高中化學(xué)競賽_第14講_氧化還原反應(yīng)和原電池

1、氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)江蘇化學(xué)夏令營江蘇化學(xué)夏令營 電化學(xué)電化學(xué)是研究是研究電能和化學(xué)能電能和化學(xué)能之間相互轉(zhuǎn)化之間相互轉(zhuǎn)化及轉(zhuǎn)化過程中有關(guān)規(guī)律的科學(xué)。電化學(xué)工業(yè)及轉(zhuǎn)化過程中有關(guān)規(guī)律的科學(xué)。電化學(xué)工業(yè)已成為國民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。已成為國民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。 簡簡 介介 氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)是化學(xué)反應(yīng)中最重要的一類是化學(xué)反應(yīng)中最重要的一類, 反應(yīng)的基本特點是在反應(yīng)物之間發(fā)生反應(yīng)的基本特點是在反應(yīng)物之間發(fā)生電子的電子的傳遞傳遞，即反應(yīng)物的原子或離子發(fā)生氧化數(shù)的，即反應(yīng)物的原子或離子發(fā)生氧化數(shù)的改變改變 。二者的關(guān)系：二者的關(guān)系：電極反應(yīng)必為氧化或還原，電極反應(yīng)必為氧化或還

2、原，但總反應(yīng)不一定是氧化還原反應(yīng)。但總反應(yīng)不一定是氧化還原反應(yīng)。1.氧化與還原氧化與還原 氧化氧化本來是指物質(zhì)與氧化合，本來是指物質(zhì)與氧化合，還原還原是是指從氧化物中去掉氧恢復(fù)到未被氧化前指從氧化物中去掉氧恢復(fù)到未被氧化前的狀態(tài)的反應(yīng)。的狀態(tài)的反應(yīng)。 任何一個氧化還原反應(yīng)都可看作是兩任何一個氧化還原反應(yīng)都可看作是兩個半反應(yīng)之和。例如，銅的氧化反應(yīng)可個半反應(yīng)之和。例如，銅的氧化反應(yīng)可以看成是兩個半反應(yīng)的總和結(jié)果：以看成是兩個半反應(yīng)的總和結(jié)果：Cu(s)-2e- =Cu2+ O2(g)+2e- =O2-Cu+ O2=CuO一、氧化還原反應(yīng)1. 氧化與還原進(jìn)一步擴(kuò)展：完全的進(jìn)一步擴(kuò)展：完全的得失得失

3、部分的部分的偏偏移。移。當(dāng)電子云密度遠(yuǎn)離（靠近）一個原當(dāng)電子云密度遠(yuǎn)離（靠近）一個原子時，該原子即是氧化（還原）。子時，該原子即是氧化（還原）。金屬銅失去電子，變成銅離子，氧化數(shù)金屬銅失去電子，變成銅離子，氧化數(shù)升高，被氧化；氧得到電子，變成氧離升高，被氧化；氧得到電子，變成氧離子，氧化數(shù)降低，被還原。因此，氧化子，氧化數(shù)降低，被還原。因此，氧化和還原可定義為：和還原可定義為：氧化是失去電子，還原是得到電子。氧化是失去電子，還原是得到電子。它們總是同時相伴發(fā)生。它們總是同時相伴發(fā)生。一、氧化還原反應(yīng)1. 氧化與還原2. 氧化還原電對氧化還原電對 我們把一個還原型物種我們把一個還原型物種(電子給

4、體電子給體)和和一個氧化型物種一個氧化型物種(電子受體電子受體)稱為氧化還稱為氧化還原電對：原電對： 在書寫在書寫半反應(yīng)半反應(yīng)時，要把時，要把電對電對的氧化型的氧化型物種寫在左邊，還原型物種寫在右邊。物種寫在左邊，還原型物種寫在右邊。即寫成即寫成還原反應(yīng)還原反應(yīng)，與還原電極電勢相對與還原電極電勢相對應(yīng)應(yīng)。氧化型氧化型+ ze- 還原型還原型一、氧化還原反應(yīng)2. 氧化還原電對 對于對于Fe2，當(dāng)它作為還原劑和氧化劑物種，當(dāng)它作為還原劑和氧化劑物種時，書寫半反應(yīng)時分別出現(xiàn)在不同一側(cè)：時，書寫半反應(yīng)時分別出現(xiàn)在不同一側(cè)： Fe3+(aq)+e- Fe2+(aq) Fe2+(aq)+2e- Fe(s)

5、 還原劑和氧化劑之間的反應(yīng)是一個氧化還還原劑和氧化劑之間的反應(yīng)是一個氧化還原反應(yīng)原反應(yīng)。氧化劑氧化劑(O2)氧化其他物質(zhì)，它本氧化其他物質(zhì)，它本身得到電子被還原；還原劑身得到電子被還原；還原劑(Cu)還原其他還原其他物質(zhì)，它本身失去電子被氧化。物質(zhì)，它本身失去電子被氧化。Cu(s)-2e- =Cu2+ O2(g)+2e- =O2-一、氧化還原反應(yīng)2. 氧化還原電對 3. 元素的氧化數(shù)元素的氧化數(shù) 指某元素一個原子形式上所帶的電荷指某元素一個原子形式上所帶的電荷數(shù)，這種電荷數(shù)是假設(shè)把每個化學(xué)鍵中數(shù)，這種電荷數(shù)是假設(shè)把每個化學(xué)鍵中的電子指定給電負(fù)性更大的原子而求得的電子指定給電負(fù)性更大的原子而求得

6、（即將電子的（即將電子的“偏移偏移”近似為近似為“得得失失” ）。）。一、氧化還原反應(yīng)3. 元素的氧化數(shù)確定氧化數(shù)的一般原則是：確定氧化數(shù)的一般原則是： a. 任何形態(tài)的任何形態(tài)的單質(zhì)單質(zhì)中元素的氧化數(shù)等中元素的氧化數(shù)等于于零零。 b. 多原子分子中，所有原子的氧化數(shù)多原子分子中，所有原子的氧化數(shù)之和之和等于等于零零。 c. 單原子離子的氧化數(shù)等于它所帶的單原子離子的氧化數(shù)等于它所帶的電荷數(shù)。多原子離子中所有原子的氧化電荷數(shù)。多原子離子中所有原子的氧化數(shù)數(shù)之和之和等于該離子所帶的等于該離子所帶的電荷數(shù)電荷數(shù)。一、氧化還原反應(yīng)3. 元素的氧化數(shù) d. 在在共價共價化合物中，可按照元素電負(fù)化合物中

7、，可按照元素電負(fù)性的大小，把性的大小，把共用電子對歸屬共用電子對歸屬于電負(fù)性于電負(fù)性較大的那個原子，然后再由各原子的電較大的那個原子，然后再由各原子的電荷數(shù)確定它們的氧化數(shù)。荷數(shù)確定它們的氧化數(shù)。 e. 氫氫在化合物中的氧化數(shù)一般為在化合物中的氧化數(shù)一般為+1，但在金屬氫化物中，氫的氧化數(shù)為但在金屬氫化物中，氫的氧化數(shù)為-1。氧氧在化合物中的在化合物中的 氧化數(shù)一般為氧化數(shù)一般為-2，但在，但在過氧化物為過氧化物為-1, 在超氧化物中為在超氧化物中為-1/2（平（平均氧化數(shù)）。均氧化數(shù)）。 f. 氟氟在化合物中的氧化數(shù)皆為在化合物中的氧化數(shù)皆為-1 。 一、氧化還原反應(yīng)3. 元素的氧化數(shù)4.

