06-电化学基础.pptVIP

* * * * * * * [例] 以Pt为电极，电解0.01mol·dm-3 的NaOH溶液， (1)计算两电极放电电势； (2)计算理论分解电压E理分和实际分解电压E实分； (3)写出标准平衡常数； (4)用标准Cu-Zn原电池做电源进行电解，至少要串联几个原电池？ 已知： φ? (O2/ OH－)＝0.4009V ，气体分压均为100kPa， ηH2＝0.09V， ηO2＝0.45V， φ? (Cu2+/ Cu)＝0. 3392V , φ? (Zn2+/ Zn)＝-0. 7621V * 解： 解题思路：此题为一综合计算题，须考虑标准电极电势、离子浓度和放电物质在电极上的超电势三种因素才能计算两极的放电电势，继而计算分解电压。 (1) 阳极反应：4OH- → 2H2O + O2 + 4e- 阴极反应：2H+ + 2e-→ H2 * (2) * E实分＝ φ阳实－ φ阴实 ＝0.97－(－0.80)＝1.77V (4) 标准Cu-Zn原电池， 电动势E＝ φ? (Cu2+/ Cu)－φ? (Zn2+/ Zn) ＝ 0. 3392 －(－0. 7621）＝1.1013V 所以，应串联2个标准Cu-Zn原电池才能满足实际分解电压。 * 1.电镀： 电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程，既可防腐蚀又可起装饰的作用。 在电镀时，一般将需要镀层的零件作为阴极(连接电源负极)，而用作镀层的金属(如Ni-Cr合金、Au等)作为阳极(连接电源正极)。 电镀液一般是含镀层金属配离子的溶液。 电镀工作原理示意图 4.3 电解的应用 * 在适当的电压下，阳极发生氧化反应，金属失去电子而成为正离子进入溶液中，即阳极溶解；阴极发生还原反应，金属正离子在阴极镀件上获得电子，析出沉积成金属镀层。 如：电镀锌，被镀零件作为阴极材料，金属锌作为阳极材料，在锌盐(如Na2[Zn(OH)4])溶液中进行电解。 阴极：Zn2++2e- =Zn 阳极： Zn = Zn2++2e- * 电镀液：碱性锌盐溶液，该溶液是由NaOH、ZnO组成。 2 NaOH + ZnO + H2O＝Na2[Zn(OH) 4] [Zn(OH) 4]2- ＝ Zn2+ + 4OH- 即电镀时所需要的Zn2＋是由[Zn(OH)4]2-解离和阳极的放电（Zn氧化生成Zn2＋）提供，该溶液中游离出的Zn2＋的浓度不高，这样在镀件上镀锌的速率缓慢，在镀件上得到的金属晶体镀层细致、光滑。 很少用简单的ZnSO 4溶液作电镀液。（原因是ZnSO 4的溶液中Zn2＋浓度高，不易控制，导致开始电镀速度太快，镀层粗糙）。 * 2. 阳极氧化 用电解的方法通以阳极电流，使金属表面形成氧化膜以达到防腐耐蚀目的的一种工艺。 以铝的阳极氧化为例，在阳极铝表面上，一种是Al2O3的形成反应，另一种是Al2O3被电解液不断溶解的反应。当Al2O3的生成速率大于溶解速率时，氧化膜就能顺利地生长，并保持一定的厚度。 阳极(Al) 2Al+6OH-(aq)＝Al2O3+3H2O(l)+6e- (主要) 4OH－(aq) ＝2H2O(l) + O2(g)+ 4e- (次要) 阴极(Pb) 2H+ + 2e- = H2↑ 阳极氧化可采用稀硫酸、铬酸或草酸溶液。 * 阳极氧化膜（厚度可达5～300μm） 靠 近 基 体：纯度较高的致密Al2O3膜，厚度0.01~0.05?m，称阻挡层。 靠近电解液：由Al2O3和Al2O3·H2O所形成的膜，硬度较低，有松孔，可使电解液流通，如图所示。 阳极氧化膜示意图 * 电刷镀是把适当的电镀液刷镀到受损的机械零部件上使其回生的技术。 几乎所有与机械有关的工业部门都在推广应用，能以很低的成本换得较大的经济效益。 电刷镀的电镀液不是放在电镀槽中，而是在电刷镀过程中不断滴加电镀液，使之浸湿在棉花包套中，在直流电的作用下不断刷镀到工件阴极上。这样就把固定的电镀槽改变为不固定形状的棉花包套，从而摆脱了庞大的电镀槽，使设备简单而操作方便。 [观看动画] 用镀笔作阳极（石墨、铂铱合金、不锈钢等)，工件作阴极、并在操作中不断旋转。 3.电刷镀 * ５ 金属的电化学腐蚀及其防护 金属腐蚀: 当金属与周围的介质接触，由于发生化学作用或电化学作用而引的破坏叫做金属的腐蚀。 Lecture 20 估计每年腐蚀而报废的钢铁设备相当于钢铁年产量的1/4,发达国