大學(xué)普通化學(xué)第六版第4章精品課件

1、首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)1電化學(xué)與金屬腐蝕電化學(xué)與金屬腐蝕第4章首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)2目錄目錄4.1 4.1 原電池原電池4.3 4.3 電極電勢(shì)在化學(xué)上的應(yīng)用電極電勢(shì)在化學(xué)上的應(yīng)用* *4.4 4.4 化學(xué)電源化學(xué)電源 * 4.5 4.5 電解電解* 4.6 4.6 金屬的腐蝕與防止金屬的腐蝕與防止 4.2 4.2 電極電勢(shì)電極電勢(shì) 首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)34.1 原電池原電池一一.原電池的組成原電池的組成原電池原電池: :化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置?；瘜W(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。 正極發(fā)生還原反應(yīng)正極發(fā)生還原反應(yīng):Cu2+ +2e-

2、Cu 負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng):Zn - 2e- Zn2+1. 原電池的反應(yīng)原電池的反應(yīng)電池反應(yīng)電池反應(yīng): Zn(s) + Cu2+ (aq) = Zn2+ (aq) + Cu(s)首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)4原電池結(jié)構(gòu)原電池結(jié)構(gòu)鹽橋的作用：鹽橋的作用：補(bǔ)充電荷、維持電荷平衡。補(bǔ)充電荷、維持電荷平衡。觀看動(dòng)畫觀看動(dòng)畫首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)52. 若干概念若干概念（1）電極和電極反應(yīng)。）電極和電極反應(yīng)。1）金屬電極及反應(yīng)）金屬電極及反應(yīng) CuCu2+(c) ； Cu2+(aq) + 2e- = Cu(s) AgAg+(c) ； Ag+(aq) +

3、e- =Ag(s) 2）非金屬電極及反應(yīng)）非金屬電極及反應(yīng) PtH2（g，p）H+(c) ； 2H+(g) + 2e- = H2（g）PtCl2（g，p）Cl-(c) ； Cl2（g）+ 2e- = 2Cl-(aq)首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)63）金屬離子電極）金屬離子電極 PtFe3+（c1），），F(xiàn)e2+(c2) ； Fe3+（aq）+ e- = Fe2+(aq) 4）難溶鹽電極）難溶鹽電極 Ag AgCl（s） Cl-(c)；AgCl（s）+ e- = Ag（s）+ Cl-(aq)首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)7(2)(2)氧化還原電對(duì)氧化還原電對(duì):a(氧

4、化態(tài)氧化態(tài)) + neb( (還原態(tài)還原態(tài)) )氧化還原電對(duì)氧化還原電對(duì): 氧化態(tài)氧化態(tài)/還原態(tài)還原態(tài)如如: Cu2+ / Cu 、 Ag+ / Ag、 H+/ H2、 Cl2/Cl-、 AgCl/ Ag等等首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)8 (-)ZnZnSO4(c1) CuSO4(c2)Cu(+) (3)原電池圖式原電池圖式Cu-Zn原電池圖式原電池圖式 規(guī)定規(guī)定:負(fù)極寫在左邊，正極寫在右邊，負(fù)極寫在左邊，正極寫在右邊， ：表示鹽橋，：表示鹽橋，首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)9二二. .原電池的熱力學(xué)原電池的熱力學(xué)1.電池反應(yīng)的電池反應(yīng)的G與電動(dòng)勢(shì)與電動(dòng)勢(shì)E的關(guān)系

5、的關(guān)系 Cu2+ZnZn2+Cu rGm = -212.69 kJmol-1在原電池中在原電池中,非體積功非體積功w 即為電功即為電功we, rGm= wmax = -QE = -nFEF=96485 c /mol首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)10 代入熱力學(xué)等溫方程式中，可得到下式：代入熱力學(xué)等溫方程式中，可得到下式：所以所以rGm= -nFErGm = -nFE 首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)11badgcBccAccDccGcnFRTEE/(/(/(/(ln）badgcBccAccDccGcRTnFEnFE/(/(/(/(ln）首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)