8、氧化還原方程式的配平氧化還原方程式的配平 以高錳酸鉀和氯化鈉在硫酸溶液中的以高錳酸鉀和氯化鈉在硫酸溶液中的反應(yīng)為例，說明用反應(yīng)為例，說明用氧化數(shù)法氧化數(shù)法配平氧化還配平氧化還原反應(yīng)方程式的具體步驟。原反應(yīng)方程式的具體步驟。 a. 根據(jù)實驗根據(jù)實驗確定反應(yīng)物和產(chǎn)物確定反應(yīng)物和產(chǎn)物的化學(xué)的化學(xué)式：式：KMnO4+ NaCl + H2SO4 Cl2 +MnSO4+K2SO4+Na2SO4 + H2O一、氧化還原反應(yīng)4. 氧化還原方程式的配平 b.找出找出氧化數(shù)升高及降低氧化數(shù)升高及降低的元素。錳的元素。錳的氧化數(shù)降低的氧化數(shù)降低5；氯的氧化數(shù)升高；氯的氧化數(shù)升高1，氯，氯氣以雙原子分子的形式存在，氣

9、以雙原子分子的形式存在，NaCl的化的化學(xué)計量數(shù)至少應(yīng)為學(xué)計量數(shù)至少應(yīng)為2；KMnO4+NaCl+H2SO4Cl2+MnSO4+K2SO4+Na2SO4 氧化數(shù)降低氧化數(shù)降低5氧化數(shù)升高氧化數(shù)升高2+H2O一、氧化還原反應(yīng)4. 氧化還原方程式的配平 c. 計算氧化數(shù)降低與升高的計算氧化數(shù)降低與升高的最小公倍最小公倍數(shù)數(shù)（即使（即使電子得失數(shù)相等電子得失數(shù)相等），上述反），上述反應(yīng)式中應(yīng)式中5和和2的最小公倍數(shù)為的最小公倍數(shù)為10，可知，可知高錳酸鉀的系數(shù)為高錳酸鉀的系數(shù)為2，而氯氣的系數(shù)為，而氯氣的系數(shù)為5，氯化鈉的系數(shù)為，氯化鈉的系數(shù)為10:KMnO4+NaCl+H2SO4Cl2+MnSO4

10、+K2SO4+Na2SO4氧化數(shù)降低氧化數(shù)降低52氧化數(shù)升高氧化數(shù)升高25+H2O一、氧化還原反應(yīng)4. 氧化還原方程式的配平 d. 配平配平反應(yīng)前后反應(yīng)前后氧化數(shù)沒有變化氧化數(shù)沒有變化的原的原子數(shù)。子數(shù)。 e. 最后最后核對核對氧原子數(shù)。該等式兩邊氧原子數(shù)。該等式兩邊的氧原子數(shù)相等，說明方程式已配平。的氧原子數(shù)相等，說明方程式已配平。 2KMnO4+10NaCl+8H2SO4 =5Cl2+2MnSO4+K2SO4+5Na2SO4+8H2O一、氧化還原反應(yīng)4. 氧化還原方程式的配平二、原電池和電極二、原電池和電極1. 原電池原電池 在硫酸銅溶液中放入一片鋅，將發(fā)在硫酸銅溶液中放入一片鋅，將發(fā)生下

11、列氧化還原反應(yīng)：生下列氧化還原反應(yīng)： 這個反應(yīng)同時有熱量放出，這是這個反應(yīng)同時有熱量放出，這是化學(xué)化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苣苻D(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿慕Y(jié)果。的結(jié)果。 Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu這種裝置將這種裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成為電能化學(xué)能轉(zhuǎn)變成為電能，稱，稱原電池原電池。 KCl(aq)二、原電池和電極1.原電池這一反應(yīng)也可在下圖所示的裝置中進(jìn)行。這一反應(yīng)也可在下圖所示的裝置中進(jìn)行。 在兩電極上進(jìn)行的反應(yīng)分別是：在兩電極上進(jìn)行的反應(yīng)分別是： 負(fù)負(fù)極反應(yīng)：極反應(yīng)：Zn - 2e- = Zn2+ 氧化氧化反應(yīng)反應(yīng), 陽極陽極正正極反應(yīng)：極反應(yīng)：Cu2+ + 2e- = Cu 還原還原反應(yīng)，反應(yīng)，陰極陰極電

12、池反應(yīng)：電池反應(yīng)：Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu 自發(fā)自發(fā)二、原電池和電極1.原電池 正極和負(fù)極正極和負(fù)極：根據(jù)：根據(jù)電位高低電位高低來判斷，來判斷，電位高的為正極，低的為負(fù)極，電流電位高的為正極，低的為負(fù)極，電流方向由正極向負(fù)極，電子由負(fù)極向正方向由正極向負(fù)極，電子由負(fù)極向正極移動。極移動。 陰極和陽極陰極和陽極：根據(jù)：根據(jù)電極反應(yīng)電極反應(yīng)判斷，判斷，發(fā)生氧化反應(yīng)的為陽極，發(fā)生還原反發(fā)生氧化反應(yīng)的為陽極，發(fā)生還原反應(yīng)的為陰極。應(yīng)的為陰極。二、原電池和電極1.原電池2. 原電池的表示方法原電池的表示方法 原電池由兩個半電池組成，在上述銅原電池由兩個半電池組成，在上述銅鋅原電池中，燒

13、杯鋅原電池中，燒杯中的鋅和鋅鹽溶液中的鋅和鋅鹽溶液組成一個半電池，燒杯組成一個半電池，燒杯 中的銅和銅鹽中的銅和銅鹽溶液組成另一個半電池，兩個半電池用溶液組成另一個半電池，兩個半電池用鹽橋連接。為了方便，在電化學(xué)中通常鹽橋連接。為了方便，在電化學(xué)中通常表示為：表示為： Cu)L/mol1 (CuSO)L/mol1 (ZnSOZn44二、原電池和電極2.原電池的表示方法 負(fù)極在左負(fù)極在左，正極在右；，正極在右；b. 單垂線單垂線“”表示界面；表示界面；c. 雙垂線雙垂線“?”表示鹽橋；表示鹽橋；e. 標(biāo)注標(biāo)注所有影響電極電勢所有影響電極電勢（電動勢）的（電動勢）的因素因素，如物質(zhì)狀態(tài)，電解質(zhì)濃度

