電化學(xué)和金屬腐蝕

1、關(guān)于電化學(xué)與金屬腐蝕1第一張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月內(nèi)容提要 本章在介紹原電池的組成、電極反應(yīng)以及電極電勢的基本概念的基礎(chǔ)上，著重討論濃度對電極電勢的影響以及電極電勢的應(yīng)用，并介紹電解產(chǎn)物的判斷以及電解的應(yīng)用，電化學(xué)腐蝕及其防護(hù)的原理。 第二張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月3學(xué)習(xí)要求了解電極電勢的概念以及產(chǎn)生的原因，能正確書寫電極反應(yīng)、電池反應(yīng)以及原電池的符號。能利用能斯特方程式進(jìn)行有關(guān)計算。能應(yīng)用電極電勢分析氧化還原反應(yīng)中的一些問題。了解電解基本原理，能正確判斷電解產(chǎn)物。了解電解在工程實(shí)際中的某些應(yīng)用以及金屬腐蝕及防護(hù)原理 。第三張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2

2、022年6月4化學(xué)反應(yīng)非氧化還原反應(yīng)：反應(yīng)中，沒有電子的轉(zhuǎn)移，因而元素的化合價也不發(fā)生變化 。 氧化還原反應(yīng)：反應(yīng)中，有電子的轉(zhuǎn)移，因而有些元素的化合價發(fā)生了改變 。 電化學(xué)是研究由化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能和由電能產(chǎn)生化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)變的一門學(xué)科，而這些轉(zhuǎn)變也是通過氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。第四張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月5 氧化還原反應(yīng)是自然界中一類十分普遍的反應(yīng) 。宜于人類發(fā)展方面：燃料的燃燒、金屬的冶煉，新材料的制備、電子計算機(jī)中大規(guī)模集成電路的制造、人造衛(wèi)星中高能化學(xué)電源的制造及使用，機(jī)械制造工業(yè)中精密儀器的電鑄造和電解加工等 。產(chǎn)生的不利的方面：金屬的腐蝕 ，包括金屬構(gòu)件在大氣中的生

3、銹，船殼在海水中的腐蝕，鑄鐵管道在土壤中的腐蝕，化工器械的腐蝕，內(nèi)燃發(fā)動機(jī)活門的燒損，金屬熱處理工藝過程中生成氧化皮，鋁制品在潮濕空氣中使用后表面產(chǎn)生的白色粉末等等。 第五張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月6 金屬腐蝕造成的損失是巨大的。據(jù)國外報道，每年全世界因金屬腐蝕而損失的金屬高達(dá)一億噸，所造成經(jīng)濟(jì)損失約占國民生產(chǎn)總值的24%，（2008年我國GDP為300670億元，600012000億元）顯然，沒有一個生產(chǎn)部門不存在金屬腐蝕及其防護(hù)問題。因此，了解腐蝕發(fā)生的原因，尋找防止腐蝕的有效方法是國民經(jīng)濟(jì)中重要問題之一，因?yàn)樗巡皇菃渭兊募夹g(shù)問題，而是關(guān)系到保護(hù)資源、節(jié)約能源、節(jié)省材料

4、、保護(hù)環(huán)境、保證正常生產(chǎn)和人身安全、發(fā)展新技術(shù)等一系列重大的社會和經(jīng)濟(jì)問題。因此，掌握氧化還原反應(yīng)的基本規(guī)律，對于我們適應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展的需要無疑是很重要的。第六張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月7第五章 電化學(xué)與金屬腐蝕5.1 原電池及其電動勢5.2 電極電勢及其應(yīng)用5.3 電解5.4 金屬腐蝕及其防止5.5 化學(xué)電源第七張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月85.1 原電池及其電動勢5.1.1 原電池5.1.2 電動勢與吉布斯函數(shù)變第八張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月95.1.1 原電池1. 原電池的組成 借助于氧化(oxidation)還原(reduction)

5、反應(yīng)把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成電能的裝置稱為原電池。要利用氧化還原構(gòu)成原電池使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，必須滿足以下三個條件： （1）必須是一個可以自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)； （2）氧化還原反應(yīng)要分別在兩個電極上自發(fā)進(jìn)行； （3）組裝成的內(nèi)、外電路要構(gòu)成通路。第九張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月10第十張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月11第十一張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月 反應(yīng) Zn (s) + Cu2+(aq) = Zn2+(aq) +Cu(s) rHm(298K) = 218.7 kJmol 1 第十二張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月132. 電極、電池反