6、上一頁(yè)上一頁(yè)12T=298.15k , R 、F F 代入得代入得: :badgcBccAccDccGcnEE/(/(/(/(lg05917. 0）電動(dòng)勢(shì)的能斯特（電動(dòng)勢(shì)的能斯特（W.Nernst）方程方程首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)134.2 4.2 電極電勢(shì)電極電勢(shì)一一. .標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)如如: (Zn2+/Zn); (Cu2+/Cu); 電極電勢(shì)符號(hào)電極電勢(shì)符號(hào): (氧化態(tài)氧化態(tài)/還原態(tài)還原態(tài))標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)符號(hào): (氧化態(tài)氧化態(tài)/還原態(tài)還原態(tài))首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)14電池的電池的電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)E: E= (正極)- (負(fù)極)

7、 國(guó)際上統(tǒng)一規(guī)定國(guó)際上統(tǒng)一規(guī)定: 標(biāo)準(zhǔn)氫電極的電極電勢(shì)為零標(biāo)準(zhǔn)氫電極的電極電勢(shì)為零.電池的電池的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)E: E = (正極)- (負(fù)極) (H+/H2) = 0.0000V 首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)15標(biāo)準(zhǔn)氫電極標(biāo)準(zhǔn)氫電極圖4.1 標(biāo)準(zhǔn)氫電 極示意圖P(H2)=100kPa ;C(H+)=1.0000moldm-3首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)16參比電極參比電極*當(dāng)當(dāng)c (KCl)為飽和為飽和溶液溶液時(shí)，時(shí)，飽和甘汞電極飽和甘汞電極 =0.2412V甘汞電極或氯化銀電極甘汞電極或氯化銀電極常用易于制備、使用方便且電常用易于制備、使用方便且電極電

8、勢(shì)穩(wěn)定極電勢(shì)穩(wěn)定如：右圖的如：右圖的甘汞電極甘汞電極：Pt Hg Hg2Cl2 Cl-KCl溶液Hg2Cl2HgPt首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)17 書末附錄書末附錄10中列出中列出298.15K時(shí)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下下的一些氧化還原電對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)。的一些氧化還原電對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)。 首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)18 2.866 0.401 0.3419 0 -0.7618 -2.71 /V F2(g)+2e = 2F(aq) O2(g)+2H2O+4e=4 OH(aq) Cu2+(aq)+2e = Cu(s) 2H+(aq)+2e = H2 (g) Zn2

9、+(aq)+2e = Zn(s) Na+(aq)+e =Na(s) 電電 極極 反反 應(yīng)應(yīng) F2/F O2/OH Cu2+/Cu H+/H2 Zn2+/Zn Na+/Na 電電 對(duì)對(duì) 標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)表標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)表首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)19( (1) 1) 與電極反應(yīng)中化學(xué)計(jì)量數(shù)的選配無(wú)關(guān)與電極反應(yīng)中化學(xué)計(jì)量數(shù)的選配無(wú)關(guān)如：如：Zn2+2e- = Zn 與 2Zn2+4e- = 2Zn 數(shù)值相同數(shù)值相同( (2) 2) 代數(shù)值與半反應(yīng)的方向無(wú)關(guān)。代數(shù)值與半反應(yīng)的方向無(wú)關(guān)。 如如:Cu2+2e- = Cu 與與 Cu = Cu2+2e 數(shù)值相同數(shù)值相同注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)首首 頁(yè)

10、頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)20二二. . 電極電勢(shì)的能斯特方程式電極電勢(shì)的能斯特方程式對(duì)于任意給定的電極，電極反應(yīng)通式為對(duì)于任意給定的電極，電極反應(yīng)通式為 a(a(氧化態(tài)氧化態(tài))+)+n ne e- - b b( (還原態(tài)還原態(tài)) ) baccccnFRT/(/(ln還原態(tài)）氧化態(tài)）首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)21當(dāng)T T=298.15K=298.15K時(shí)時(shí): :baccccn/(/(lg05917. 0還原態(tài)）氧化態(tài)）稱為稱為電極電勢(shì)的能斯特方程電極電勢(shì)的能斯特方程首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)22能斯特方程式使用注意事項(xiàng)能斯特方程式使用注意事項(xiàng)： n

