氧化還原反應與電化學全解

1、氧化還原反應與電化學氧化還原反應與電化學 電化學是研究電能和化學能之間相互電化學是研究電能和化學能之間相互轉(zhuǎn)化及轉(zhuǎn)化過程中有關規(guī)律的科學。電轉(zhuǎn)化及轉(zhuǎn)化過程中有關規(guī)律的科學。電化學工業(yè)已成為國民經(jīng)濟的重要組成部化學工業(yè)已成為國民經(jīng)濟的重要組成部分。分。 簡簡 介介 氧化還原反應是化學反應中最重要的氧化還原反應是化學反應中最重要的一類一類, 反應的基本特點是在反應物之間發(fā)反應的基本特點是在反應物之間發(fā)生電子的傳遞，即反應物的原子或離子生電子的傳遞，即反應物的原子或離子發(fā)生氧化數(shù)改變發(fā)生氧化數(shù)改變 。 1. 氧化還原及氧化數(shù)的基本概念；氧氧化還原及氧化數(shù)的基本概念；氧化還原反應方程式的配平；化還原反

2、應方程式的配平； 2.電極的種類及表示方法；電極反應電極的種類及表示方法；電極反應方程式的書寫；方程式的書寫； 3.原電池及電解池的表示方法；原電原電池及電解池的表示方法；原電池及電解池中電極符號；電池反應的書池及電解池中電極符號；電池反應的書寫方法；寫方法； 4.電解過程法拉第定律，電流效率及電解過程法拉第定律，電流效率及有關計算；有關計算； 本部分所要掌握的主要內(nèi)容本部分所要掌握的主要內(nèi)容 5.電極電勢及標準電極電勢的概念及電極電勢及標準電極電勢的概念及影響因素；影響因素； 6.氧化劑、還原劑強弱的判斷；氧化氧化劑、還原劑強弱的判斷；氧化還原反應方向的判斷；還原反應方向的判斷； 7. 電解

3、與電鍍過程的基本概念，電解電解與電鍍過程的基本概念，電解過程析出物質(zhì)的順序；過程析出物質(zhì)的順序； 8. 一些常見化學電源一些常見化學電源 9. 金屬電化學腐蝕的原理及基本防腐金屬電化學腐蝕的原理及基本防腐方法。方法。本部分所要掌握的主要內(nèi)容本部分所要掌握的主要內(nèi)容2. 氧化還原電對氧化還原電對 把一個還原型物種把一個還原型物種(電子給體電子給體)和一個氧化型物種和一個氧化型物種(電子受體電子受體)稱為氧化還原電對：稱為氧化還原電對： 在書寫半反應時，要把電對的在書寫半反應時，要把電對的氧化型物種寫在左邊，氧化型物種寫在左邊，還原型物種寫在右邊。還原型物種寫在右邊。氧化型氧化型+ ze- 還原型

4、還原型Fe3+(aq)+e- Fe2+(aq)Fe2+(aq)+2e- Fe(s) 一、氧化還原反應一、氧化還原反應1.氧化與還原氧化與還原 任何一個氧化還原反應都可看作是任何一個氧化還原反應都可看作是兩個半反應之和兩個半反應之和。例如，銅的氧化反應可以看成是兩個半反應的結果：例如，銅的氧化反應可以看成是兩個半反應的結果：Cu(s)-2e- =Cu2+ O2(g)+2e- =O2-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)的單質(zhì)中元素的氧化數(shù)等于零。任何形態(tài)的單質(zhì)中元素的氧化數(shù)等于零。 b. 多原子分子中，所有元素的氧化數(shù)之和等于多原子分子中，所有元素的氧化數(shù)之和等于零。

5、零。 c. 單原子離子的氧化數(shù)等于它所帶的電荷數(shù)。單原子離子的氧化數(shù)等于它所帶的電荷數(shù)。多原子離子中所有元素的氧化數(shù)之和等于該離多原子離子中所有元素的氧化數(shù)之和等于該離子所帶的電荷數(shù)。子所帶的電荷數(shù)。 3. 元素的氧化數(shù)元素的氧化數(shù) 指某元素一個原子的荷電數(shù)，這種荷電數(shù)是假設把每個指某元素一個原子的荷電數(shù)，這種荷電數(shù)是假設把每個化學鍵中的電子指定給電負性更大的原子而求得?；瘜W鍵中的電子指定給電負性更大的原子而求得。 d. 在共價化合物中，可按照元素電負性的在共價化合物中，可按照元素電負性的大小，把共用電子對歸屬于電負性較大的那大小，把共用電子對歸屬于電負性較大的那個原子，然后再由各原子的電荷數(shù)