6、應(yīng)和電池符號原電池由兩各半電池組成。組成電池的金屬的導(dǎo)體叫做電極 。電子流出一極叫負(fù)極，電子流入一極叫正極負(fù)極反應(yīng)（電極反應(yīng)）： Zn = Zn2+ + 2e- （氧化反應(yīng)） 正極反應(yīng)（電極反應(yīng)）： Cu2+ + 2e- = Cu （還原反應(yīng)）電池反應(yīng)：Zn (s) + Cu2+(aq) = Zn2+(aq) +Cu(s) 根據(jù)外電路電子流動方向，由負(fù)極流向正極第十三張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月14原電池符號的表示方法原電池可用符號（原電池符號）表示：() Zn | Zn2+(1moldm3) | Cu2+(1moldm3) | Cu(+)“|”表示相界面 ， “|”表示鹽橋

7、注意：氧化反應(yīng)（負(fù)極）寫在左邊， 還原反應(yīng)（正極）寫在右邊。 導(dǎo)電材料寫在兩邊。 *鹽橋(salt bridge)的作用是保持溶液電中性。第十四張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月15第十五張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月16例如： 反應(yīng)Sn2+ + 2Fe3+ Sn4+ + 2Fe2+ 構(gòu)成原電池其符號 。原電池其符號是 ：()PtSn2+，Sn4+Fe2+，F(xiàn)e3+Pt() 第十六張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月17 一個原電池由兩個半電池組成，上述原電池由鋅半電池和銅半電池組成。半電池又稱為電極，即鋅電極和銅電極。 半電池包括兩類物質(zhì)： 一類是氧化態(tài)物質(zhì)(

8、氧化值高)， 一類是還原態(tài)物質(zhì)(氧化值低)。第十七張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月18 氧化態(tài)物質(zhì)和相應(yīng)的還原態(tài)物質(zhì)可組成電對。表示為：氧化態(tài)/還原態(tài) ，它可以用來表示所構(gòu)成的電極。 例如: Zn2+ / Zn ； Cu2+/ Cu 除金屬與其離子可組成電對外，同一種元素不同氧化值的離子、非金屬單質(zhì)與其相應(yīng)的離子以及金屬與其難溶鹽都可構(gòu)成電對。第十八張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月19應(yīng)注意：電極并非指一般的電子導(dǎo)體，它既是電子儲存器，又是電化學(xué)發(fā)生地。而且電化學(xué)中的電極，總是與電解質(zhì)溶液聯(lián)系在一起的，電極的特性也與所進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)分不開的，因此，電極是指電子導(dǎo)體與電解

9、質(zhì)溶液組成的整體系統(tǒng)。電極按物質(zhì)組成的不同，一般有以下四種：第十九張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月20表 電 極 類 型 電極類型電極示例電極反應(yīng)示例第一類電極金屬金屬離子電極Zn|Zn2+Cu|Cu2+Zn2+2eZnCu2+2eCu氣體離子電極Cl-|Cl2,PtPt,O2|OH-Cl2+2e2Cl-O2+2H2O+4e4OH-第二類電極金屬難溶鹽電極Ag|AgCl(s)|Cl-(Pt)Hg|Hg2Cl2(s)|Cl-AgCl(s) +eAg(s)+Cl-Hg2Cl2(s)+2e2Hg(l)+2Cl-金屬難溶氧化物電極H+,H2O|Sb2O3(s)|SbSb2O3(s)+6H+

10、6e2Sb+3H2O(l)氧化還原電極Fe2+,Fe3+|PtPt|Sn2+,Sn4+Fe3+eFe2+Sn4+2eSn2+第二十張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月21注意 在表中所示的氣體離子電極和氧化還原電極，常用惰性導(dǎo)電材料，如鉑或石墨作為電極導(dǎo)體，它們僅起吸附氣體或轉(zhuǎn)遞電子的作用，不參與電極反應(yīng)，常稱其為惰性電極。其余類型的電極，一般則參與反應(yīng)的金屬本身作導(dǎo)體。第二十一張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月22【例5.1】試寫出有下列氧化還原反應(yīng)構(gòu)成的原電池的電池符號、電極反應(yīng)、電對及電極。 2MnO4- + 10Cl- +16H+ = 2Mn2+ +5Cl2 +8H2