11、 為為配平配平的半反應(yīng)中得失的電子摩爾數(shù)；的半反應(yīng)中得失的電子摩爾數(shù)；以半反應(yīng)中各物質(zhì)的以半反應(yīng)中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)為指數(shù)化學(xué)計(jì)量數(shù)為指數(shù)； 電極反應(yīng)若某物質(zhì)是電極反應(yīng)若某物質(zhì)是氣體氣體,則用相對(duì)分壓則用相對(duì)分壓 p/p 表示。表示。 純液體、純固體純液體、純固體不表示在式中。不表示在式中。O2(g)+ 2H2O +4e- 4OH- (aq) ，422/OH(/)O(lg405917. 0)/OHO(ccpp）首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)23例例4.2 :計(jì)算計(jì)算298.15K,C(Zn 2+ )=0.00100 moldm-3時(shí)時(shí),鋅電極的電極電勢(shì)鋅電極的電極電勢(shì)已知已知:

12、(Zn2+/Zn) = -0.7618V解解: Zn: Zn2+2+(aq) + 2e(aq) + 2e- - = = Zn(sZn(s) )VC0.85060.00100lg217059.00.7618lg217059.0+ / Zn) Zn(=2Zn+2）（）（首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)24解：半反應(yīng)式為：解：半反應(yīng)式為： MnO4- + 8H+ + 5e = Mn2+ 4H2O 例例4.3：計(jì)算當(dāng)計(jì)算當(dāng)c(MnO4-)=c(Mn2+)=1.000moldm-3，溶液溶液pH=5.00,T=298.15K時(shí)，時(shí)， MnO4-/Mn2+的的電極電勢(shì)電極電勢(shì).已知：已知： (

13、MnO4-/Mn2+)=1.507V首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)25VCCCMnHMnO034. 110000. 1lg517059. 0507. 1.lg517059. 0+ ) Mn / (MnO=858+2-424首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)26 習(xí)題習(xí)題 已知氯電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)為已知氯電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)為1.358V，當(dāng)氯離子濃度為當(dāng)氯離子濃度為0.1molL-1，氯氣濃度為，氯氣濃度為0.1100kPa時(shí)，該電極的電極電勢(shì)是多少時(shí)，該電極的電極電勢(shì)是多少? Cl2（g）+ 2e- = 2Cl-(aq)VClcPPCl388. 11 . 0100/10

14、01 . 0lg2059. 0358. 1)(/lg2059. 0222首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)274.3 電極電勢(shì)在化學(xué)上的應(yīng)用電極電勢(shì)在化學(xué)上的應(yīng)用一一. 氧化劑和還原劑相對(duì)強(qiáng)弱的比較氧化劑和還原劑相對(duì)強(qiáng)弱的比較 值越大，其氧化態(tài)的氧化性越強(qiáng)，值越大，其氧化態(tài)的氧化性越強(qiáng)，還原態(tài)的還原性越弱；還原態(tài)的還原性越弱； 值越小，其還原態(tài)的還原性越強(qiáng)，值越小，其還原態(tài)的還原性越強(qiáng)，氧化態(tài)的氧化性越弱。氧化態(tài)的氧化性越弱。 首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)28 2.866 0.401 0.3419 0 -0.7618 -2.71 /V F2(g)+2e = 2F(aq

15、) O2(g)+2H2O+4e=4 OH(aq) Cu2+(aq)+2e = Cu(s) 2H+(aq)+2e = H2 (g) Zn2+(aq)+2e = Zn(s) Na+(aq)+e =Na(s) 電電 極極 反反 應(yīng)應(yīng) F2/F O2/OH Cu2+/Cu H+/H2 Zn2+/Zn Na+/Na 電電 對(duì)對(duì) 氧化能力逐漸增強(qiáng)氧化能力逐漸增強(qiáng)還原能力逐漸增強(qiáng)還原能力逐漸增強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)表標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)表首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)29例例 下列三個(gè)電極中下列三個(gè)電極中(1)在標(biāo)準(zhǔn)條件下哪種物質(zhì)是最強(qiáng)的氧化劑？在標(biāo)準(zhǔn)條件下哪種物質(zhì)是最強(qiáng)的氧化劑？(2)若其中若其中MnO4/