6、確定它們個原子，然后再由各原子的電荷數(shù)確定它們的氧化數(shù)。的氧化數(shù)。 e. 氫在化合物中的氧化數(shù)一般為氫在化合物中的氧化數(shù)一般為+1，但在，但在金屬氫化物中，氫的氧化數(shù)為金屬氫化物中，氫的氧化數(shù)為-1。氧在化合。氧在化合物中的物中的 氧化數(shù)一般為氧化數(shù)一般為-2，但在過氧化物為，但在過氧化物為-1, 在超氧化物中為在超氧化物中為-1/2。 f. 氟在化合物中的氧化數(shù)皆為氟在化合物中的氧化數(shù)皆為-1 。 4. 氧化還原方程式的配平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)生下列氧化還原反應：生下列氧化還原反應

7、： 這個反應同時有熱量放出，這是化學這個反應同時有熱量放出，這是化學能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿慕Y果。這一反應也可在能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿慕Y果。這一反應也可在圖圖1所示的裝置中進行。所示的裝置中進行。 Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu圖圖1 銅鋅原電池銅鋅原電池這種裝這種裝置能將置能將化學能化學能轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)變成為電能，為電能，稱為原稱為原電池。電池。KCl(aq) 在兩電極上進行的反應分別是：在兩電極上進行的反應分別是： 負負極反應：極反應：Zn = Zn2+ + 2e- (氧化氧化反應反應)正正極反應：極反應：Cu2+ + 2e- = Cu (還原還原反應反應)電池反應電池反應 Zn + Cu2+ = Z

8、n2+ + Cu 正極和負極：正極和負極：根據(jù)電位高低來判斷，電位根據(jù)電位高低來判斷，電位高的為正極，低的為負極，電流方向由正極高的為正極，低的為負極，電流方向由正極向負極，電子由負極向正極移動。向負極，電子由負極向正極移動。陰極和陽極：陰極和陽極：根據(jù)電極反應判斷，發(fā)生氧化根據(jù)電極反應判斷，發(fā)生氧化反應的為陽極，發(fā)生還原反應的為陰極。反應的為陽極，發(fā)生還原反應的為陰極。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

9、銅和銅鹽溶液組成另一個半電池，溶液組成另一個半電池，兩個半電池用兩個半電池用鹽橋連接鹽橋連接。為了方便，在電化學中通常。為了方便，在電化學中通常表示為：表示為： Cu)L/mol1 (CuSO)L/mol1 (ZnSOZn44a.負極在左，正極在右；負極在左，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. 標注所有影響電極電勢（電動勢）的標注所有影響電極電勢（電動勢）的因素，如物質(zhì)狀態(tài)，電解質(zhì)濃度等。因素，如物質(zhì)狀態(tài)，電解質(zhì)濃度等。d. 標注溫度和壓力；標注溫度和壓力；原電池的表示的一般方法為：原電池的表示的一般方法為：Cu)L/mol1

10、(CuSO)L/mol1 (ZnSOZn443. 電極及電極種類電極及電極種類 原電池總是由兩個半電池組成，半原電池總是由兩個半電池組成，半電池又可稱為電池又可稱為電極電極。常見電極可分為。常見電極可分為三大類：三大類： 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 第二類又稱難溶鹽電極：第二類又稱難溶鹽電極：第三類又稱氧化第三類又稱氧化-還原電極：還原電極： 書寫電極反應和電池反應時，書寫電極反應和電池反應時，應注意應注意物量和電量的同時平衡物量和電量的同時平衡。例如原電池：。例如原電池：(-) (Pt) I