14、等。，如物質(zhì)狀態(tài)，電解質(zhì)濃度等。d. 標(biāo)注溫度和壓力；標(biāo)注溫度和壓力；原電池的表示的一般方法為：原電池的表示的一般方法為：二、原電池和電極2.原電池的表示方法3. 電極及電極種類電極及電極種類 原電池總是由原電池總是由兩個半電池兩個半電池組成，半組成，半電池又可稱為電池又可稱為電極電極。常見電極可分。常見電極可分為三大類：為三大類： 二、原電池和電極3.電極及電極種類第一類電極：第一類電極：金屬與其陽離子組成的電極金屬與其陽離子組成的電極氫電極氫電極氧電極氧電極鹵素電極鹵素電極汞齊電極汞齊電極 二、原電池和電極3.電極及電極種類二、原電池和電極3.電極及電極種類第二類又稱難溶鹽電極：第二類又稱

15、難溶鹽電極：二、原電池和電極3.電極及電極種類第三類又稱氧化第三類又稱氧化-還原電極：還原電極：二、原電池和電極3.電極及電極種類 書寫電極反應(yīng)和電池反應(yīng)時，應(yīng)注意書寫電極反應(yīng)和電池反應(yīng)時，應(yīng)注意物量物量和和電量電量的的同時平衡同時平衡。例如原電池：。例如原電池：(-) (Pt) I2(s)I-(a1)Fe3+(a2), Fe2+(a3) (Pt) (+) Fe3+(a2) + 2I-(a1) I2(s) + Fe2+(a3) 以下電池反應(yīng)是以下電池反應(yīng)是不正確不正確的：的： 而應(yīng)使兩半反應(yīng)中而應(yīng)使兩半反應(yīng)中得失電子數(shù)相同得失電子數(shù)相同(2)： 2Fe3+(a2) + 2I-(a1) I2(s

16、) + 2Fe2+(a3)二、原電池和電極3.電極及電極種類三、電極電勢及其應(yīng)用三、電極電勢及其應(yīng)用電流方向電流方向鋅鋅電極電極電勢較電極電極電勢較低低銅銅電極電極電勢較電極電極電勢較高高 (Cu2+/Cu) (Zn2+/Zn) 1. 電極電勢電極電勢 原電池中有電流，表明原電池有電位差原電池中有電流，表明原電池有電位差構(gòu)成兩電極的電位不等構(gòu)成兩電極的電位不等(電極電勢之差電極電勢之差)：E 0 = 0(+) 0 (-) = 0(Cu2+/Cu) 0 (Zn2+/Zn)原電池電動勢原電池電動勢等于兩電極的電極電勢之等于兩電極的電極電勢之差：差：E = (+) (-)= (Cu2+/Cu) (Z

17、n2+/Zn) 當(dāng)電極反應(yīng)中所涉及的物質(zhì)處于各當(dāng)電極反應(yīng)中所涉及的物質(zhì)處于各自的自的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時時(溶液溶液中各物質(zhì)的中各物質(zhì)的濃度濃度為為1個單位，個單位，氣體氣體的的壓力壓力為為1標(biāo)準(zhǔn)壓力，標(biāo)準(zhǔn)壓力，固體固體為為純純態(tài)態(tài))，此時電極電勢為，此時電極電勢為“標(biāo)準(zhǔn)電極電標(biāo)準(zhǔn)電極電勢勢”( 0 )。三、電極電勢及其應(yīng)用1.電極電勢 若能測出若能測出各電極的電極電勢各電極的電極電勢，即可計算任意兩電極構(gòu)成的原電池即可計算任意兩電極構(gòu)成的原電池的電動勢?？上?，單個電極的電勢的電動勢?？上В瑔蝹€電極的電勢值的絕對值無法測得。值的絕對值無法測得。 但在實際中，只要測得各個電但在實際中，只要測得各個電極

18、對于極對于同一基準(zhǔn)電極同一基準(zhǔn)電極的相對值，就的相對值，就可以計算出任意兩個電極所組成的可以計算出任意兩個電極所組成的電池的電動勢。（類似電池的電動勢。（類似“海拔海拔”）三、電極電勢及其應(yīng)用1.電極電勢2. 標(biāo)準(zhǔn)氫電極標(biāo)準(zhǔn)氫電極氫氣壓力為氫氣壓力為1標(biāo)準(zhǔn)壓力、溶液中標(biāo)準(zhǔn)壓力、溶液中H+活度活度為為1時的氫電極。時的氫電極。Pt|H2(p0)| H+ (a=1) 規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)氫規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)氫電極的電極電勢電極的電極電勢為為零零。三、電極電勢及其應(yīng)用2.標(biāo)準(zhǔn)氫電極3. 氫標(biāo)準(zhǔn)還原電極電勢氫標(biāo)準(zhǔn)還原電極電勢 規(guī)定規(guī)定：將標(biāo)準(zhǔn)氫電極作為負(fù)極，待：將標(biāo)準(zhǔn)氫電極作為負(fù)極，待測電極為測電極為正極正極（發(fā)生（發(fā)生還

19、原反應(yīng)還原反應(yīng)），組成），組成電池：電池：Pt|H2(p0)| H+ (a=1) | |待測電極待測電極此電池的電動勢即為待測電極的此電池的電動勢即為待測電極的氫標(biāo)準(zhǔn)氫標(biāo)準(zhǔn)還原電極電勢還原電極電勢。三、電極電勢及其應(yīng)用3. 氫標(biāo)準(zhǔn)還原電極電勢E 0 = 0(Cu2+/Cu) - 0( H+/H2) = +0.340 V 0(Cu2+/Cu) = 0.340 V正值，自發(fā)，說明銅電正值，自發(fā)，說明銅電極上比氫電極上更易極上比氫電極上更易發(fā)生還原反應(yīng)。發(fā)生還原反應(yīng)。H2比比Cu活潑活潑(還原性強(qiáng)還原性強(qiáng))。若為若為負(fù)值負(fù)值，？三、電極電勢及其應(yīng)用3. 氫標(biāo)準(zhǔn)還原電極電勢標(biāo)準(zhǔn)電極電勢表標(biāo)準(zhǔn)電極電勢表