16、Mn2+的電極改為在的電極改為在pH=5.00的條件下，它們的氧化性相對(duì)強(qiáng)弱的條件下，它們的氧化性相對(duì)強(qiáng)弱次序?qū)⒃鯓痈淖儯看涡驅(qū)⒃鯓痈淖?？已知已?MnO4-/Mn2+) = 1.507V (Br2/Br-) = 1.066V (I2/I-) = 0.5355V首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)30 解解：(1)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下， 值的相對(duì)大小次序?yàn)椋褐档南鄬?duì)大小次序?yàn)椋?(MnO4-/Mn2+) (Br2/Br-) (I2/I-)氧化性的強(qiáng)弱次序是：氧化性的強(qiáng)弱次序是： MnO4-Br2I2MnO4-是最強(qiáng)的氧化劑是最強(qiáng)的氧化劑.首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一

17、頁(yè)31(2) pH=5.0時(shí)時(shí), (MnO4/Mn2+) = 1.034V。此時(shí)電極電勢(shì)相對(duì)大小次序?yàn)榇藭r(shí)電極電勢(shì)相對(duì)大小次序?yàn)? (Br2/Br-) (MnO4-/Mn2+) (I2/I-)當(dāng)當(dāng)溶液的酸性減弱成溶液的酸性減弱成pH=5.00時(shí)，時(shí)，氧化性強(qiáng)弱的次序變?yōu)檠趸詮?qiáng)弱的次序變?yōu)?Br2MnO4-I2首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)32習(xí)題習(xí)題已知電對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)電極大小順序?yàn)椋阂阎妼?duì)的標(biāo)準(zhǔn)電極大小順序?yàn)椋?（ F2/F-） （ Fe Fe 3+3+/Fe /Fe 2+2+ ） （Mg 2+2+ /Mg） （Na+ + /Na）,則下列離子最強(qiáng)的還原劑為：則下列離子最強(qiáng)的還原

18、劑為：A F- B, FeFe2+2+ C, Na+ D, Mg 2+2+ 首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)33二二.氧化還原反應(yīng)方向的判斷氧化還原反應(yīng)方向的判斷 電極電勢(shì)代數(shù)值大的氧化態(tài)作為氧化劑電極電勢(shì)代數(shù)值大的氧化態(tài)作為氧化劑, 電極電勢(shì)代數(shù)值小的還原態(tài)作為還原劑，電極電勢(shì)代數(shù)值小的還原態(tài)作為還原劑， 反應(yīng)就能自發(fā)進(jìn)行。反應(yīng)就能自發(fā)進(jìn)行。 E 0 反應(yīng)正向自發(fā)反應(yīng)正向自發(fā) E =0 反應(yīng)處于反應(yīng)處于平衡狀態(tài)平衡狀態(tài) E 0 反應(yīng)正向反應(yīng)正向非自發(fā)非自發(fā)只有只有E E0 0，當(dāng)當(dāng) ( (正正) ) ( (負(fù)負(fù)) )時(shí)，反應(yīng)正向自發(fā)時(shí)，反應(yīng)正向自發(fā)首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)

19、上一頁(yè)上一頁(yè)34例例4.5:判斷以下反應(yīng)判斷以下反應(yīng)的方向的方向(1)Sn +Pb2+ (1moldm-3) =Sn2+ (1moldm-3) +Pb(2) Sn +Pb2+ (0.1moldm-3) =Sn2+ (1moldm-3) +Pb解解:(1):(1)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下: : (Sn2+ /Sn) = -0.1375V; (Pb2+ /Pb) =-0.1262V (Sn2+ /Sn) (Pb2+ /Pb)首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)36三三.氧化還原反應(yīng)進(jìn)行程度的衡量氧化還原反應(yīng)進(jìn)行程度的衡量 氧化還原反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)氧化還原反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K K 的計(jì)算的計(jì)算