11、2(s)I-(a1)Fe3+(a2), Fe2+(a3) (Pt) (+) Fe3+(a2) + 2I-(a1) I2(s) + Fe2+(a3) 電池反應：電池反應： 而應是而應是 2Fe3+(a2) + 2I-(a1) I2(s) + 2Fe2+(a3)是不正確的，是不正確的，三、電極電勢及其應用三、電極電勢及其應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(即電池即電池電動勢電動勢)構成兩電極的電位不等構成兩電

12、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差：等于兩電極的電極電勢之差：E = (+) (-)= (Cu2+/Cu) (Zn2+/Zn) 當電極反應中所涉及的物質(zhì)處于當電極反應中所涉及的物質(zhì)處于標標準態(tài)準態(tài)時時(各物質(zhì)的濃度為各物質(zhì)的濃度為1個單位，氣體個單位，氣體的壓力為的壓力為1標準壓力，固體為純態(tài)標準壓力，固體為純態(tài))，此，此時電極電勢為時電極電勢為“標準電極電勢標準電極電勢”( 0 )2. 標準氫電極標準氫電極標準氫電極標準氫電極規(guī)定：氫氣壓力為規(guī)定：氫氣壓力

13、為1標準壓力、溶液標準壓力、溶液中中H+活度為活度為1時的氫電極。時的氫電極。Pt|H2(p0)|a(H+)=1 規(guī)定標準氫規(guī)定標準氫電極的電極電極的電極電勢為零。電勢為零。電極反應電極反應 2H+ + 2e = H2 3. 標準電極電勢標準電極電勢 規(guī)定規(guī)定：將標準氫電極作為負極，待測電極為正極，組成：將標準氫電極作為負極，待測電極為正極，組成電池電池.Pt|H2(p0)|a(H+)=1| |待測電極待測電極此電池的電動勢即為待測電極的電極電勢。此電池的電動勢即為待測電極的電極電勢。 標準電極電勢標準電極電勢：待測電極中各反應組分均處待測電極中各反應組分均處于各自的標準態(tài)時的電極電勢。于各自

14、的標準態(tài)時的電極電勢。E 0 = 0(Cu2+/Cu) - 0 H+/H2)= +0.340 V 0(Cu2+/Cu) = 0.340 V標準電極電勢表標準電極電勢表二類標準電極二類標準電極氫電極使用不方便，用有確定電極勢的甘汞電極作二級標準電極。Cl-(aCl-)|Hg2Cl2|HgHg2Cl2 + 2e 2Hg+2Cl-應用能斯特方程式時，注意：應用能斯特方程式時，注意： 式中式中氧化型氧化型 、還原型還原型的濃度應包括半的濃度應包括半反應中的所有物質(zhì)；反應中的所有物質(zhì)； 濃度或分壓上要有與計量數(shù)相同的指數(shù)；濃度或分壓上要有與計量數(shù)相同的指數(shù)； 氣體用壓力表示，純固體、純液體的濃度氣體用壓

15、力表示，純固體、純液體的濃度作為常數(shù)作為常數(shù) (數(shù)值為數(shù)值為1)處理。處理。 = 0 +n0.0592lg氧化型氧化型還原型還原型當當T298.15 K時時 (25oC)nFRTln氧化型氧化型還原型還原型 = 0 +能斯特方程能斯特方程 :4. 4. 外因?qū)﹄姌O電勢的影響外因?qū)﹄姌O電勢的影響( (物質(zhì)濃度的影響物質(zhì)濃度的影響) )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(Fe3+)/c(Fe2+) = 0 +n0.0592lg氧化型氧化型還原型還原型c(Fe

16、3+)/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 VMnO4-5e + 8H+ = Mn2+ + 4H2O 0 + lg0.05925 MnO4 H+8Mn2+ AgCl(s) + e = Ag + Cl-(m)AgClClAg0ccclnFRTCl0clnFRT5. 電極電勢的應用電極電勢的應用(1) 判斷氧化劑、還原劑的相對強弱。判斷氧化劑、還原劑的相對強弱。 值越大，電對中氧化型物質(zhì)值越大，電對中氧化型物質(zhì)(氧化劑氧化劑)的氧的氧化能

