【正文】 ? 的大小進行比較。 2Mn2+ + 5Cl2 +8H2O 2MnO4 + 16H+ + 10Cl 介質 (H+濃度 )對該反應影響很大 ， 當 c(H+)＝ 105 mol?dm3時，由于其它物質均處于標準狀態(tài)，則根據 能斯特方程式 計算可得： 解 : 若用標準電極電勢作為判據， φ (MnO4/Mn2+)值 ()大于 φ (Cl2/Cl)值 ()，似乎氧化態(tài)物質 Cl2與還原態(tài)物質 Mn2+ 不能發(fā)生反應。 求得可由公式： nEK ?首 頁 末 頁 下一頁 上一頁 35 解 ：先設想按上述氧化還原反應所組成的一個標準條件下的原電池： 負極 Cu(s)＝ Cu2+(aq)＋ 2e φ (Cu2+/Cu)＝ 正極 2Ag+(aq)＋ 2e＝ 2Ag(s) φ (Ag＋ /Ag)＝ 例 計算下列反應在 K 。 == E = φ(正極 ) φ(負極 ) 可求出 根據公式： . 0 5 9 1 7 V V4 5 7 5 9 ???? nEK 得： K = 1015 首 頁 末 頁 下一頁 上一頁 37 化學電源 借自發(fā)的氧化還原反應將化學能直接轉變?yōu)殡娔艿难b臵稱為化學電源 。但反應不可逆，壽命有限。 電池符號： ()Li | LiClO4, PC | Ag2CrO4 | Ag(+) 電極反應 : () Li e → Li + (+) Ag2CrO4 + 2Li+ + 2e → 2Ag + Li 2CrO4 優(yōu)點：單位體積所含能量高，穩(wěn)定性好，電池電壓高 (—)。正常蓄電池中硫酸密度在 ～ ?cm3之間。缺點太笨重（載重 2t的搬運車電池自重 ) 首 頁 末 頁 下一頁 上一頁 42 連續(xù)電池 在放電過程中可以不斷地輸入化學物質，通過反應把化學能轉變成電能，連續(xù)產生電流的電池。實際轉化率約為 70%~80％。 ，無污染 c. 可連續(xù)大功率供電 燃料電池汽車 —我國和世界正在大力發(fā)展的綠色汽車 20世紀 90年代已可取代中等容量 火電。重金屬聚積到一定量后會使人發(fā)生中毒現象，嚴重的將導致人的死亡。 電解池 外電源 : 正極 負極 電解池 : 陽極 陰極 反應類型 : 氧化 還原 陽極 陰極 H2(g) H+ 2H+(aq)+2e=H2(g) 在電解池的兩極反應中氧化態(tài)物質得到電子或還原態(tài)物質給出電子的過程都叫做 放電 。 陽極反應： 4OH – 4e→ 2H 2O + O2 算得 ： φ陽 = 陰極反應： 2H+ + 2e→ H 2 算得 ： φ陰 = – D 0 電壓 電流密度 首 頁 末 頁 下一頁 上一頁 47 由電解產物組成的氫氧原電池， H2為負極、O2為正極。 表明分解電壓是由于電解產物在電極上形成某種原電池，產生反向電動勢而引起的。 電解時電解池的實際分解電壓 E(實 )與理論分解電壓E(理 )之差稱為 超電壓 E(超 )，即 E(實 )E(理 )原因 :有電流，偏離平衡電勢，引起 “ 極化 ” 首 頁 末 頁 下一頁 上一頁 49 超電壓 是由超電勢構成的。即電化學極化是由電化學反應速率決定的，無法消除。 ② 電極材料和表面狀態(tài) ：同一電解產物在不同的電極上的超電勢數值不同，且電極表面狀態(tài)不同時超電勢數值也不同。 