20、0.05917nElgK298.15K時(shí)：首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)37例例解：該反應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)條件下組成的原電池為：解：該反應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)條件下組成的原電池為： 負(fù)極 Cu(s)Cu2+(aq)2e- (Cu2+/Cu)0.3419V 正極 2Ag+(aq)2e-2Ag(s) (Ag/Ag)0.7996V 計(jì)算下列反應(yīng)在計(jì)算下列反應(yīng)在298.15K時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K K 。 Cu(s)2Ag+(aq) Cu 2+(aq)2Ag(s) 首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)38= 0.7996V-0.3419V= 0.4577V E = (正極)- (負(fù)極) 可求

21、出可求出根據(jù)公式：根據(jù)公式： 47.150.05917VV4577.02V0591.0lgnEK K =3.0 1015 得得: :首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)394.5 電解電解利用外加電能的方法迫使反應(yīng)進(jìn)行的過(guò)程利用外加電能的方法迫使反應(yīng)進(jìn)行的過(guò)程叫電解。叫電解。在電解過(guò)程中，電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能。在電解過(guò)程中，電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能。 外電源外電源:正極正極 負(fù)極負(fù)極電解池電解池:陽(yáng)極陽(yáng)極陰極陰極反應(yīng)類型反應(yīng)類型: 氧化氧化 還原還原電解池示意圖電解池示意圖首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)40放電放電:在電解池的兩極反應(yīng)中氧化在電解池的兩極反應(yīng)中氧化態(tài)物質(zhì)得到電子或還原

22、態(tài)物質(zhì)給態(tài)物質(zhì)得到電子或還原態(tài)物質(zhì)給出電子的過(guò)程都叫做放電。出電子的過(guò)程都叫做放電。 首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)414.6 金屬的腐蝕與防止金屬的腐蝕與防止金屬的腐蝕：金屬的腐蝕：當(dāng)金屬與周圍介質(zhì)接觸時(shí)，由于發(fā)當(dāng)金屬與周圍介質(zhì)接觸時(shí)，由于發(fā)生化學(xué)作用或電化學(xué)作用而引起的破壞作用。生化學(xué)作用或電化學(xué)作用而引起的破壞作用。 估計(jì)每年腐蝕而報(bào)廢的鋼鐵設(shè)備相當(dāng)于鋼估計(jì)每年腐蝕而報(bào)廢的鋼鐵設(shè)備相當(dāng)于鋼鐵年產(chǎn)量的鐵年產(chǎn)量的1/4,發(fā)達(dá)國(guó)家年經(jīng)濟(jì)損失占發(fā)達(dá)國(guó)家年經(jīng)濟(jì)損失占GDP的的34%。如何防止金屬腐蝕十分必要。如何防止金屬腐蝕十分必要。 金屬腐蝕的本質(zhì)都是金屬原子失電子金屬腐蝕的本質(zhì)都

23、是金屬原子失電子被氧化的過(guò)程。被氧化的過(guò)程。 首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)42一、腐蝕的分類一、腐蝕的分類 1 1、 化化 學(xué)學(xué) 腐腐 蝕：蝕：金屬與周圍介質(zhì)直接金屬與周圍介質(zhì)直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起的腐蝕叫化學(xué)腐發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起的腐蝕叫化學(xué)腐蝕。蝕。 化學(xué)腐蝕發(fā)生在非電解質(zhì)溶液中或干燥化學(xué)腐蝕發(fā)生在非電解質(zhì)溶液中或干燥的氣體中，在腐蝕過(guò)程中不產(chǎn)生電流。的氣體中，在腐蝕過(guò)程中不產(chǎn)生電流。 如：鋼鐵的高溫氧化脫碳、石油或天然如：鋼鐵的高溫氧化脫碳、石油或天然氣輸送管部件的腐蝕等。氣輸送管部件的腐蝕等。首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)43化學(xué)腐蝕反應(yīng)舉例：化學(xué)腐