17、力越強，還原型物質(zhì)的還原能力越弱。化能力越強，還原型物質(zhì)的還原能力越弱。 值越小，電對中還原型物質(zhì)值越小，電對中還原型物質(zhì)(還原劑還原劑 )的還的還原能力越強，氧化型物質(zhì)的氧化能力越弱。原能力越強，氧化型物質(zhì)的氧化能力越弱。 例例:要把要把Fe2+與與Co2+和和Ni2+分離，首分離，首先要把先要把Fe2+氧化為氧化為Fe3+，然后使，然后使Fe3+以黃以黃鈉鐵礬鈉鐵礬NaFe(SO4)2 12H20從溶液中沉淀從溶液中沉淀析出。析出。 因而要選擇一種只能將因而要選擇一種只能將Fe2+氧化為氧化為Fe3+，而不能氧化，而不能氧化Co2+和和Ni2+的氧化劑。的氧化劑。從標準電極電勢表查得：從標

18、準電極電勢表查得： (ClO-/Cl- )和和 ( ClO3-/Cl-)介于鐵電極和鈷及鎳電極電介于鐵電極和鈷及鎳電極電極電勢之間極電勢之間; 5. 電極電勢的應用電極電勢的應用 在酸性溶液中使用氯酸鈉或次氯酸在酸性溶液中使用氯酸鈉或次氯酸鈉作為氧化劑，鈉作為氧化劑， Fe2+可被氧化，而可被氧化，而Co2+和和Ni2+則不能。則不能。5. 電極電勢的應用電極電勢的應用NaClO3+6FeSO4+3H2SO4 = NaCl+3Fe2(SO4)3+3H2ONaClO+2FeSO4+H2SO4 =NaCl+Fe2(SO4)3+H2O H2O2 +2H+ +2e = 2H2O 0 = 1.776V

19、O2 +2H+ +2e = H2O2 0 = 0.595V 判斷判斷H2O2的氧化性的氧化性用用 (O的價態(tài)由的價態(tài)由-1減小減小到到-2。H2O2是氧化劑，本身被還原是氧化劑，本身被還原)。(2) 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 (O的價態(tài)由的價態(tài)由0減小減小到到-1，O2是氧化劑；是氧化劑；H2O2是還原劑是還原劑(態(tài)態(tài))。5. 電極電勢的應用電極電勢的應用 0(+) 0(-) 反應可自發(fā)反應可自發(fā)(3) 氧化還原反應對應的原電池電動勢大于氧化還原反應對應的原電池電動勢大于0，反應可以自發(fā)進行。，反應可以自發(fā)進行。即即 (+) (-)

20、 反應可自發(fā)反應可自發(fā)E = (+) (-) 0 標準態(tài)時標準態(tài)時(4) 求氧化還原反應的平衡常數(shù)求氧化還原反應的平衡常數(shù) 0592.0)()(nKlg000592.0nE0n：電池反應式中的電子轉(zhuǎn)移數(shù)，：電池反應式中的電子轉(zhuǎn)移數(shù)， 0(+) 、 0(-)為電池中兩電極的標準電極電勢為電池中兩電極的標準電極電勢 a. 難溶鹽溶解度和溶度積的電化學測定難溶鹽溶解度和溶度積的電化學測定方法方法: 將沉淀反應設計成電池反應，通過將沉淀反應設計成電池反應，通過測定電池的電動勢，即可求出難溶鹽的測定電池的電動勢，即可求出難溶鹽的溶解度和溶解度和Ksp. 5. 電極電勢的應用電極電勢的應用lgK= 0.5

21、77/0.0592 = 9.7466Ksp= 1.81010例例: 設計電池計算設計電池計算AgCl(s)的溶解度。的溶解度。() Ag|Ag+(1mol L-1)Cl(1mol L-1)|AgCl|Ag(+) 正極反應正極反應 AgCl(s) + e- = Ag + Cl 負極反應負極反應 Ag = Ag+ + e- 測得電池的電動勢測得電池的電動勢 E = 0.577VCl可可換為換為X電池反應電池反應 AgCl(s) = Ag+ + ClAgCl(s)的溶解度：的溶解度：c = K1/2 = 1.34105 mol/L 對于這類沉淀反應，一般常常將金屬離子對于這類沉淀反應，一般常常將金屬

