化学平衡和电化学资料.ppt

3.2 蓄电池 (1) 铅蓄电池 铅蓄电池： 负极：Pb (s) +SO42- (aq) === PbSO4 (s) +2e- 正极：PbO2 (s) +SO42- (aq) +4H+ (aq) +2e - ==PbSO4 (s) + 2H2O (l) 电池总反应： Pb (s) + PbO2 (s) +2SO42- (aq) +4H+ (aq) === 2PbSO4 (s) +2H2O (l) 铅蓄电池的性能和用途： 优点：铅酸蓄电池的电动势2.044V，可逆性好，稳定，放电电流大，价廉， 缺点：防震性差、易溢出酸液。 用途：常用作汽车的启动电源，坑道、矿山和潜艇的动力电源。 (2) 镉镍电池（碱性） 电池符号：Cd │ KOH (20%) │NiO(OH) │C 电极反应： 正极：Cd (s) + 2OH- (aq) ≒ Cd (OH)2 (s) +2e- 负极：2NiO(OH) (s) + 2H2O (l) +2e- ≒ 2Ni (OH)2 (s) + 2OH- (aq) 电池反应： Cd (s) + 2NiO(OH) (s) + 2H2O (l) ≒ 2Ni (OH)2 (s) + Cd (OH)2 (s) 优点：电池电动势1.326V，内阻小，电压平稳，反复充放电次数多，可在低温下工作，用于电子手表、计算器、矿灯、飞机、火箭等。 缺点：污染环境 (4) 锂离子电池（摇椅电池） 正极：LiCoO2、 LiNiO2或LiMn2O4 负极：锂－碳层间化合物 电解质：溶解性锂盐LiPF6 、 LiAsF6等的有机溶液 优点：工作电压高(3.6V)、体积小、质量轻(氢镍电池轻50%)、能量密度高、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长。 锂离子电池 电极反应： 正极：LiMO2≒Li1-xMO2+xLi++xe- 负极：Cn+xLi++ xe- ≒LixCn 电池反应： LiMO2 + Cn ≒Li1-x MO2 + LixCn （M＝Co、Ni、Fe、W） 用于移动电话、摄像机、笔记本电脑、便携式电器 应用领域不断扩大 3.3 燃料电池 绿色发电装置 还原剂（燃料）： H2 联氨（NH2-NH2） CH3OH CH4 ——负极 氧化剂 ： O2 空气——正极 电极材料： 多孔碳、多孔镍 电解质：碱性、酸性、固体电解质、高分子质子交换膜等 电池符号：（C）Ni│H2 │KOH (30%) │O2│Ag (C) 电极反应： 负极 H2 + 2OH- = 2H2O + 2e- 正极 O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- 电池反应 2H2 + O2 = 2H2O 电动势：1.229v 碱性氢—氧燃料电池 燃料电池的应用 燃料电池发电站 碱性电池和质子交换膜电池可在常温下启动，能量密度高，是理想的航天器工作电源 可作为电动汽车的电源、潜艇的动力电源、野外作业便携式电源等。 金属的腐蚀 对于工程技术而言, 金属的腐蚀与防护是一个 重要问题，据统计，全世界每年由于腐蚀而遭受破坏报废的金属设备和材料的重量约为金属年产量的20~30%！ 其中还未计算由此引起的间接损失，如 设备出事故、人员伤亡、停工停产等等。 一、化学腐蚀 定义：金属与周围介质直接发生氧化还原反应，不发生电流，单纯由化学作用而引起的腐蚀； 发生场所：非电解质溶液中或干燥的气体中，如干燥空气中的O2，H2S，SO2，Cl2等物质与电器、机械设备中的金属接触时，在金属表面生成相应的氧化物、硫化物、氯化物等。 二、电化学腐蚀 定义：金属与周围介质形成原电池引起电流而发生电化学作用引起的腐蚀称为电化学腐蚀。 发生场所：电解质溶液中，如铜片放入海水中而引起腐蚀，钢筋受到酸雨的腐蚀等。 原理：原电池作用。 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 (三) 金属防腐的主要方法——如： 1)?阳极氧化/表面处理：Fe的表面钝化，生成致密的Fe3O4膜，如用浓H2SO4处理 2) 改善金属本身性能或合理选用材料：如Fe中加Cr，形成不锈钢 Cr18Ni9Ti Cr ? Cr2O3 致密膜，覆盖表面 3) 增加防护层（隔绝材料与介质的接触）： 渡层：Zn(白)、Sn(马口)、Cu、Cr等 [实验：Zn(阳极被腐蚀)-Fe] 搪瓷隔离; 油漆(最简单)等 4) 外接直流电源：提供e, 使金属(称阴极保护)不易失去 电子进入溶液/被消耗 5) 牺牲阳极：接电势较低的金属，提供e被腐蚀 6) 处理介质: 加入有阻碍/