11、O第二十二張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月23 解： 先根據(jù)方程中各物質(zhì)氧化數(shù)的變化找出氧化劑電對為MnO-4/Mn2+，還原劑電對為Cl2/Cl-。再寫出該電池的符號為： ()Pt,Cl2(p)Cl-(c1)MnO-4(c2),Mn2+(c3),H+(c4)Pt () 兩極反應(yīng)分別為： 負(fù)極反應(yīng)： 2Cl-(aq) =Cl2(g) + 2e 正極反應(yīng)：MnO-4(aq) + 8H+ +5e = Mn2+ + 4H2O(l) 電對分別為：Cl2/Cl-，MnO4-/Mn2+。 電極分別為：Pt，Cl2Cl-；PtMnO-4，Mn2+，H+。 第二十三張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2

12、022年6月245.1.2電動勢與吉布斯函數(shù)變 反應(yīng): Zn (s) + Cu2+(aq) = Zn2+(aq) +Cu(s) rHm(298K) = 218.7 kJmol 1 G=Wmax=W電W電 = - Q E = - n F E式中F 法拉第常數(shù)，F(xiàn)=96485Cmol-1=96485JV-1mol-1 第二十四張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月25非標(biāo)準(zhǔn)電池： rGm = - n F E (5.1)標(biāo)準(zhǔn)電池： rGm = - n F E (5.2)n 電池反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移數(shù)；F 法拉第常數(shù) 96500(C mol 1)；E 電動勢,單位為V；E 標(biāo)準(zhǔn)電動勢；公式中的負(fù)號表示

13、系統(tǒng)向環(huán)境做功。 原電池的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，是指有關(guān)離子濃度為1.00moldm-3，壓力p為p=100kPa。 第二十五張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月26【例5.2】已知E=0.4030V，計算由標(biāo)準(zhǔn)氫電極和標(biāo)準(zhǔn)鎘電極組成的原電池反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯函數(shù)變。 解：rGm= -nFE =-296485JV-1mol-10.4030V = -77770 Jmol-1= -77.77kJmol-1 第二十六張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月27補(bǔ)充例題：已知在298K時，電池反應(yīng)Cu + 2Ag+ Cu2+ + 2Ag的rGm=-88.73kJmol-1，試求該電池的標(biāo)準(zhǔn)電動勢。解：第二

14、十七張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月285.2 電極電勢及其應(yīng)用5.2.1 電極電勢的產(chǎn)生5.2.2 電極電勢的確定5.2.3 濃度對電極電勢的影響能斯特方程5.2.4 電極電勢的應(yīng)用第二十八張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月295.2.1 電極電勢的產(chǎn)生 原電池能產(chǎn)生電流，這表明兩個電極之間存在電勢差，即兩個電極有著不同的電極電勢。下面簡單討論電極電勢產(chǎn)生的原因。第二十九張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月30在金屬（M）與其鹽溶液之間存在如下溶解與沉積的平衡： M Mn+ + ne 溶解和沉積的可逆過程達(dá)到動態(tài)平衡時。在金屬和溶液的界面上產(chǎn)生一個雙電層，這種雙

15、電層產(chǎn)生了電極電勢，這種電勢差稱為該金屬的電極電勢。電極電勢可用以衡量金屬在水溶液中失去電子的能力的大小。 電極電勢的大小只取決于電極的本性。金屬的活潑性不同，產(chǎn)生的電極電勢也不同。第三十張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月ab 溶液金屬金屬的電極電勢示意圖第三十一張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月325.2.2電極電勢的確定 迄今為止，金屬與其鹽溶液之間的電極電勢的絕對值還無法確定的。國際上規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)氫電極為標(biāo)準(zhǔn)電極. 電極符號 : Pt ,H2 (100kPa) | H+( 1.0 moldm-3) 規(guī)定: c ( H+) = 1.0 mol dm3 p ( H2) = 1