綜合考慮電極電勢和超電勢的因素得出： 在 陽極 上進行氧化反應的首先是析出電勢 (考慮超電勢因素后的實際電極電勢 )代數值 較小 的還原態(tài)物質 ； 首 頁 末 頁 下一頁 上一頁 52 簡單 鹽類水溶液 電解產物歸納如下 : 陽極析出的物質： 還原態(tài)物質 金屬電極 , X， S2, OH , 含氧酸根 電極反應 Mne→Mn+ 2X2e→X2 4OH – 4e→2H2O+O2 氧化態(tài)物質 K+Ca2+Na+Mg2+Al3+ Mn2+Zn2+…(H +)Cu2+Hg2+ 電極反應 2H++2e→H2 M2++2e→M 陰極析出的物質： 首 頁 末 頁 下一頁 上一頁 53 陰極析出的物質： 電極電勢代數值比 φ (H+/H2)(可小于 )大的金屬正離子首先在陰極還原析出 一些電極電勢比 φ (H+/H2)小的金屬正離子（如 Zn2+、 Fe2+等），則由于 H2的超電勢較大，這些金屬正離子仍可能大于 H+的析出電勢，這些金屬也會首先析出。 首 頁 末 頁 下一頁 上一頁 55 電解產物分析？ 電解 NaCl濃溶液（石墨作陽極，鐵作陰極）？ 電解 ZnSO4溶液（石墨作陽極，鐵作陰極）？ 首 頁 末 頁 下一頁 上一頁 56 電解的應用 // ： 電鍍 是應用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過程，既可防腐蝕又可起裝飾的作用。 如：電鍍鋅：被鍍零件作為陰極材料，金屬鋅作為陽極材料，在鋅鹽 (如 Na2[Zn(OH)4])溶液中進行電解。 陽極 (Al) 2Al + 3H2O – 6e = Al2O3 + 6H+ 主要反應 2H2O – 4e = 4H+ + O2↑ 次要反應 陰極 (Pb) 2H+ + 2e = H2↑ 陽極氧化可采用稀硫酸或鉻酸或草酸溶液。 首 頁 末 頁 下一頁 上一頁 60 3電刷鍍 電刷鍍 是把適當的電鍍液刷鍍到受損的機械零部件上使其回生的技術。 用鍍筆作陽極，工件作陰極、并在操作中不斷旋轉。 金屬腐蝕的本質都是金屬原子失電子被氧化的過程?；瘜W腐蝕原理比較簡單 ,屬于一般的氧化還原反應。電化學腐蝕比化學腐蝕普遍得多 ,腐蝕的速率一般也快得多。 ?小， [O2]小，作為陽極 Fe 2e=Fe2+, 遇 [Fe(CN)6]3變藍 邊緣變紅，因 [O2]大， ?大，作為陰極 2H2O+O2+4e=4OH－ 首 頁 末 頁 下一頁 上一頁 67 * 腐蝕電池的非平衡電勢和腐蝕速率 (轉 75) 腐蝕速率一般以每單位表面積、在單位時間內金屬的失重表示。 首 頁 末 頁 下一頁 上一頁 68 在腐蝕電池中，金屬通常不是在含有該金屬離子的溶液中。 當有可覺察量的電流通過電極時，將發(fā)生電極的極化，極化作用使腐蝕電池陰極 (正極 )的電極電勢代數值變得更小，陽極 (負極 )的電極電勢代數值變得更大。 首 頁 末 頁 下一頁 上一頁 70 金屬腐蝕的防止 ： 例：把鉻、鎳加入普通鋼中制成不銹鋼。 (1)無機緩蝕劑：在中性或堿性介質中主要采用無機緩蝕劑，如鉻酸鹽、重鉻酸鹽、磷酸鹽、碳酸氫鹽等。 首 頁 末 頁 下一頁 上一頁 71 4 陰極保護法 將被保護的金屬作為腐蝕電池或電解池的陰極而不受腐蝕 。被保護金屬作為電解池陰極，在直流電的作用下陰極受到保護。標準電極電勢是以標準氫電極的電極電勢為 0時的相對值。 自發(fā)進行的氧化還原反應可以組成原電池，并將化學能轉變?yōu)殡娔堋? 首 頁 末 頁 下一頁 上一頁 75 本章小結 （續(xù)） 氧化劑和還原劑相對強弱的比較 電極電勢代數值越小，則該電對中的還原態(tài)物質是越強的還原劑；電極電勢代數值越大，則該電對中的氧化態(tài)物質是越強的氧化劑。可以分為一次電池、二次電池和連續(xù)電池等。由電解產物所形成的原電池的反電動勢就是理論分解電壓。 電解產物 對于簡單鹽類水溶液，電極產物的一般情況如下： 陰極：析出電勢代數值較大 (考慮超電勢后 )的物質首先在陰極放電。 工件作為陽極材料。一般金屬在酸性介質中是析氫腐蝕，在中性或堿性介質中為吸氧腐蝕。 (1)了解原電池的組成、半反應式以及電極電