22、離子設為還原反應，含有難溶鹽物質(zhì)的設為氧化設為還原反應，含有難溶鹽物質(zhì)的設為氧化反應。反應。2222ClHgCl2HgHg2e2Hg2222ClHge2Cl2Hg2組成電池為組成電池為Hg)m(Hg)m(Cl) s (ClHgHg222122lgK= lgKsp = nE0/0.0592b. 對于中和反應的平衡常數(shù)對于中和反應的平衡常數(shù)(水的離子積水的離子積KW)：OHOHH2A. 用氫氣電極用氫氣電極Pt)p, g(H)m(H)m(OH)p, g(HPt2212正極反應正極反應 2H+ + 2e- H2 負極反應負極反應 H2 + 2OH- - 2e- 2H2OlgK = lgKW = nE

23、0/0.0592B. 用氧氣電極用氧氣電極Pt)p, g(O)m(H)m(OH)p, g(OPt2212正極反應正極反應 4H+ + O2 + 4e- = 2H2O 負極反應負極反應 4OH- - 4e- = 2H2O + O2 lgK = lgKW = nE0/0.0592 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的等氧化態(tài)，因此就有下列幾種電對及相應的標準電極電勢：標準電極電勢：6. 元素標準電極電勢圖及其應用元素標準電極電勢圖及其應用半反應半反應 0 把同

24、種元素不同氧化態(tài)間的標準電把同種元素不同氧化態(tài)間的標準電極電勢按照由高到低的順序排成圖解：極電勢按照由高到低的順序排成圖解： 這種表示一種元素各種氧化態(tài)之間標這種表示一種元素各種氧化態(tài)之間標準電極電勢關系的圖解叫做元素電勢圖，準電極電勢關系的圖解叫做元素電勢圖，又稱拉蒂默又稱拉蒂默(Latimer)圖。圖。6. 元素標準電極電勢圖及其應用元素標準電極電勢圖及其應用FeFeO42-Fe3+2.20V0.771VFe2+-0.447V0.037V 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) 判斷氧化劑的強弱判斷氧化劑的強弱酸性溶液酸性溶液

25、6. 元素標準電極電勢圖及其應用元素標準電極電勢圖及其應用1.679V1.507V1.224VMnO4-MnO42-MnO2Mn3+Mn2+0.558V2.24V0.907V1.541VMn-1.185V 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；電極電勢越高，高越容易被氧化；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。 (2) 判斷是否發(fā)生歧化反應判斷是否發(fā)生歧化反應 歧化反應是指元素本身發(fā)

26、生氧化還原歧化反應是指元素本身發(fā)生氧化還原反應。根據(jù)元素電勢圖可判斷能否發(fā)生反應。根據(jù)元素電勢圖可判斷能否發(fā)生歧化反應，一般來說，對于：歧化反應，一般來說，對于：左左右右即能發(fā)生歧化反應。即能發(fā)生歧化反應。 0左左 0右右ABC 0右右 0左左 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：可以發(fā)生歧化反應： 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：反應：3MnO42-+4H+=2MnO4-+MnO2+2H2O2Mn(OH)3 = Mn(OH)2+MnO2+2H2O (3) 從相鄰電對的電極電勢求另一電從

27、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：的半反應：BrO3-+3H2O 6e- Br-+ 6OH- 0(BrO3-/Br-)=(40.54)+(10.45)+(11.066)6V 0.61V1. 電解池電解池四、電解及電鍍四、電解及電鍍負極：負極：Cu22e Cu，發(fā)生還原反應，為陰極；發(fā)生還原反應，為陰極；正極：正極：4OH4e 2H2OO2，發(fā)生氧化反應，為陽極。發(fā)生氧化反應，為陽極。 2.法拉第定律內(nèi)容法拉第定律

