8 电化学.ppt

金属钝化有两种方法：化学钝化、电化学钝化 再如一块普通的铁片，在稀硝酸中很容易溶解，但在浓硝酸中则几乎不溶解。经过浓硝酸处理后的铁片，即使再把它放在稀硝酸中，其腐蚀速度也比原来未处理前有显著的下降或甚至不溶解，此时的金属则处于钝态。 将被保护金属放在具有强氧化性的化学试剂（如浓HNO3、HClO3，K2Cr2O7，KMnO4和AgNO3等中），使之钝化。纯化后的金属其电极电势升高，甚至高到可以与贵金属（如）近似。钝化后的金属失去了它原来的特性。 如：钝化后的铁在铜盐溶液中不能将铜取代出来。 8.9.2 金属的防腐 化学钝化 将被保护金属作为电解池的阳极，插在一定的介质中使之氧化，并采用一定的设备不断使阳极电势升高，极化越来越严重。其电势随外加电流密度的变化曲线如下图，当电流密度增加到一定程度时，突然下降到几乎等于零，这时金属已进入钝化区，耐蚀性好。 8.9.2 金属的防腐 A→B：j随φ阳↑而↑ （正常情况）。此时金属处于活性区， M-ze→Mz+。 当电势到达B点时，表面开始钝化。 电化学钝化 B→C：随φ阳↑ j急剧↓，表明阳极溶解几乎停止，电极进入钝化区。B点所对应的电势称为钝化电势， B点对应的电流密度称为临界钝化电流密度。 8.9.2 金属的防腐 电化学钝化 C→D：随φ阳↑，阳极j仍保持很小数值，此时的电流称为钝化电流。在CD段金属处于稳定的钝化区，只要维持金属的电势在该区，金属就处于稳定的钝化状态。 D→E：电极又开始活化了，随φ阳↑， j ↑，表示阳极反应又进行了（但此时进行的不是原来的电极反应，而是其他电极反应，如O2的析出或更高价型的金属离子的生成）。 在化肥厂的碳化塔上就常利用这种方法以防止碳化塔的腐蚀。 8.9.2 金属的防腐 电化学钝化 对于那些不得不与介质接触的金属，设法改变介质的性质，防止或延缓金属的腐蚀，就是在介质中加缓蚀剂。 ⑤加缓蚀剂保护法 缓蚀剂相当于一种负催化剂，其作用一般是降低阳极（或阴极）过程的速率，或者是覆盖在电极表面而达到防腐的目的。 常用的缓蚀剂：硅酸盐、正磷酸盐、亚磷酸盐、亚硝酸盐、铬酸盐等无机盐类及含有N、S、O和参键的胺类或吡啶类化合物。—用量少，方便经济，常用。 8.9.2 金属的防腐 金属防腐常用的方法 在炼制金属时加入其它组分，提高耐蚀能力。如在炼钢时加入Mn，Cr和Ni等元素制成“不锈钢”。 ⑥提高金属本身的抗蚀能力—制成耐蚀合金 腐蚀报废的金属占金属年产量的三分之一，防腐相当于提高了金属的产量。 8.9.2 金属的防腐 金属防腐常用的方法 研究防腐的意义 8. 10 化学电源 8.10.2 一次电池 8.10.3 可充电电池 8.10.4 燃料电池 8.10.1 化学电源的性能、分类 将自发化学反应的化学能转变成电能的装置称为原电池，简称电池。能用来对外做电功的电池，因为在放电时电路中有电流通过，就不再是可逆电池。 有实用价值的电源需要具备以下几个条件： ①电极物质及电解质有充分来源而且价格低廉； ②电池电动势较高； ③放电时电压比较稳定； ④单位质量或单位体积电池所输出的电能（比能量）比较大。 人们把这些具有实用价值的电池作为电能的来源，统称为化学电源。 8.10 . 1 化学电源的性能、分类 电池的性能常用：电池的容量、电池的质量能量密度、体积能量密度来衡量。 电池容量：指电池所输出的电量。用A?h表示。 电池的质量能量密度：指电池输出的电能与电池的质量之比。单位为W?h?kg-1 。 理论能量密度：指1kg参与反应的活性物质所提供的能量。 体积能量密度：指电池输出的电能与电池的体积之比。单位为W?h?m-3 。 8.10 . 1 化学电源的性能、分类 化学电源品种繁多，按使用次数、电池的用料和结构有不同的分类。 一次电池、二次电池 按制备电极的材料分： 按使用次数分： 按电解质的酸碱性分： 酸式电池、碱式电池 Ag-Zn电池、 Ni-Cd电池、 燃料电池 8.10 . 1 化学电源的性能、分类 电池中的反应物质在进行一次电化学反应放电之后就不能再次利用。 如：锌锰干电池、锌-空气电池等。 负极是锌，正极是被二氧化锰包围的石墨电极，电解质是氯化锌和氯化铵糊状物。 负极 Zn+2NH4Cl-2e→Zn(NH3)2Cl2+2H+ 正极 2MnO2+2H++2e→2MnOOH 电池反应 Zn+2NH4Cl+2MnO2 →Zn(NH3)2Cl2+2MnOOH Zn(s)|ZnCl2,NH4Cl|MnO2(s) |C(石墨) 8.10.2 一次电池 锌锰干电池 电池放电