20、三、電極電勢及其應(yīng)用3. 氫標(biāo)準(zhǔn)還原電極電勢二級標(biāo)準(zhǔn)電極二級標(biāo)準(zhǔn)電極氫電極使用不方便，用有確定電極電勢的甘汞電極作二級標(biāo)準(zhǔn)電極。Cl-(aCl-)|Hg2Cl2|HgHg2Cl2 + 2e 2Hg+2Cl-0.1 mol/L 0.337V 1.0 mol/L 0.2801VSat. 0.2412V三、電極電勢及其應(yīng)用3. 氫標(biāo)準(zhǔn)還原電極電勢三、電極電勢及其應(yīng)用3. 氫標(biāo)準(zhǔn)還原電極電勢AgAgCl電極電極AgCl + e Ag + Cl- 表示：表示：Cl- | AgCl | Ag三、電極電勢及其應(yīng)用3. 氫標(biāo)準(zhǔn)還原電極電勢對消法測電動勢對消法測電動勢i = 0，可逆，可逆三、電極電勢及其應(yīng)用3

21、. 氫標(biāo)準(zhǔn)還原電極電勢工作電源電位計檢流計標(biāo)準(zhǔn)電池待測電池三、電極電勢及其應(yīng)用3. 氫標(biāo)準(zhǔn)還原電極電勢電池反應(yīng)：(-) Cd(Hg)Cd2+Hg(l)+2e-(+)Hg2SO4(s)+2e-2Hg(l)+SO42-凈反應(yīng)：Hg2SO4(s)+Cd(Hg)(a)+8/3H2OCdSO48/3H2O(s)+Hg(l)三、電極電勢及其應(yīng)用3. 氫標(biāo)準(zhǔn)還原電極電勢4. 4. 外因?qū)﹄姌O電勢的影響外因?qū)﹄姌O電勢的影響-能斯特方程能斯特方程 :當(dāng)當(dāng)T298.15 K (25oC)時，可近似為：時，可近似為：lnGGRT 氧化型氧化型+ ze- 還原型還原型 = 0 -zFRTln還原型還原型氧化型氧化型G

22、z F GzF還原型還原型氧化型氧化型 = 0 -z0.0592lg還原型還原型氧化型氧化型三、電極電勢及其應(yīng)用4.能斯特方程應(yīng)用能斯特方程式時，注意：應(yīng)用能斯特方程式時，注意： 式中式中氧化型氧化型 、還原型還原型的濃度（活度）的濃度（活度）應(yīng)包括半反應(yīng)中的應(yīng)包括半反應(yīng)中的所有物質(zhì)所有物質(zhì)； 濃度（活度）上要有與計量數(shù)相同的濃度（活度）上要有與計量數(shù)相同的指數(shù)指數(shù)； 氣體氣體用壓力表示（活度用壓力表示（活度a = f / p0），），純固體、純固體、純液體純液體的濃度作為常數(shù)的濃度作為常數(shù) (活度活度a = 1)處理。處理。 = 0 +z0.0592lg氧化型氧化型還原型還原型三、電極電勢及

23、其應(yīng)用4.能斯特方程或者：或者：如對于如對于Fe3+ + eFe2+ 或電對或電對 Fe3+/Fe2+ 的的電極電勢電極電勢 (Fe3+/Fe2+) = 0(Fe3+/Fe2+) - (0.0592/1)lgc(Fe2+)/c(Fe3+)c(Fe3+)/c(Fe2+)的比值的比值改變，可使改變，可使 改變改變(-) Pt| Fe3+(0.001 M),Fe2+(1M) | | Fe3+(1M) ,Fe2+(0.001M)|Pt (+)0.3552 V = 0 -z0.0592lg還原型還原型氧化型氧化型三、電極電勢及其應(yīng)用4.能斯特方程MnO4-5e + 8H+ = Mn2+ + 4H2O 0

24、 + lg0.05925 MnO4 H+8Mn2+ AgCl(s) + e = Ag + Cl-(c)0lnAgClAgCla aRTFaCl0clnFRT三、電極電勢及其應(yīng)用4.能斯特方程 在銅鋅原電池銅電極中引入硫化物在銅鋅原電池銅電極中引入硫化物沉淀沉淀劑劑，由于，由于CuS難溶于水，導(dǎo)致其中銅難溶于水，導(dǎo)致其中銅離子濃離子濃度度降低，銅電極降低，銅電極電極電勢電極電勢減小，進(jìn)而使原電減小，進(jìn)而使原電池池電動勢電動勢減小，由電動勢的能斯特方程分析減小，由電動勢的能斯特方程分析可得到同樣的結(jié)論?？傻玫酵瑯拥慕Y(jié)論。 在原電池系統(tǒng)中引入在原電池系統(tǒng)中引入絡(luò)合劑絡(luò)合劑其作用與加入其作用與加入沉淀

25、劑相同，即都是通過影響某一沉淀劑相同，即都是通過影響某一離子的濃離子的濃度度而影響其而影響其電極電勢電極電勢，進(jìn)而影響所形成原電，進(jìn)而影響所形成原電池的池的電動勢電動勢。三、電極電勢及其應(yīng)用4.能斯特方程5. 電極電勢的應(yīng)用電極電勢的應(yīng)用(1) 判斷氧化劑、還原劑的相對強(qiáng)弱。判斷氧化劑、還原劑的相對強(qiáng)弱。 值越大，值越大，GG越負(fù)越負(fù)，發(fā)生還原反應(yīng)的發(fā)生還原反應(yīng)的趨勢越強(qiáng)趨勢越強(qiáng)，電對中氧化型物質(zhì)電對中氧化型物質(zhì)(氧化劑氧化劑)的氧的氧化能力越強(qiáng)，還原型物質(zhì)的還原能力越弱。化能力越強(qiáng)，還原型物質(zhì)的還原能力越弱。如如: Cu2+/Cu氧化型氧化型+ ze- 還原型還原型Gz F 三、電極電勢及其

26、應(yīng)用5.電極電勢的應(yīng)用 值越小，電對中還原型物質(zhì)值越小，電對中還原型物質(zhì)(還還原劑原劑 )的還原能力越強(qiáng)，氧化型物質(zhì)的的還原能力越強(qiáng)，氧化型物質(zhì)的氧化能力越弱。氧化能力越弱。 電極電勢越低，電對中還原型物質(zhì)電極電勢越低，電對中還原型物質(zhì)越容易被氧化；越容易被氧化；電極電勢越高，電對中電極電勢越高，電對中氧化型物質(zhì)越容易被還原氧化型物質(zhì)越容易被還原。(1) 判斷氧化劑、還原劑的相對強(qiáng)弱。判斷氧化劑、還原劑的相對強(qiáng)弱。Zn2+/Zn三、電極電勢及其應(yīng)用5.電極電勢的應(yīng)用 H2O2 +2H+ +2e = 2H2O 0 = 1.776V H2O2 中中O的價態(tài)由的價態(tài)由-1減小到減小到-2，被還原，被