16、00 kPa (H+/ H2) = 0.0000 V第三十二張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月33標(biāo)準(zhǔn)電極電勢的確定 將待測電極與標(biāo)準(zhǔn)氫電極組成原電池，測出原電池的電動勢，就可計算出待測電極的電極電勢。標(biāo)準(zhǔn)電動勢為： E = (+) ( )第三十三張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月34 如欲測標(biāo)準(zhǔn)鋅電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢：先將標(biāo)準(zhǔn)鋅電極與標(biāo)準(zhǔn)氫電極組成原電池 () Zn|Zn2+(1moldm3)| H+(1moldm3)|H2(100kPa),Pt(+)測得電動勢為：0.7618V則E = (H+/H2) (Zn2+/Zn) =0.7618V (Zn2+/Zn) =-0.76

17、18V第三十四張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月35第三十五張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月36第三十六張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月37其它參比電極由于標(biāo)準(zhǔn)氫電極需要用純氫氣，在操作時會帶來不便，因此，常選用易于制備、使用方便，且電極電勢穩(wěn)定的其它參比電極，如甘汞電極（如圖所示）、氯化銀電極。第三十七張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月38（1）甘汞電極的電極符號：由于甘汞的電極電勢與KCl的濃度有關(guān) ，所以 (Pt)Hg | Hg2Cl2 (s) | KCl(飽和溶液) 電極反應(yīng): Hg2Cl2 (s) +2e- = 2Hg(l) + 2Cl-(

18、aq)在25時, (飽和甘汞電極) = 0.2415V其它濃度的KCl的電極電勢見下表第三十八張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月39不同濃度的甘汞的電極電勢與溫度的關(guān)系表：KCl濃度moldm-3 /V與t/的關(guān)系式 25 /V飽和+0.2412-6.6110-4（t-25）-1.7510-6（t-25）2-9.01016（t-25）30.24121.00.28012.7510-4（t-25）2.510-6（t-25）2410-9（t-25）30.28010.10.33370.7510-5（t-25）310-6（t-25）20.3337第三十九張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年

19、6月40（2）氯化銀電極 電極符號：Ag，AgClCl-(1.00moldm-3。電極反應(yīng)：AgCl(s)+ eAg(s) + Cl-(aq) (AgCl/Ag) = 0.2223V。第四十張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月41第四十一張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月42 表示組成電極的所有物質(zhì)都在各自的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，溫度為25時電極電勢稱為標(biāo)準(zhǔn)電極電勢。附表7列出各種物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢。從表中的各種數(shù)據(jù)可知：電極電勢的大小表示氧化還原電對中氧化態(tài)和還原態(tài)得失電子傾向的大小。電極電勢越小，還原態(tài)丟失電子的傾向越大，相應(yīng)的氧化態(tài)得電子的傾向越小；反之，電極電勢越大，氧化態(tài)獲得電

20、子的傾向越大，相應(yīng)的還原態(tài)丟失電子的傾向越小。標(biāo)準(zhǔn)電極電勢表第四十二張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月43使用標(biāo)準(zhǔn)電極電勢表注意：書采用國際上廣泛使用的還原電勢，規(guī)定所有半電池反應(yīng)都寫成還原反應(yīng)的形式即： 氧化態(tài) + ne 還原態(tài)。 值的大小只表示在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時水溶液中氧化劑、還原劑氧化能力和還原能力的相對強(qiáng)弱，它不適用于高溫、非水介質(zhì)等其它體系。 如高溫反應(yīng)：C+O2 CO2。第四十三張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月44 不同介質(zhì)時，標(biāo)準(zhǔn)電極電勢有所不同。 O2(g)+2H2O+4e4OH-(aq) (O2/OH-)=0.401V O2(g)+4H+(aq)+4e2H2O

21、 (O2/H2O)=1.229V 值與半電池反應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)無關(guān)。因?yàn)槭请姌O的強(qiáng)度性質(zhì)，是氧化劑、還原劑能力強(qiáng)度的標(biāo)度，它是體系的強(qiáng)度性質(zhì)，取決于物質(zhì)的本性，而和物質(zhì)的多少無關(guān)。物質(zhì)的計量數(shù)加倍時，雖然物質(zhì)的量加倍了，而物質(zhì)的本性并沒有改變，所以值不變。第四十四張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月45例如Zn2+(aq)+2eZn(s) =0.7628V2 Zn2+(aq)+4e 2Zn(s) =0.7628V1/2Zn2+(aq)+e 1/2Zn(s) =0.7628V第四十五張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月46 值無簡單的加和性，即：若兩個半電池反應(yīng)相加的第三個半電池反

