【正文】 上一頁 38 2 鋅 氧化汞電池 電池符號 : ()Zn∣ Hg∣ KOH(糊狀，含飽和 ZnO)∣ HgO∣ C(+) 電極反應(yīng) : () Zn + 2OH 2e → ZnO + H 2O (+) HgO(s) + H2O + 2e → Hg(l) + 2OH 鋅 氧化汞電池體積小能量高，貯存性能優(yōu)良，是常用電池中放電電壓最平穩(wěn)的電源之一。若低于 ?cm3，則表示已部分放電，需充電后才能使用。 燃料電池由燃料 (氫、甲烷、肼、烴、甲醇、煤氣、天然氣等 )、氧化劑 (氧氣、空氣等 )、電極和電解質(zhì)溶液等組成。因此，加強(qiáng)廢電池的管理，不亂扔廢電池實(shí)現(xiàn)有害廢棄物的 “ 資源化、無害化 ” 管理，已迫在眉睫。 E =。 由于兩極的超電勢均取正值 ，所以電解池的超電壓： E(超 )= η (陰 )+ η (陽 ) 超電勢 η 是在不含內(nèi)電阻、消除濃差極化的條件下的電化學(xué)極化而產(chǎn)生的電勢。 ③ 電流密度 ： 隨著電流密度增大超電勢增大。 在電鍍時，一般將需要 鍍層的零件作為陰極 (連接電源負(fù)極 )，而 用作鍍層的金屬 (如 NiCr合金、Au等 )作為陽極 (連接電源正極 )。 首 頁 末 頁 下一頁 上一頁 59 陽極氧化膜 （ 厚度可達(dá) 5～ 300μm ） 靠 近 基 體：純度較高的致密 Al2O3膜，厚度~?m， 稱阻擋層。 首 頁 末 頁 下一頁 上一頁 61 金屬的腐蝕與防止 當(dāng)金屬與周圍介質(zhì)接觸時，由于發(fā)生化學(xué)作用或電化學(xué)作用而引起的破壞叫做 金屬的腐蝕 。 首 頁 末 頁 下一頁 上一頁 63 化學(xué)腐蝕化學(xué)反應(yīng)例： 1)鋼鐵的高溫氧化 : F eO 2 7 4 0 K 7 4 0 KF e 3 O 4F e OC O 2F e O + C OH 2 OF e O + H 2高溫 高溫 致密 疏松，易龜裂，向縱深腐蝕 2)鋼的脫碳。測量腐蝕速率最直接的方法是經(jīng)典的失重法。 首 頁 末 頁 下一頁 上一頁 69 在接通電路后，腐蝕電池的電動勢比未接通電路前減小，這就使腐蝕電池的電流減小，因而降低了金屬的腐蝕速率。主要是在金屬的表面形成氧化膜或沉淀物。 利用電解裝臵 ,只要外加電壓足夠強(qiáng) ,就可使被保護(hù)的金屬不被腐蝕。負(fù)極上還原劑失電子進(jìn)行氧化反應(yīng)，正極上氧化劑得電子進(jìn)行還原反應(yīng)。燃料電池是通過電池的形式將燃燒能轉(zhuǎn)化為電能的一種裝置。陽極：若可溶性陽極則電極溶解。 金屬的防腐方法主要有改變組成法、保護(hù)層法、緩蝕劑法和陰極保護(hù)法。 。電化學(xué)腐蝕是在 (潮濕 )空氣、電解質(zhì)溶液或海水、河水環(huán)境中發(fā)生的，因而形成了腐蝕電池。超電勢總是正值。 化學(xué)電池 化學(xué)電池是利用自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的裝置。 原電池 氧化還原反應(yīng)方程式的配平。 首 頁 末 頁 下一頁 上一頁 72 (2)、 外加電流法 將被保護(hù)金屬與另一附加電極作為電解池的兩個電極。 :在腐蝕介質(zhì)中，加入少量能減小腐蝕速率的物質(zhì)以防止腐蝕的方法。穩(wěn)定電勢與溶液的成分、濃度、溫度、攪拌情況以及金屬表面狀態(tài)有關(guān)，且不服從能斯特方程式。 腐蝕液 {NaCl+K3[Fe(CN)6]+酚酞 } 滴在光滑 鐵片，中央變藍(lán)。如：鋼鐵的高溫氧化脫碳、石油或天然氣輸送管部件的腐蝕等。這樣就把固定的電鍍槽改變?yōu)椴还潭ㄐ螤畹拿藁ò?，從而擺脫了龐大的電鍍槽，使設(shè)備簡單而操作方便。當(dāng) Al2O3的生成速率大于溶解速率時，氧化膜就能順利地生長，并保持一定的厚度。 用惰性材料作電極時，電解 S Br、 Cl等簡單負(fù)離子的鹽溶液時，在陽極可以優(yōu)先析出 S、 Br2和 Cl2 用惰性陽極且溶液中存在復(fù)雜離子如SO42等時，由于其電極電勢比 φ ?(O2/OH)(可大于 )還要大，因而一般都是 OH首先被氧化而析出氧氣。 陰極 析出電勢降低 ，即 φ(析 ,陰 )=(φ陰 η )。此值 ()稱 實(shí)際分解電壓 E(實(shí) )。dm3Na2SO4溶液為例。 研究無污染電池和無害化處理是目前亟需解決的兩個方面 重金屬通過食物鏈后在人體內(nèi)聚積，就會對健康造成嚴(yán)重的危害。能量轉(zhuǎn)換率很高，理論上可達(dá)100％。