27、還原, 是是氧化劑氧化劑 O2 +2H+ +2e = H2O2 0 = 0.595V O2 中中O的價態(tài)由的價態(tài)由0減小到減小到-1，是氧化劑；，是氧化劑；H2O2是是還原劑還原劑(態(tài)態(tài))判斷判斷H2O2的氧化性的氧化性用用。比。比Cu2+強(qiáng)強(qiáng)( 0 較大較大)。(2) 對既有氧化性又有還原性的物質(zhì)，應(yīng)對既有氧化性又有還原性的物質(zhì)，應(yīng)選用不同的電對的電極電勢選用不同的電對的電極電勢 判斷判斷H2O2的還原性的還原性用用。比。比Zn弱弱( 0 較大較大)。 三、電極電勢及其應(yīng)用5.電極電勢的應(yīng)用 0(+) 0(-) 反應(yīng)可自發(fā)反應(yīng)可自發(fā)(3) 氧化還原反應(yīng)對應(yīng)的原電池電動勢氧化還原反應(yīng)對應(yīng)的原電

28、池電動勢大于大于0，反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行。，反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行。即即 (+) (-) 反應(yīng)可自發(fā)反應(yīng)可自發(fā)E = (+) (-) 0 標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時GzEF 0三、電極電勢及其應(yīng)用5.電極電勢的應(yīng)用(4) 求化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)求化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù) z：電池反應(yīng)式中的電子轉(zhuǎn)移數(shù)：電池反應(yīng)式中的電子轉(zhuǎn)移數(shù) 0(+) 、 0(-)：電池中兩電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢：電池中兩電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢lnRTEKzF$rmlnGRTK $rmGzE F $E 0 = 0(+) 0 (-)三、電極電勢及其應(yīng)用5.電極電勢的應(yīng)用l找出所要求的常數(shù)是哪個找出所要求的常數(shù)是哪個反應(yīng)反應(yīng)的平的平衡常數(shù)衡常數(shù)l將該反應(yīng)設(shè)計成電池反

29、應(yīng)，確定將該反應(yīng)設(shè)計成電池反應(yīng)，確定兩兩電極反應(yīng)電極反應(yīng)l將兩電極組成電池，測量將兩電極組成電池，測量(或計算或計算)其其標(biāo)準(zhǔn)電動勢標(biāo)準(zhǔn)電動勢E0l由由E0求求K0三、電極電勢及其應(yīng)用5.電極電勢的應(yīng)用例例: 設(shè)計電池計算設(shè)計電池計算AgCl(s)的溶解度。的溶解度。AgCl(s) = Ag+ + Cl所求溶度積為下列反應(yīng)的平衡常數(shù)：所求溶度積為下列反應(yīng)的平衡常數(shù)：將該反應(yīng)設(shè)計為電池：將該反應(yīng)設(shè)計為電池：三、電極電勢及其應(yīng)用5.電極電勢的應(yīng)用lgK0= 0.577/0.0592 = 9.7466Kap= 1.81010() Ag|Ag+(1mol L-1)Cl(1mol L-1)|AgCl|A

30、g(+) 正極反應(yīng)正極反應(yīng) AgCl(s) + e- = Ag + Cl 負(fù)極反應(yīng)負(fù)極反應(yīng) Ag = Ag+ + e- 測得電池的電動勢測得電池的電動勢 E = E0 = 0.577VCl可換為可換為X電池反應(yīng)電池反應(yīng) AgCl(s) = Ag+ + ClAgCl(s)的溶解度：的溶解度：c = K1/2 = 1.34105 mol/L三、電極電勢及其應(yīng)用5.電極電勢的應(yīng)用 對于這類沉淀反應(yīng)，若將金屬離子設(shè)為對于這類沉淀反應(yīng)，若將金屬離子設(shè)為還原反應(yīng)，含有難溶鹽物質(zhì)的設(shè)為氧化反應(yīng)，還原反應(yīng)，含有難溶鹽物質(zhì)的設(shè)為氧化反應(yīng)，則則2222ClHgCl2HgHg2e2Hg2222ClHge2Cl2Hg

31、2組成電池為組成電池為Hg)m(Hg)m(Cl) s (ClHgHg222122lgK= -lgKsp = nE0/0.0592三、電極電勢及其應(yīng)用5.電極電勢的應(yīng)用b. 測中和反應(yīng)的平衡常數(shù)測中和反應(yīng)的平衡常數(shù)(K = 1/ KW, KW為為水的離子積水的離子積)：OHOHH2A. 用氫氣電極用氫氣電極Pt)p, g(H)m(H)m(OH)p, g(HPt2212正極反應(yīng)正極反應(yīng) 2H+ + 2e- H2 負(fù)極反應(yīng)負(fù)極反應(yīng) H2 + 2OH- - 2e- 2H2O總反應(yīng)總反應(yīng) 2H+ + 2OH- 2H2O三、電極電勢及其應(yīng)用5.電極電勢的應(yīng)用B. 用氧氣電極用氧氣電極Pt)p, g(O)m

32、(H)m(OH)p, g(OPt2212正極反應(yīng)正極反應(yīng) 4H+ + O2 + 4e- = 2H2O 負(fù)極反應(yīng)負(fù)極反應(yīng) 4OH- - 4e- = 2H2O + O2 總反應(yīng)總反應(yīng) 4H+ + 4OH- 4H2OA, B兩法求出的兩法求出的KW應(yīng)相同。應(yīng)相同。三、電極電勢及其應(yīng)用5.電極電勢的應(yīng)用 如果一種元素有幾種氧化態(tài)，就可形成如果一種元素有幾種氧化態(tài)，就可形成多種氧化還原電對。如鐵有多種氧化還原電對。如鐵有0，+2，+3和和+6等氧化態(tài)，因此就有下列幾種電對及相應(yīng)的等氧化態(tài)，因此就有下列幾種電對及相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢：標(biāo)準(zhǔn)電極電勢：6. 元素標(biāo)準(zhǔn)電極電勢圖及其應(yīng)用元素標(biāo)準(zhǔn)電極電勢圖及其應(yīng)用三

33、、電極電勢及其應(yīng)用6. 元素標(biāo)準(zhǔn)電極電勢圖 把同種元素不同氧化態(tài)間的標(biāo)準(zhǔn)電把同種元素不同氧化態(tài)間的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢按照氧化數(shù)由高到低的順序排成極電勢按照氧化數(shù)由高到低的順序排成圖解：圖解： 這種表示一種元素各種氧化態(tài)之間標(biāo)這種表示一種元素各種氧化態(tài)之間標(biāo)準(zhǔn)電極電勢關(guān)系的圖解叫做準(zhǔn)電極電勢關(guān)系的圖解叫做元素電勢圖元素電勢圖，又稱拉蒂默又稱拉蒂默(Latimer)圖。圖。FeFeO42-Fe3+2.20V0.771VFe2+-0.447V0.037V三、電極電勢及其應(yīng)用6. 元素標(biāo)準(zhǔn)電極電勢圖 以錳在酸性以錳在酸性(pH0)和堿性和堿性(pH14)介介質(zhì)中的電勢圖為例：質(zhì)中的電勢圖為例： (1) 判斷

