氧化还原和电化学课件.pptVIP

镍镉电池 该电池电动势约l.4V，它可以作为电源用于充电式计算器、电子闪光灯、电动剃须刀等。 Cd(s)+2OH-(aq) → Cd(OH)2(s)+2e- NiO2(s)+2H2O(l)+2e-→Ni(OH)2(s)+2OH-(aq) NiO2极（正极） 总反应：Cd(s)+NiO2(s)+2H2O(l)=Cd(OH)2(s)+Ni(OH)2(s) Cd极（负极） 3．燃料电池 负极：H2 + 2OH- = 2H2O + 2e- 正极：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- （1）氢氧燃料电池 需要解决的问题：设备腐蚀严重；电极材料；产生的水及时移去；提高能量利用效率等。 阿波罗飞船的燃料电池是由三组碱式氢——氧燃料电池组成，生成的水用作冷却水，电压为27~31 V，功率为563—1 420 W。 （2）生物燃料电池 以生物酶作为催化剂的一类燃料电池，一般以生物相容性物质作为燃料，如葡萄糖，O2、乙醇等，能作为特定植入器官的动力来源、一些特殊环境下检测的仪器的能源等。 特点：清洁、无污染、生物相容性、燃料来源广泛等。 (2) 判断是否发生歧化反应 歧化反应是指元素本身发生氧化还原反应。根据元素电势图可判断能否发生歧化反应，一般来说，对于： 左 右 ＞ 即能发生歧化反应。 6. 元素标准电极电势图及其应用 ?0左 ?0右 A B C ?0右 ?0左 例如根据锰的电势图可以判断，在酸性溶液中MnO4 2-可以发生歧化反应： 在碱性溶液中．Mn(OH)3可发生歧化反应： 6. 元素标准电极电势图及其应用 3MnO42-+4H+=2MnO4-+MnO2+2H2O 2Mn(OH)3 = Mn(OH)2+MnO2+2H2O (3) 从相邻电对的电极电势求另一电对的电极电势： 例如，在碱性溶液中溴的电极电势： 0.54V 0.45V 1.066V BrO3- BrO- Br2 Br- ？ 电对BrO3-/Br-的半反应： BrO3-+3H2O ＋ 6e- Br-+ 6OH- ?0(BrO3-/Br-)= (4×0.54)+(1×0.45)+(1×1.066) 6 V ＝ 0.61V 四、电解及电镀 1. 电解池 负极：Cu2＋＋2e → Cu， 发生还原反应，为阴极； 正极：4OH――4e → 2H2O＋O2， 发生氧化反应，为阳极。 2. 电解过程法拉第定律 （1）电极上发生化学变化的物质的量与通人的电量成正比;（2）若几个电解池串联, 各电解池发生反应的物质的量相同。 即：Q＝nzF 法拉第常数F：一摩尔电子所带电量的绝对值(约96500C?mol－1) 指电解过程中析出一定数量的某物质理论所需电量（电流）与实际消耗电量（电流）之比。 3. 电流效率（电能效率） 4.分解电压 使用Pt电极电解H2O，加入中性盐用来导电，实验装置如图所示。 逐渐增加外加电压，由安培计G和伏特计V分别测定线路中的电流强度I 和电压E，画出I-E曲线。 外加电压很小时，几乎无电流通过，阴、阳极上无H2气和氧气放出。 随着E的增大，电极表面产生少量氢气和氧气，但压力低于大气压，无法逸出。所产生的氢气和氧气构成了原电池，外加电压必须克服这反电动势，继续增加电压，I 有少许增加，如图中1-2段。 当外压增至2-3段，氢气和氧气的压力等于大气压力，呈气泡逸出，反电动势达极大值 Eb,max。 再增加电压，使I 迅速增加。将直线外延至I =0处，得E(分解)值，这是使电解池不断工作所必需外加的最小电压，称为分解电压。 电解质溶液发生电解时所必须加的最小电压，称为分解电压。 分解电压产生的原因： 4H+(aq) + 4e- → 2H2(g) 4OH- →2H2O(l) + O2(g) + 4e- Pt︱H2(p0) ︱H2SO4(1mol·L-1) ︱O2(p0）︱Pt 原电池中进行的电极反应，是电解池中电极上进行反应的逆过程，电动势与外加电压数值相等而方向相反。要使电解顺利地进行，外加电压必须超过这一相反方向的电动势。因此，理论上的分解电压可通过原电池电动势计算出来： H2(g) →2H+(aq) +2e- O2(g) + 2H2O(l) + 4e-→4OH-(aq) 实际 测得的分解电压是1.67 V，比理论分解电压高很多，这种现象称为极化作用。 =0.401V+0.059 lg 1013 = 1.229V 电解产物的判别：电解时若阳极和阴极可能发生多种反应，则阳极优先析出析出电势低的物质；阴极优先析出析出电势高的物质。 极化作用是