24、蝕反應(yīng)舉例：1)鋼鐵的高溫氧化鋼鐵的高溫氧化:FeO2740KFe3O4FeOCO2FeO + COH2OFeO + H2高溫高溫致密疏松，易龜裂，向縱深腐蝕首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)44 2)2)鋼的脫碳：鋼的脫碳：滲碳體滲碳體FeFe3 3C C與氣體介質(zhì)作用，與氣體介質(zhì)作用，使金屬層中碳逐漸減少，形成脫碳層。使金屬層中碳逐漸減少，形成脫碳層。O2,H2OCO鋼的脫碳原理示意圖鋼的脫碳原理示意圖Fe3CO2 3Fe CO2Fe3CCO2 3Fe 2COFe3CHO2 3Fe COH2首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)45由電化學(xué)作用而引起的腐蝕叫做電化學(xué)腐蝕，由

25、電化學(xué)作用而引起的腐蝕叫做電化學(xué)腐蝕，它是由于它是由于形成腐蝕電池形成腐蝕電池而引起的。而引起的。 較小的金屬易失電子，被氧化而腐蝕，是腐蝕電池的陽(yáng)極（也稱負(fù)極）。電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕普遍得多,腐蝕的速率一般也快得多。2. 電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)461）析氫腐蝕）析氫腐蝕 在酸性較強(qiáng)的條件，在酸性較強(qiáng)的條件，陰極反應(yīng)主要以陰極反應(yīng)主要以H H離子得電子還原成離子得電子還原成H2H2而引起的腐蝕稱而引起的腐蝕稱析氫腐蝕。析氫腐蝕。電極反應(yīng)為電極反應(yīng)為: :陽(yáng)極陽(yáng)極:Fe2e-=Fe2+陰極陰極:2H+2e-=H2電化學(xué)腐蝕分為：電化學(xué)腐蝕分為：首首 頁(yè)頁(yè)

26、末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)472）吸氧腐蝕）吸氧腐蝕 在弱酸性或中性條件下，陰極以在弱酸性或中性條件下，陰極以O(shè)2O2得電子生得電子生成成OHOH離子所引起的腐蝕稱吸氧腐蝕。離子所引起的腐蝕稱吸氧腐蝕。電極反應(yīng)為：電極反應(yīng)為：陽(yáng)極陽(yáng)極:Fe-2e-=Fe2+陰極陰極:2H2O+O2+4e-=4OH吸氧腐蝕比析氫腐蝕更為普遍。吸氧腐蝕比析氫腐蝕更為普遍。首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)483)3)差異充氣腐蝕：差異充氣腐蝕：金屬表面金屬表面因氧氣濃度因氧氣濃度分布不均勻而引起的分布不均勻而引起的電化學(xué)腐蝕稱差異電化學(xué)腐蝕稱差異充氣腐蝕。充氣腐蝕。是吸氧腐蝕的一種。是吸氧腐蝕的

27、一種。例如埋入地下的管道例如埋入地下的管道陽(yáng)極陽(yáng)極(Fe(Fe）：）：Fe Fe 2e2e FeFe2 2 （氧氣濃度較小的部分）（氧氣濃度較小的部分）-腐蝕電池的腐蝕電池的負(fù)極負(fù)極. .陰極陰極(Fe): O(Fe): O2 2+ 2H+ 2H2 2O + 4eO + 4e = = 4OH 4OH （氧氣濃度較大的部分）（氧氣濃度較大的部分）-腐蝕電池的腐蝕電池的正極正極. .首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)49二、金屬腐蝕的防止二、金屬腐蝕的防止1.改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：例如，把鉻、鎳?yán)纾雁t、鎳加入普通鋼中制成不銹鋼。加入普通鋼中制成不銹鋼。2. 保護(hù)層法：保護(hù)層法：例如，在金屬表面涂漆、電例如，在金屬表面涂漆、電鍍或用化學(xué)方法形成致密而耐腐蝕的氧化鍍或用化學(xué)方法形成致密而耐腐蝕的氧化膜等。如白口鐵膜等。如白口鐵(鍍鋅鐵鍍鋅鐵)、馬口鐵、馬口鐵(鍍錫鐵鍍錫鐵)。首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)503.緩蝕劑法緩蝕劑法:在腐蝕介質(zhì)中，加入少量能減小腐在腐蝕介質(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。蝕速率的物質(zhì)以防止腐蝕的方法。 (1)(1)無(wú)機(jī)