34、氧化劑的強(qiáng)弱判斷氧化劑的強(qiáng)弱酸性溶液酸性溶液1.679V1.507V1.224VMnO4-MnO42-MnO2Mn3+Mn2+0.558V2.24V0.907V1.541VMn-1.185V三、電極電勢及其應(yīng)用6. 元素標(biāo)準(zhǔn)電極電勢圖 堿性溶液堿性溶液-0.045VMnO4-MnO42-MnO2Mn(OH)3Mn(OH)20.558V0.60V-0.2V0.15V0.595VMn-1.55V 電極電勢越低，低價態(tài)的物質(zhì)電極電勢越低，低價態(tài)的物質(zhì)越容易被氧化；越容易被氧化；電極電勢越高，高電極電勢越高，高價態(tài)的物質(zhì)越容易被還原。價態(tài)的物質(zhì)越容易被還原。三、電極電勢及其應(yīng)用6. 元素標(biāo)準(zhǔn)電極電勢圖

35、 (2) 判斷是否發(fā)生歧化反應(yīng)判斷是否發(fā)生歧化反應(yīng) 歧化反應(yīng)是指元素本身發(fā)生氧化還原歧化反應(yīng)是指元素本身發(fā)生氧化還原反應(yīng)。根據(jù)元素電勢圖可判斷能否發(fā)生反應(yīng)。根據(jù)元素電勢圖可判斷能否發(fā)生歧化反應(yīng)，一般來說，對于：歧化反應(yīng)，一般來說，對于：左左右右即能發(fā)生歧化反應(yīng)。即能發(fā)生歧化反應(yīng)。 0左左 0右右ABC 0右右 0左左三、電極電勢及其應(yīng)用6. 元素標(biāo)準(zhǔn)電極電勢圖 例如根據(jù)錳的電勢圖可以判斷，在酸例如根據(jù)錳的電勢圖可以判斷，在酸性溶液中性溶液中MnO4 2-可以發(fā)生歧化反應(yīng)：可以發(fā)生歧化反應(yīng)： 在堿性溶液中在堿性溶液中Mn(OH)3可發(fā)生歧化可發(fā)生歧化反應(yīng)：反應(yīng)：3MnO42-+4H+=2MnO4

36、-+MnO2+2H2O2Mn(OH)3 = Mn(OH)2+MnO2+2H2O三、電極電勢及其應(yīng)用6. 元素標(biāo)準(zhǔn)電極電勢圖 (3) 從相鄰電對的電極電勢求另一電從相鄰電對的電極電勢求另一電對的電極電勢：對的電極電勢：例如，在堿性溶液中溴的電極電勢：例如，在堿性溶液中溴的電極電勢：0.54V0.45V1.066VBrO3-BrO-Br2Br-？電對電對BrO3-/Br-的半反應(yīng)：的半反應(yīng)：BrO3-+3H2O 6e- Br-+ 6OH- 0(BrO3-/Br-)=(40.54)+(10.45)+(11.066)6V 0.61V三、電極電勢及其應(yīng)用6. 元素標(biāo)準(zhǔn)電極電勢圖同一種金屬同一種金屬CuC

37、u，找出其不同的氧化態(tài)，找出其不同的氧化態(tài)CuCu+ +和和CuCu2+2+的標(biāo)準(zhǔn)還原電極電勢之間的關(guān)系。的標(biāo)準(zhǔn)還原電極電勢之間的關(guān)系。解：2+r,1+r,22+r,3(1) Cu2Cu(s) ; 2(2) CuCu(s) ; (1)(2)(3)(3) CuCu ; mmmeGFeGFeGF 112233$因為r,3r,1r,2mmmGGG $帶入 與 的關(guān)系式得:rmG$2312$z z 間的加減關(guān)系間的加減關(guān)系三、電極電勢及其應(yīng)用6. 元素標(biāo)準(zhǔn)電極電勢圖1. 電解池電解池負(fù)極負(fù)極：Cu22e Cu，發(fā)生還原反應(yīng)，為發(fā)生還原反應(yīng)，為陰極陰極；正極：正極：4OH4e 2H2OO2，發(fā)生氧化反應(yīng)

38、，為陽極。發(fā)生氧化反應(yīng)，為陽極。 四、電解及電鍍1.電解池 2. 電解過程法拉第定律電解過程法拉第定律（1）電極上發(fā)生化學(xué)變化的物質(zhì)的量與）電極上發(fā)生化學(xué)變化的物質(zhì)的量與通人的電量成正比通人的電量成正比;（2）若幾個電解池）若幾個電解池串聯(lián)串聯(lián), 各電解池發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)的量相同各電解池發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)的量相同（z相同時）。相同時）。本質(zhì)：本質(zhì)：各電極反應(yīng)的各電極反應(yīng)的得失電子數(shù)得失電子數(shù)及電路及電路中中通過的電子數(shù)通過的電子數(shù)(電量電量)必然都相等必然都相等。即：即：QneF = nzF法拉第常數(shù)法拉第常數(shù)F：一摩爾電子所帶電量的：一摩爾電子所帶電量的絕對值絕對值(約約96500Cmol1) 四

39、、電解及電鍍2. 電解過程法拉第定律 指電解過程中析出一定數(shù)量的某物質(zhì)指電解過程中析出一定數(shù)量的某物質(zhì)理論所需電量（電流）與實際消耗電量理論所需電量（電流）與實際消耗電量（電流）之比。（電流）之比。 3. 電流效率（電能效率）電流效率（電能效率）四、電解及電鍍3.電流效率 4.分解電壓分解電壓 使用Pt電極電解H2O，加入中性鹽或酸等用來導(dǎo)電，實驗裝置如圖所示。逐漸增加外加電壓，由安培計G和伏特計V分別測定線路中的電流強(qiáng)度I 和電壓E，畫出I-E曲線。四、電解及電鍍4.分解電壓外加電壓很小時，幾乎無電流通過，陰、陽極上無H2氣和氧氣放出。隨著E的增大，電極表面產(chǎn)生少量氫氣和氧氣，但壓力低于大氣

40、壓，無法逸出。所產(chǎn)生的氫氣和氧氣構(gòu)成了原電池，外加電壓必須克服這反電動勢，繼續(xù)增加電壓，I 有少許增加，如圖中1-2段。四、電解及電鍍4.分解電壓當(dāng)外壓增至2-3段，氫氣和氧氣的壓力等于大氣壓力，呈氣泡逸出，反電動勢達(dá)極大值 Eb,max。再增加電壓，使I 迅速增加。將直線外延至I =0處，得E(分解)值，這是使電解池不斷工作所必需外加的最小電壓，稱為分解電壓。四、電解及電鍍4.分解電壓 電解質(zhì)溶液發(fā)生電解時所必須加的最電解質(zhì)溶液發(fā)生電解時所必須加的最小電壓，稱為分解電壓。產(chǎn)生的小電壓，稱為分解電壓。產(chǎn)生的原因原因：電解反應(yīng)（以酸介質(zhì)為例）：電解反應(yīng)（以酸介質(zhì)為例）：4H+(aq) + 4e-

