第3章 氧化还原与电化学.ppt

Lead-Acid(Automobile Battery) Nickel-Cadmium Battery Lithium-ion battery 7 电解及其应用 使电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而引起的氧化还原反应过程称为电解；这种将电能转变为化学能，进行氧化还原反应的装置称为电解池（或电解槽）。 在电解池内，阳极(anode)与电源正极相连，发生氧化反应；阴极(cathode) 与电源负极相连，发生还原反应。 原 电 池 电 解 池 负 极 (-) 正 极 (+) 阴 极 阳 极 电 子 流 出 电 子 流 入 电子从直流电源流入 电子流回到直流电源 氧 化 还 原 还 原 氧 化 电解的基本原理 电解装置 水溶液 + - 阳极 阴极 电 解 池 直流电源 M+ X- ⑴用惰性电极电解熔融盐时，因无水存在，所以均是组成盐 的阴阳离子进行氧化还原。 ⑵电解水溶液： 阴极：（得电子被还原，过电势） Al之后的金属离子 H+ Al和Al之前的金属离子 阳极：（失电子被氧化，过电势）（先看电极材料） 不是惰性电极材料，都是一般金属失去电子而溶解； 是惰性电极材料，S2-,I-,Br-,Cl- OH- 含氧酸根。 电解产物的一般规律 阳极 氧化F-到F2 阴极 还原H+到H2 阳极 氧化Cl-到Cl2 阴极 还原H2O到H2 2NaCl(aq)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+Cl2(g)+H2(g) 电解池 F2 铝电解槽 阳极C 电解质 钢壳 烟罩 熔融态铝 钢导电棒 阴极C 耐火材料 电镀 (electroplate)是将一种金属镀到另一种金属表面上的过程。电镀的目的是提高金属的耐蚀性、耐磨性、装饰性、强度、硬度等。 被镀工件为阴极，欲镀的金属为阳极，含有阳极金属离子的溶液为电解液。电镀时阳极金属不断溶解，而阴极工件的表面不断沉积上要镀的金属。 电镀 电镀产品 电抛光(electrolytic polishing)是专门用于提高工件 表面光洁度的一种电加工方法。电抛光时，被抛光的 工件作阳极，常用铅、石墨作阴极，由于工件表面粗 糙，通电后表面凸起部分液膜薄，电流密度大，溶解 速率大，而凹入部分液膜厚，电流密度小，溶解速率 小。经过一段时间，凸起部分溶解，使工件表面达到 平滑光亮，即表面光洁度大大提高。 电抛光 8 金属的腐蚀与防腐 金属表面与周围介质发生化学或电化学作用引起的破坏，称为金属的腐蚀。 化学腐蚀是金属在高温下与腐蚀气体或非电解质发生的纯化 学作用而引起的破坏现象。由于化学腐蚀是纯化学过程，因 此，它遵守化学反应规律，温度越高反应速率越快。 电化学腐蚀是金属腐蚀最为广泛的一种。当金属与电解质溶 液相接触时，金属表面形成一种原电池，又称为腐蚀电池。 腐蚀电池中的负极习惯上称为阳极，正极称为阴极。 析氢腐蚀： 阴极：2H+ + 2e- = H2 阳极：Fe = Fe2+ + 2e- 吸氧腐蚀： 阴极：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- 阳极：Fe = Fe2+ + 2e- * * 1 原电池 原电池：化学能直接转变为电能的装置 负极(anode) Zn = Zn2++ 2e- (失去电子 被氧化 氧化反应) 正极(cathode) Cu2+ + 2e- = Cu (得到电子 被还原 还原反应) 电池反应： Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu 盐桥（salt bridge）：一般装有饱和KCl溶液和5％琼脂做成的凝胶； 溶液不致流出，而Cl-和K+可以自由移动； 作用：保持两个半电池溶液的电中性，保证反应的正常进行。 (-) Zn∣Zn2+‖Cu2+∣Cu (+) 氧化还原电对： 氧化态 + ne- = 还原态 表示：氧化态/还原态，如 Cu2+/Cu; Zn2+/Zn。 原电池符号：习惯上把负极写在左边，正极写在右边；以 “│” 表示两相之间的界面，以 “‖”表示盐桥，同一溶液中的不同离 子之间用“, ”隔开；为简便起见，不标注浓度和分压。 半反应与常见电极类型： ⑴金属及其离子电极 Cu2+ + 2e- = Cu Cu∣Cu2+ ⑵气体电极，须加惰性电极(Pt C) 2H+ + 2e- = H2