28、內(nèi)容 M z+ +ze-M z是出現(xiàn)在電極反應式中的電子計量系數(shù)。此時，若通是出現(xiàn)在電極反應式中的電子計量系數(shù)。此時，若通過的電量為過的電量為Q 時，所沉積出該金屬的物質(zhì)的量時，所沉積出該金屬的物質(zhì)的量(法拉第法拉第定律的數(shù)字表達式定律的數(shù)字表達式) n=Q/zF 或或Q=nzF所沉積的金屬的質(zhì)量為所沉積的金屬的質(zhì)量為m, m=nM=QM/zF 式中，式中，F(xiàn) 稱為法拉第常數(shù)，稱為法拉第常數(shù)，F(xiàn)=96484.6Cmol-1 96500 Cmol-1Q 通過電池的總電量通過電池的總電量n 析出物質(zhì)的析出物質(zhì)的mol數(shù)數(shù)Z 電子計量系數(shù)（析出物質(zhì)所帶電荷數(shù)）電子計量系數(shù)（析出物質(zhì)所帶電荷數(shù)）3.

29、電流效率（電能效率）電流效率（電能效率） 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。 4.分解電壓分解電壓 使用Pt電極電解H2O，加入中性鹽用來導電，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度I 和電壓E，畫出I-E曲線。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，但壓力低于大氣壓，無法逸出。所產(chǎn)生的氫氣和氧氣構成了原電池，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

30、，如圖中1-2段。當外壓增至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。 電解質(zhì)溶液發(fā)生電解時所必須加的最小電壓，稱電解質(zhì)溶液發(fā)生電解時所必須加的最小電壓，稱為分解電壓為分解電壓。 分解電壓產(chǎn)生的原因：分解電壓產(chǎn)生的原因：4H+(aq) + 4e- 2H2(g)4OH- 2H2O(l) + O2(g) + 4e-PtH2(p0) H2SO4(1molL-1) O2(p0）PtH2(g) 2H+(aq) +2e-O2(g) + 2H2

31、O(l) + 4e-4OH-(aq) 實際實際 測得的分解電壓是測得的分解電壓是1.67 V，比理論分解電壓，比理論分解電壓高很多，這種現(xiàn)象稱為極化作用。高很多，這種現(xiàn)象稱為極化作用。=0.401V+0.059 lg 1013 = 1.229V20OH20H2/10O0H0/P/PP/Plg2059.022ccccEE 原電池中進行的電極反應，是電解池中電極上原電池中進行的電極反應，是電解池中電極上進行反應的逆過程，電動勢與外加電壓數(shù)值相等進行反應的逆過程，電動勢與外加電壓數(shù)值相等而方向相反。要使電解順利地進行，外加電壓必而方向相反。要使電解順利地進行，外加電壓必須超過這一相反方向的電動勢。因

32、此，理論上的須超過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電動勢計算出來：分解電壓可通過原電池電動勢計算出來： 電解產(chǎn)物的判別：電解時若陽極和陰極可能發(fā)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，則陽極優(yōu)先析出析出電勢低的物質(zhì)；生多種反應，則陽極優(yōu)先析出析出電勢低的物質(zhì)；陰極優(yōu)先析出析出電勢高的物質(zhì)。陰極優(yōu)先析出析出電勢高的物質(zhì)。 極化作用是指實際析出電勢偏離理論析出電勢的現(xiàn)象。極化作用是指實際析出電勢偏離理論析出電勢的現(xiàn)象。一般來說，固體極化作用很??；而氣體的極化作用很大。一般來說，固體極化作用很?。欢鴼怏w的極化作用很大。5.極化作用及電解產(chǎn)物的判別極化作用及電解產(chǎn)物

33、的判別6.電鍍電鍍 電鍍是電解的實際應用的一種，電鍍的典型應電鍍是電解的實際應用的一種，電鍍的典型應用主要有以下幾種：用主要有以下幾種：金屬的電鍍：防腐及增加機械強度等；金屬的電鍍：防腐及增加機械強度等；鋁及其合金的電化學氧化及表面著色；鋁及其合金的電化學氧化及表面著色；塑料電鍍塑料電鍍 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- -錳干電池的結構錳干電池的結構NH4Cl、ZnCl2 和和 H2O等等負極負極正極正極電池反應：電池反應：（Zn）：）：Zn = Zn 2+ + 2e- （MnO2和和C）：）：MnO2(s)+2NH4+(aq)+2e- = Mn2O3(s)+2NH3+H2OZn+MnO