41、 2H2(g)2H2O(l) 4H+(aq) + O2(g) + 4e-總反應(yīng)：總反應(yīng)： 2H2O(l) 2H2(g) + O2(g) 電解產(chǎn)物可構(gòu)成如下電池：電解產(chǎn)物可構(gòu)成如下電池：PtH2(p0) H2SO4(1molL-1) O2(p0）Pt四、電解及電鍍4.分解電壓是電解反應(yīng)的是電解反應(yīng)的逆過程逆過程，電動勢與外加電，電動勢與外加電壓方向相反。要使電解順利地進(jìn)行，外壓方向相反。要使電解順利地進(jìn)行，外加電壓必須克服這一相反方向的電動勢。加電壓必須克服這一相反方向的電動勢。因此，理論上的分解電壓可通過原電池因此，理論上的分解電壓可通過原電池電動勢計算出來電動勢計算出來(p0下約為下約為1.

42、23V)。2H2(g) 4H+(aq) +4e-此電池反應(yīng)為：此電池反應(yīng)為：4H+(aq) + O2(g) + 4e- 2H2O(l) 總反應(yīng)：總反應(yīng)： 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) 四、電解及電鍍4.分解電壓 實際實際 測得的分解電壓是測得的分解電壓是1.67 V，比理，比理論分解電壓高很多，這種現(xiàn)象稱為論分解電壓高很多，這種現(xiàn)象稱為極化極化作用。作用。四、電解及電鍍4.分解電壓 電解產(chǎn)物的判別：電解時若陽極和陰電解產(chǎn)物的判別：電解時若陽極和陰極可能發(fā)生多種反應(yīng)，則極可能發(fā)生多種反應(yīng)，則陽極優(yōu)先析出陽極優(yōu)先析出析出電勢低的物質(zhì)析出電勢低的物質(zhì)；陰極優(yōu)先析出析出陰極優(yōu)先析出析出

43、電勢高的物質(zhì)電勢高的物質(zhì)。即所需。即所需分解電壓小分解電壓小的反的反應(yīng)應(yīng)先先發(fā)生。發(fā)生。 極化作用是指實際極化作用是指實際析出電勢析出電勢偏離理論偏離理論析出電勢的現(xiàn)象。一般來說，析出固體析出電勢的現(xiàn)象。一般來說，析出固體極化作用很??；而析出極化作用很小；而析出氣體氣體的極化作用的極化作用很大。很大。5.極化作用及電解產(chǎn)物的判別極化作用及電解產(chǎn)物的判別四、電解及電鍍5.極化作用及電解產(chǎn)物的判別lnaRTzFa還原態(tài)氧化態(tài)$氧化態(tài)+ ze-還原態(tài)陰極：由于濃差極化，使a氧化態(tài)減?。ɑ?a還原態(tài)增大），所以減小。所以更難發(fā)生還原反應(yīng)。陽極：由于發(fā)生濃差極化，使a還原態(tài)減小（或 a氧化態(tài)增大），所以

44、 增大，所以更難發(fā)生氧化反應(yīng)。極化方向：極化方向：四、電解及電鍍5.極化作用及電解產(chǎn)物的判別四、電解及電鍍5.極化作用及電解產(chǎn)物的判別 在某一電流密度下，實際發(fā)生電解的電極電勢與平衡電極電勢之間的差值稱為超電勢。 為了使超電勢都是正值，把陰極超電勢和陽極超電勢分別定義為： ()陰 (,) (,)(,)(,() EEEE陰不可逆陽不平可逆陽陰陽陰 平 陽極上由于超電勢使電極電勢變大，陰極上由于超電勢使電極電勢變小。 四、電解及電鍍5.極化作用及電解產(chǎn)物的判別四、電解及電鍍5.極化作用及電解產(chǎn)物的判別四、電解及電鍍5.極化作用及電解產(chǎn)物的判別 金屬在電極上析出時超電勢很小，通?？珊雎圆挥?。而氣體，

45、特別是氫氣和氧氣，超電勢值較大。 影響超電勢的因素很多，如電極材料、電極表面狀態(tài)、電流密度、溫度、電解質(zhì)的性質(zhì)、濃度及溶液中的雜質(zhì)等。四、電解及電鍍5.極化作用及電解產(chǎn)物的判別 氫氣在幾種電極上的超電勢如圖所示?？梢娫谑凸炔牧仙?，超電勢很大，而在金屬Pt，特別是鍍了鉑黑的鉑電極上，超電勢很小，所以標(biāo)準(zhǔn)氫電極中的鉑電極要鍍上鉑黑。四、電解及電鍍5.極化作用及電解產(chǎn)物的判別6.電鍍電鍍 電鍍是電解的實際應(yīng)用的一種，電鍍電鍍是電解的實際應(yīng)用的一種，電鍍的典型應(yīng)用主要有以下幾種：的典型應(yīng)用主要有以下幾種：金屬的電鍍：防腐及增加機(jī)械強(qiáng)度等；金屬的電鍍：防腐及增加機(jī)械強(qiáng)度等；鋁及其合金的電化學(xué)氧化及

46、表面著色；鋁及其合金的電化學(xué)氧化及表面著色；塑料電鍍塑料電鍍 四、電解及電鍍6.電鍍五、金屬的電化學(xué)腐蝕與防腐五、金屬的電化學(xué)腐蝕與防腐 金屬表面與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)及電化金屬表面與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)及電化學(xué)作用而遭受破壞，叫做金屬腐蝕。金學(xué)作用而遭受破壞，叫做金屬腐蝕。金屬表面與介質(zhì)如氣體或非電解質(zhì)液體等屬表面與介質(zhì)如氣體或非電解質(zhì)液體等因發(fā)生化學(xué)作用因發(fā)生化學(xué)作用 而引起的腐蝕，叫做而引起的腐蝕，叫做化化學(xué)腐蝕學(xué)腐蝕，化學(xué)腐蝕作用進(jìn)行時沒有電流，化學(xué)腐蝕作用進(jìn)行時沒有電流產(chǎn)生。金屬表面與介質(zhì)如潮濕空氣、電產(chǎn)生。金屬表面與介質(zhì)如潮濕空氣、電解質(zhì)溶液等因發(fā)生電化學(xué)作用而引起的解質(zhì)溶液等因發(fā)生電化學(xué)

