普化 4 电化学与金属腐蚀 jsp.pptVIP

第 4 章 电化学与金属腐蚀 化学能是如何转变为电能的？ 影响氧化还原反应的因素 化学电源都有哪些种类？ 金属的腐蚀该怎样防止？ 4.1 原电池和电极电势 4.1.1 原电池中的化学反应 1. 原电池的组成 对于一个能够自发进行的氧化还原反应，可以利用一个装置，将反应的化学能转变为电能，这个装置就叫原电池。 把氧化还原反应中电子的转移直接转变为电能的装置叫做原电池。 得到一个原电池可能并不那么复杂！ 2. 电极和电极反应 （1）原电池的半反应式 在Cu-Zn原电池中，电池反应为： Zn(s) + Cu2+ (aq) = Zn 2+ (aq) + Cu (s) 此反应可分为两个半反应： 氧化半反应（负极）： Zn(s) - 2e = Zn 2+ (aq) 还原半反应（正极）： Cu2+ (aq) + 2e = Cu (s) 对于自发进行的电池反应（氧化还原反应），都可以把他分成两个部分（相应于两个电极的反应），一个表示氧化剂的（被）还原，一个表示还原剂的（被）氧化。对于其中的任一部分，称为原电池的半反应式（或电极反应）。 半反应式可用一个通式表示： 氧化态 + ne- = 还原态 如： Cu2+ + 2e- = Cu Zn2+ + 2e- = Zn 任意一个氧化还原反应都可以用两个 半反应表示，如： Cu (s) + 2Ag+ (aq) = Cu 2+ (aq) + 2Ag(s) 此反应可分为两个半反应： 氧化半反应（负极）： Cu(s) - 2e = Cu 2+ (aq) 还原半反应（正极）： 2Ag+ (aq) + 2e = 2Ag(s) 氧化还原电对 从半反应式中可以看出，每一个电极反应中都有两类物质：一类是可作为还原剂的物质，称为还原态物质；另一类是可作为氧化剂的物质，称为氧化态物质。 氧化态和相应的还原态物质能组成电对，通常称为氧化还原电对，并用符号“氧化态/还原态”表示，如： Zn2+/Zn，Cu2+/Cu，MnO4-/ Mn2+ 等 （2）原电池的图式（符号、表达式） 原电池装置可用图式来表示，如： (-) Zn∣ZnSO4(c1)‖ CuSO4(c2)∣Cu (+) 规定：负极写在左边，正极写在右边 “‖” 表示盐桥， “∣” 表示两个相之间的界面。 c1 、 c2 表示浓度 一些典型的原电池图式： ?(-) Zn∣ZnSO4(c1)‖ CuSO4(c2)∣Cu (+) (-) Zn∣Zn 2+ (c1)‖ Cu2+ (c2)∣Cu (+) 对应电对： Zn2+/Zn，Cu2+/Cu 反应：Zn(s) + Cu2+ = Zn 2+ + Cu (s) （1） ? (-) Cu∣Cu2+ (c1)‖Ag+ (c2)∣Ag (+) 对应电对： Ag+/Ag，Cu2+/Cu 反应： Cu(s) + 2Ag+ = Cu 2+ + 2Ag (s) （2） ? 同一电对在不同反应中可能是正极，也可能是负极。 ? 反应：2Fe2+ + Cl2 = 2 Fe3+ + 2 Cl- 电对： Fe3+/Fe2+，Cl2/Cl- (-) Pt∣Fe 2+, Fe 3+‖ Cl-(c1)∣Cl2(p1)∣Pt (+) 特点：无金属单质，需加惰性电极；有气体，用分压表示组分含量；一个电对由两种离子组成时，原电池表达式中用逗号相隔。 ? 2MnO4- + 10I- + 8H+ = 2Mn2+ + 5I2 + 4H2O 电对： MnO4- /Mn2+ ， I2 / I- (-) C∣I2, I-‖ MnO4- , Mn2+, H+∣C (+) ? 有时，原电池中可能无盐桥，如： (-) Zn∣ZnCl2，NH4Cl(糊状)∣MnO2 ∣C (+) 我们最常用的干电池 就是商品化的原电池 蓄电池和可充电电 池也属于原电池 实用的燃料电池 4.1.2 原电池的热力学 电池反应的ΔrGm 与电动势E的关系 根据化学热力学，在原电池反应中，