4.5.2 金属的耐腐蚀性能,