47、作用而引起的腐蝕，叫做腐蝕，叫做電化學(xué)電化學(xué) 腐蝕。腐蝕。1.金屬的電化學(xué)腐蝕金屬的電化學(xué)腐蝕2. 電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生原因電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生原因 當(dāng)兩種金屬或者兩種不同的金屬制成當(dāng)兩種金屬或者兩種不同的金屬制成的物體相接觸，同時又與其他介質(zhì)的物體相接觸，同時又與其他介質(zhì)(如潮如潮濕空氣、其他潮濕氣體、水或電解質(zhì)溶濕空氣、其他潮濕氣體、水或電解質(zhì)溶液等液等)相接觸時，就形成了一個相接觸時，就形成了一個原電池原電池，進(jìn)行原電池的電化學(xué)作用。進(jìn)行原電池的電化學(xué)作用。五、金屬的電化學(xué)腐蝕與防腐2.電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生原因銅板上的鐵鉚釘為什么特別容易生銹？五、金屬的電化學(xué)腐蝕與防腐2.電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生原因帶有鐵鉚釘?shù)你~

48、板若暴露在空氣中，表面被帶有鐵鉚釘?shù)你~板若暴露在空氣中，表面被潮濕空氣或雨水浸潤，空氣中的潮濕空氣或雨水浸潤，空氣中的CO2、SO2和海邊空氣中的和海邊空氣中的NaCl溶解其中，形成溶解其中，形成電解質(zhì)溶液，這樣組成了原電池，電解質(zhì)溶液，這樣組成了原電池，銅作陰銅作陰極極，鐵作陽極，鐵作陽極，所以鐵很快腐蝕形成鐵銹。所以鐵很快腐蝕形成鐵銹。五、金屬的電化學(xué)腐蝕與防腐2.電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生原因鐵銹的組成：鐵在酸性介質(zhì)中只能氧化成二價鐵：鐵在酸性介質(zhì)中只能氧化成二價鐵：Fe Fe2+ + e二價鐵被空氣中的氧氣氧化成三價鐵，三價二價鐵被空氣中的氧氣氧化成三價鐵，三價鐵在水溶液中生成鐵在水溶液中生成Fe

49、(OH)Fe(OH)3 3 沉淀，沉淀， Fe(OH)Fe(OH)3 3 又可能部分失水生成又可能部分失水生成FeFe2 2O O3 3所以鐵銹是一個由Fe、Fe、Fe(OH)3、Fe2O3 等化合物組成的疏松的混雜物質(zhì)。五、金屬的電化學(xué)腐蝕與防腐2.電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生原因3. 析氫腐蝕與吸（耗）氧腐蝕析氫腐蝕與吸（耗）氧腐蝕陽極上陽極上Fe發(fā)生氧化作用：發(fā)生氧化作用： 陰極發(fā)生的反應(yīng)可能是氫離子被還原陰極發(fā)生的反應(yīng)可能是氫離子被還原成成H2析出：析出：陰極發(fā)生該種反應(yīng)稱為陰極發(fā)生該種反應(yīng)稱為析氫腐蝕析氫腐蝕。Fe 2e- = Fe2+2H+ +2e- = H2(g)五、金屬的電化學(xué)腐蝕與防腐3.

50、析氫腐蝕與耗氧腐蝕 另一種反應(yīng)可能是大氣中的氧氣在陰另一種反應(yīng)可能是大氣中的氧氣在陰極上取得電子，在電極上發(fā)生還原反應(yīng)：極上取得電子，在電極上發(fā)生還原反應(yīng)：陰極發(fā)生該種反應(yīng)稱為陰極發(fā)生該種反應(yīng)稱為吸（耗）氧腐蝕吸（耗）氧腐蝕。 由于氧氣的電極電勢比氫氣更正，說由于氧氣的電極電勢比氫氣更正，說明有氧氣存在時腐蝕更嚴(yán)重。明有氧氣存在時腐蝕更嚴(yán)重。O2(g)+4H+(aq)+4e- = 2H2O(l)五、金屬的電化學(xué)腐蝕與防腐3.析氫腐蝕與耗氧腐蝕 Fe2與溶液中的與溶液中的OH結(jié)合，生成氫氧結(jié)合，生成氫氧化亞鐵化亞鐵Fe(OH)2，然后又和潮濕空氣中，然后又和潮濕空氣中水分和水分和 氧發(fā)生作用，最

51、后生成鐵銹：氧發(fā)生作用，最后生成鐵銹： 金屬的電化學(xué)腐蝕，實際上是形成了金屬的電化學(xué)腐蝕，實際上是形成了許多微電池，它和前面所述的原電池，許多微電池，它和前面所述的原電池，并沒有本質(zhì)上的區(qū)別。并沒有本質(zhì)上的區(qū)別。4Fe(OH)2+2H2O+O2 = 4Fe(OH)3五、金屬的電化學(xué)腐蝕與防腐3.析氫腐蝕與耗氧腐蝕4. 金屬的防腐金屬的防腐常用的有下列幾種方法：常用的有下列幾種方法： 非金屬保護(hù)層非金屬保護(hù)層 金屬保護(hù)層金屬保護(hù)層 陽極保護(hù)層陽極保護(hù)層 陰極保護(hù)層陰極保護(hù)層電化學(xué)保護(hù)電化學(xué)保護(hù) 保護(hù)器保護(hù)保護(hù)器保護(hù) 陰極電保護(hù)陰極電保護(hù) 陽極電保護(hù)陽極電保護(hù)加緩蝕劑保護(hù)加緩蝕劑保護(hù)五、金屬的電化

52、學(xué)腐蝕與防腐4.金屬的防腐1. 一次電池一次電池普通鋅錳電池普通鋅錳電池鋅筒鋅筒石墨棒石墨棒MnO2和和C普通鋅普通鋅- -錳干電池的結(jié)構(gòu)錳干電池的結(jié)構(gòu)NH4Cl、ZnCl2 和和 H2O等等負(fù)極負(fù)極正極正極電池反應(yīng)：電池反應(yīng)：（Zn）：）：Zn 2e- = Zn 2+（MnO2和和C）：）：MnO2(s)+2NH4+(aq)+2e- = Mn2O3(s)+2NH3+H2OZn+MnO2(s)+ 2NH4+(aq) = Zn 2+ + Mn2O3(s)+2NH3+H2O 六、常見化學(xué)電源六、常見化學(xué)電源堿性鋅堿性鋅-錳干電池錳干電池負(fù)極：負(fù)極：正極：正極：電池反應(yīng)：電池反應(yīng)：電解質(zhì)：電解質(zhì)：KOHZnMnO2Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2堿性電池堿性電池 六、常見化學(xué)電源1.一次電池 在電池制作過程在電池制作過程中，為了使電池放電中，為了使電池放電速度快、電位穩(wěn)定，速度快、電位穩(wěn)定，常常在電池中加入汞、常常在電池中加入汞