化學(xué)電源與金屬防腐復(fù)習(xí)

1、一、化學(xué)電源一、化學(xué)電源 化學(xué)電池的分類 一次電池（干電池）：活性物質(zhì)消耗到一定程度，就不能使用； 二次電池（充電電池或蓄電池）：放電后可以再充電使活性物質(zhì)獲得再生； 燃料電池：一種連續(xù)將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池。衡量電池優(yōu)劣的指標(biāo) 比能量：電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少，符號(Ah)/kg ,(Ah)/L 比功率：電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大小，符號W/kg ,W/L 儲存時(shí)間：電池的儲存時(shí)間的長短除特殊情況外，質(zhì)量輕、體積小而輸出電能多、功率大、儲存時(shí)間長的電池，更適合使用者的需要。一次電池 普通鋅錳干電池：活性物質(zhì)為NH4Cl和淀粉糊作電解質(zhì)，還填

2、有MnO2 和炭黑。電極反應(yīng)式：負(fù) 極：Zn - 2eZn2+正 極：2NH4+ + 2e+2MnO2 Mn2O3+ 2NH3 H2O總反應(yīng)：Zn + 2NH4+ +2MnO2 Zn2+ +Mn2O3+ 2NH3 H2O 堿性鋅錳干電池：活性物質(zhì)為KOH和淀粉糊作電解質(zhì)，還填有MnO2 和炭黑。電極反應(yīng)式：負(fù) 極：Zn - 2e + 2OH- Zn(OH)2正 極：2MnO2 + 2e+ 2H2O 2MnOOH + 2OH-總反應(yīng)：Zn + 2MnO2 + 2H2O 2MnOOH + Zn(OH)2二次電池 鉛蓄電池：其電池反應(yīng)可以正向和逆向進(jìn)行蓄電池放電時(shí)為自發(fā)電池，充電時(shí)為電解池充電后電池

3、容量得到恢復(fù)，充放電次數(shù)可達(dá)千百次 。放電時(shí)電極反應(yīng)式：負(fù) 極：Pb + SO42- -2e-PbSO4正 極：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-PbSO4 + 2H2O總反應(yīng)：Pb + PbO2 + 2H2SO42PbSO4 + 2H2O充電時(shí)電極反應(yīng)式與放電時(shí)電極反應(yīng)式相反，所以可以把上述反應(yīng)寫成一個(gè)可逆反應(yīng)式：Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O充電放電燃料電池 一種連續(xù)將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池。電池的電極本身不電池的電極本身不包含活性物質(zhì)，只是一個(gè)催化轉(zhuǎn)化元件。包含活性物質(zhì)，只是一個(gè)催化轉(zhuǎn)化元件。工作時(shí)，燃料和氧化劑連續(xù)地

4、由外部供給，在電極上不斷地進(jìn)行反應(yīng)，生成物不斷地被排除，于是電池就連續(xù)不斷地提供電能。清潔、能量轉(zhuǎn)換率高的特點(diǎn)。燃料電池燃料電池(1)氫氧燃料電池氫氧燃料電池一種高效低污染的新型電池。用酸性電解質(zhì)時(shí)：用酸性電解質(zhì)時(shí)：負(fù)極：負(fù)極：正極：正極：總反應(yīng)：總反應(yīng)：H2 O2=H2O。用用NaOH等堿性溶液時(shí)：等堿性溶液時(shí)：負(fù)極：負(fù)極：正極：正極：總反應(yīng)：總反應(yīng)：H2 O2=H2O。H22e=2HH22OH2e=2H2O (2)CH4燃料電池：電解質(zhì)為燃料電池：電解質(zhì)為KOH負(fù)極：負(fù)極：正極：正極：總反應(yīng)：總反應(yīng)：CH42O22KOH=K2CO33H2O。延伸：延伸：(1)燃燃料電池的電極不參與反應(yīng)，有

5、很強(qiáng)料電池的電極不參與反應(yīng)，有很強(qiáng)的催化活性，起導(dǎo)電作用。的催化活性，起導(dǎo)電作用。(2)燃料電池在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)的是燃料燃料電池在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)的是燃料(如如H2、CH4、CH3OH等等)在正極上參與反應(yīng)的在正極上參與反應(yīng)的是空氣或氧氣電解質(zhì)溶液一般是是空氣或氧氣電解質(zhì)溶液一般是KOH溶液。溶液。(3)書寫電極反應(yīng)方程式時(shí)：酸性條件下可用書寫電極反應(yīng)方程式時(shí)：酸性條件下可用H和和H2O配平；堿性條件可用配平；堿性條件可用OH和和H2O配平。配平。2O24H2O8e=8OH二、金屬的防腐1、2、金屬陽離子金屬陽離子失失e-氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)金屬腐蝕的類型金屬腐蝕的類型化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕電化腐

