chaper6电化学基础与金属腐蚀.pptxVIP

主要内容;1. 了解电极电势的概念和能斯特方程。 2. 能应用电极电势的数据判断氧化剂和还原剂的相对强弱，以及氧化还原反应进行的方向。 3. 了解摩尔吉布斯函数变ΔG与原电池电动势的关系。 4. 了解电池、电解等在工程实际中的应用。;电化学主要是研究电能和化学能之间的相互转化及转化过程中有关规律的科学。（传统电化学的定义） ;电化学的应用—应用电化学;金属腐蚀和防护的研究：采取有效的保护措施，例如电化学保护、缓蚀剂； 表面精饰：包括电镀、阳极氧化、电泳涂漆等； 电解??工：包括电成型(电铸)、电切削、电抛磨； 电分析方法：在工农业、环境保护、医药卫生等方面的应用。;6.1 氧化还原反应与氧化还原平衡;a. 一般氧化还原化学反应;6.2 原电池与电极电势;6.2.1 基本概念;(1)电子导体的特点;(2) 离子导体的特点;（3）电极系统定义;（4）电极系统的主要特点;（5）常见的几类电极系统; ③一块铂片浸在H2气氛下的HCl溶液中： ④一块铂片浸在含有铁离子(Fe3+)和亚铁离子(Fe2+)的水溶液中：;（1）原电池的组成;;正极：电势较高的电极，电流流出，如Cu-Zn原电池中的Cu电极。 负极：电势较低的电极，电流流入，如Cu-Zn原电池中的Zn电极。 盐桥：连接电解质溶液的装置 电解质：实现电流在系统内部的传送。 氧化还原反应：在电极界面上实现电子的得失，实现电流在两相之间的传送。;根据电极上进行反应的类型不同分为： 阳极：电极上发生氧化反应的电极，该反应又叫阳极反应； 阴极：电极上发生还原反应的电极，该反应又叫阴极反应； 所以，原电池中正极上发生还原反应，所以又叫“阴极”；负极上发生氧化反应，所以又叫“阳极”。;（2）原电池的半反应和图式;电极反应：电极界面上发生的反应。 原电池的半反应：原电池任意一个电极上的反应，为氧化或还原反应。 原电池半反应的通式： ;原电池的图式（书面表示法）;（3）原电池热力学;电动势为E的原电池(其电池反应热力学可逆);标准状态下，上述反应如果对环境做非体积功，则进行1mol反应时最大的非体积功为：;上式为电动势的能斯特方程;②电池反应Kθ与Eθ 关系;6.2.3 电极电势; 在金属/溶液界面上，对锌离子存在着矛盾着的两个作用。 ①金属晶格中自由电子对锌离子的静电引力。 ②极性水分子对锌离子的水化作用。 实验表明，对Zn/ZnSO4体系，水化作用占主导，并最终建立起平衡： ; 电中性的金属锌和硫酸锌溶液由于锌离子从金属表面溶面溶解进入溶液后，在金属上留下的电子使金属带负电，溶液则由于锌离子增多而带正电。从而形成如图所示的电势差，此电势差就是金属电极的电极电势。 ;电极电势的绝对值是无法测量的。 如果选择某一电极作为标准，人为规定其电极电势为零，而把其它电极与此标准电极组成的原电池的电动势的大小，作为该电极的电极电势（相对值）。 国际上规定标准氢电极的电极电势为零。;标准氢电极;以标准氢电极为负极，待测电极为正极，构成的原电池的电动势就是待定电极的电极电势。;若待定电极上实际进行的是还原反应（做正极），则电极电势为正值。 若待定电极上实际进行的是氧化反应（做负极） ，则电极电势为负值。;②甘汞电极(saturated calomel electrode)(SCE);③银-氯化银电极(silver-silver chloride electrode);方法：将被测电极与标准氢电极组成原电池。; 将298.15K、物质活度为1mol·L-1时的电极电势称为该电极的标准电极电势，用φ?表示。;6.2.4 能斯特方程;能斯特方程注意事项;6.2.5 电极电势的应用;例：计算Cu-Zn原电池的电动势Eθ和ΔrGθm。 Cu2+/Cu为正极：Cu2++ 2e- = Cu， 查表φθ = 0.3419V， Zn2+/Zn为负极： Zn2++ 2e- = Zn， 查表φθ = - 0.7618V， 总反应：Cu2++ Zn = Cu + Zn2+ Eθ＝φθ(+) - φθ(-) = 0.3419 - (-0.7618) = 1.137V。 ΔGθm = -nFEθ = -2?96485?1.137= -219.407kJ·mol-1;（2）氧化剂和还原剂相对强弱的比较;若某电极的电极电势的代数值越小：;注意：一般可以直接用φθ 来进行判断，但当实际状态偏离标准状态较远，或还有其它离子参与电极反应时，必须用能斯特方程计算实际状态下的φ来进行比较！;（3）氧化还原反应方向的判断;ΔrGm 0 E0