充電時，兩極反應(yīng)為放電時的逆反應(yīng)。 它攜帶方便。 首 頁 末 頁 下一頁 上一頁 34 氧化還原反應(yīng)進(jìn)行程度的衡量 氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的程度也就是氧化還原反應(yīng)在達(dá)到平衡時，生成物相對濃度與反應(yīng)物相對濃度之比，可由氧化還原反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) K 的大小來衡量。dm3時，重鉻酸鉀溶液中的φ(Cr2O72/ Cr3+)值 V)10()10()(lg60 59 26145?????= ( ) 2 1 423 2727 32[ ( C r O ) / ] [ ( H ) / ]0 . 0 5 9 1 VC r O / C r l g6 [ ( C r ) / ]c c c ccc?? ???? ? ??? 注意： H+的位置 首 頁 末 頁 下一頁 上一頁 29 電極電勢在化學(xué)上的應(yīng)用 氧化劑和還原劑相對強(qiáng)弱的比較 已知 ?值大的氧化態(tài)物質(zhì)是強(qiáng)氧化劑； ?值小的還原態(tài)物質(zhì)是強(qiáng)還原劑。 解： 從附錄 8中可查得氧的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢： φ (O2/OH)= O2(g)+ 2H2O +4e 4OH(aq) ， 當(dāng) c(OH)= 如： Zn2++2e = Zn 與 2Zn2++4e = 2Zn φ 數(shù)值相同 (3) φ 代數(shù)值與半反應(yīng)的方向無關(guān)。 K+ Cl p(H2) =100kPa 首 頁 末 頁 下一頁 上一頁 17 附例 ： ZnH2在標(biāo)準(zhǔn)條件下組成電池， Zn為負(fù)極，在 25℃ 時測得電池的電動勢 E = 。 首 頁 末 頁 下一頁 上一頁 14 兩電極的 ?值大小 (高低 )不同，其差值即為電池的 電動勢 E。 ？ ∴ ΔrGm= nFE 或 ΔrGm = nFE abccccnFRTEE]/([]/([ln反應(yīng)物）產(chǎn)物）??是系統(tǒng)可用來做非體積功的那部分能量 ΔrGm 由于 1mol電子 所帶電量 首 頁 末 頁 下一頁 上一頁 12 2. 電池反應(yīng)的 K 與標(biāo)準(zhǔn)電動勢 E 的關(guān)系 而 ΔrGm = nFE 可得： RTn F EK ?lnV0 5 9 1 nEK ?當(dāng) T=： 以上討論可知，電化學(xué)方法實(shí)際上是熱力學(xué)方法的具體運(yùn)用。 首 頁 末 頁 下一頁 上一頁 8 ()Zn｜ ZnSO4(c1) CuSO4(c2)｜ Cu(+) (4) 任一自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可以組成一個原電池。因此將半電池又叫 電極 。 K+ 首 頁 末 頁 下一頁 上一頁 5 2 若干概念 (1)原電池是由兩個半電池組成的；半電池中的反應(yīng)就是半反應(yīng) ,即 電極反應(yīng) 。 又如 :Fe3+/Fe2+, O2/OH, Hg2Cl2/Hg, MnO4/Mn2+ 等。mol1 在原電池中 , 非體積功 w ′即為電功 we 從熱力學(xué)的化學(xué)反應(yīng)等溫式中，可得到下式： 上式稱為電動勢的能斯特 （ ） 方程 ,電動勢是強(qiáng)度性質(zhì) ,其值與反應(yīng)中化學(xué)計量數(shù)的選配無關(guān) 。用符號 :?(氧化態(tài) /還原態(tài) )表示。 標(biāo)準(zhǔn)氫電極裝置圖 /H H 電對： 2 ? 電極反應(yīng) ： ( ) V 000 . 0 /H H 2 ? ? ? ( ) g H 2e aq) ( H 2 2 ? ? ? 表示為： H+│H2(g)│ Pt 或 Pt│H2 (g)│ H+ 首 頁 末 頁 下一頁 上一頁 16 未知 φ 的測定 :標(biāo)準(zhǔn)氫電極與待測電極組成原電池后 ,測其電池反應(yīng)的 電動勢 E。 判斷氧化還原劑的相對強(qiáng)弱 首 頁 末 頁 下一頁 上一頁 22 (2) φ 代數(shù)值與電極反應(yīng)中化學(xué)計量數(shù)的選配無關(guān) φ 代數(shù)值是反映物質(zhì)得失電子傾向的大小，它與物質(zhì)的數(shù)量無關(guān)。 已知： p(O2)=