6、蝕電化腐蝕析氫腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕吸氧腐蝕（常見普遍）（常見普遍）金屬原子金屬原子金屬腐蝕的本質(zhì)：金屬腐蝕的本質(zhì)：3、金屬腐蝕：金屬腐蝕： 金屬（或合金）跟周圍接觸到的氣體（或液體）金屬（或合金）跟周圍接觸到的氣體（或液體）反應(yīng)而腐蝕損耗的過程。反應(yīng)而腐蝕損耗的過程。一、金屬的腐蝕一、金屬的腐蝕 金屬的化學(xué)腐蝕：金屬跟接觸到的物質(zhì)直接金屬的化學(xué)腐蝕：金屬跟接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。在生產(chǎn)和日常生活中比較普遍而且危害較大的在生產(chǎn)和日常生活中比較普遍而且危害較大的是電化學(xué)腐蝕。一般情況下兩種腐蝕同時(shí)發(fā)生，是電化學(xué)腐蝕。一般情況下兩種腐蝕同時(shí)發(fā)生，只是電化學(xué)

7、腐蝕較為普遍且速率較快。只是電化學(xué)腐蝕較為普遍且速率較快。 電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕 ：不純的金屬或合金與電解質(zhì)：不純的金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸，會發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金溶液接觸，會發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失電子被氧化的腐蝕。屬失電子被氧化的腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕與電化腐蝕的比較化學(xué)腐蝕與電化腐蝕的比較:化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕電化腐蝕電化腐蝕條件條件現(xiàn)象現(xiàn)象本質(zhì)本質(zhì)聯(lián)系聯(lián)系金屬跟非金屬單質(zhì)直金屬跟非金屬單質(zhì)直接接觸接接觸不純金屬或合金不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸跟電解質(zhì)溶液接觸無電流產(chǎn)生無電流產(chǎn)生有有微弱電流微弱電流產(chǎn)生產(chǎn)生金屬被氧化金屬被氧化較活潑金屬被氧化較活潑金屬被氧化兩者往往同時(shí)發(fā)生，電

8、化腐蝕更普遍兩者往往同時(shí)發(fā)生，電化腐蝕更普遍鋼鐵的鋼鐵的析氫腐蝕析氫腐蝕示意示意圖圖鋼鐵的鋼鐵的吸氧腐蝕吸氧腐蝕示意示意圖圖4.鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較Fe2O3 nH2O（鐵銹鐵銹）通常兩種腐蝕同時(shí)存在，但以后者更普遍。通常兩種腐蝕同時(shí)存在，但以后者更普遍。析氫腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕吸氧腐蝕條件條件水膜呈水膜呈酸性酸性。水膜呈水膜呈中性中性或或酸性很弱酸性很弱。電極反應(yīng)電極反應(yīng)負(fù)極負(fù)極Fe(- )Fe-2e=Fe2+2Fe-4e=2Fe2+正極正極C(+)2H2O + 2e = H2+2OH O2+2H2O+4e=4OH-總反應(yīng)總反應(yīng):Fe + 2 H2O =

9、Fe(OH)2+ H2 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3聯(lián)系聯(lián)系原理原理 ：形成原電池反應(yīng)時(shí)，讓形成原電池反應(yīng)時(shí)，讓被保護(hù)金屬被保護(hù)金屬做做正正極極，不反應(yīng)，起到保護(hù)作用；而，不反應(yīng)，起到保護(hù)作用；而活潑金活潑金屬反應(yīng)受到腐蝕屬反應(yīng)受到腐蝕。1.1.犧牲陽極保護(hù)法犧牲陽極保護(hù)法二、金屬的電化學(xué)保護(hù)二、金屬的電化學(xué)保護(hù) 犧牲陽極犧牲陽極的的陰極保護(hù)法陰極保護(hù)法示意圖示意圖2.2.外加電流法外加電流法 將將被保護(hù)金屬被保護(hù)金屬與另一與另一附加電極附加電極作為電解池的作為電解池的兩個(gè)極，使兩個(gè)極，使被保護(hù)的金屬被保護(hù)的金屬作為作為陰極陰極，在外加直流，在外加直流電的作用下使陰極得到保護(hù)。此法主要用于防止電的作用下使陰極得到保護(hù)。此法主要用于防止土壤、海水及水中金屬設(shè)備的腐蝕。土壤、海水及水中金屬設(shè)備的腐蝕。輔助陽極輔助陽