22、應(yīng)時，前兩個反應(yīng)的值之和一般不等于第三個反應(yīng)的，例如： （1）Fe2+(aq) + 2e Fe(s) 1= -0.447V+）（2）Fe3+(aq) +e Fe2+(aq) 2= +0.771V（3）Fe3+(aq) + 3e Fe(s) 3= -0.037V3 1 + 2 。 第四十六張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月475.2.3 濃度對電極電勢的影響 能斯特方程式 1920年獲諾貝爾化學(xué)獎 討論了標(biāo)準(zhǔn)電極電勢，我們知道了這是在離子濃度或氣體壓力為標(biāo)準(zhǔn)壓力的時的電極電勢，而非標(biāo)準(zhǔn)電極電勢的大小不僅決定于物質(zhì)的本性，還決定于溫度、離子濃度或氣體分壓等。 第四十七張，PPT共一百五十

23、頁，創(chuàng)作于2022年6月48a氧化態(tài) + ne b還原態(tài) 上式稱為電池反應(yīng)的能斯特方程式。式中： 任意濃度時的電極電勢； 該電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢； c(氧化態(tài))氧化態(tài)物質(zhì)的濃度；c(還原態(tài))還原態(tài)物質(zhì)的濃度；a，b 分別表示他們在電極反應(yīng)中的化學(xué)計量數(shù)；n 電極反應(yīng)中的得失電子的化學(xué)計量數(shù)；F 法拉第常數(shù)，等于96485Cmol-1或JV-1mol-1；T 表示熱力學(xué)溫度，單位K。第四十八張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月49（F = 96500 JV-1 mol 1 , R = 8.314 J mol1 K1, T= 298K 并把以e為底的自然對數(shù)換算成以10為底得常用對數(shù)） 上式

24、是德國物理化學(xué)家能斯特在1889年導(dǎo)出的,它定量地描述了電極電勢與離子濃度的關(guān)系。則：第四十九張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月50應(yīng)用能斯特方程式時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： （1）若組成電極電對的某一物質(zhì)是固體或液體時，不列入方程式中；如果是氣體，則代入氣體分壓（p）除以p進(jìn)行計算。 （2）若電極反應(yīng)時中氧化態(tài)和還原態(tài)物質(zhì)前的計量數(shù)不等于1，則氧化態(tài)和還原態(tài)物質(zhì)濃度應(yīng)以各自的化學(xué)計量數(shù)作為指數(shù)。第五十張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月51應(yīng)用能斯特方程式時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： （3）若在電極反應(yīng)中，有H+或OH-參加反應(yīng)，則這些離子的濃度也應(yīng)該根據(jù)配平的電極反應(yīng)是寫在能斯特方程式中，

25、但H2O不寫入（它是純液體）。 （4）應(yīng)用范圍：計算平衡時（即外路導(dǎo)線的電流趨于零）Mn+/M的電極電勢。第五十一張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月52【例5.3】計算25，c(Zn2+)=0.001moldm-3時，Zn2+/Zn電極的電極電勢。 解： Zn2+(aq) + 2e Zn(s)電極電勢降低，Zn還原性增加，易失去電子。 第五十二張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月53【例5.4】計算在25時，p(O2)=100kPa，c(OH-)=10-7 moldm-3時，O2/OH-電對的電極電勢。 解： O2 + 2H2O +4e 4OH- 第五十三張，PPT共一百五十

26、頁，創(chuàng)作于2022年6月54當(dāng)c(H+)=10moldm-3 c(Cr2O72-)=c(Cr3+)=1.0moldm-3時， 【例5.5】已知反應(yīng) Cr2O72- +14H+ +6e 2Cr3+ + 7H2O (Cr2O72-/Cr3+)=1.232V當(dāng)c(H+)=10moldm-3及c(H+)=0.001moldm-3時，值各是多少？根據(jù)計算結(jié)果說明酸度對Cr2O72-氧化還原強(qiáng)弱的影響。第五十四張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月55當(dāng)c(H+)=0.001moldm-3，c(Cr2O72-)=c(Cr3+)=1.0moldm-3 時，隨氫離子濃度的增加，增加，Cr2O72-的氧化

27、性增強(qiáng)；c(H+)=10moldm-3；反之，氫離子濃度降低，降低，Cr2O72-氧化性降低。第五十五張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月56 從以上幾例可以看出：離子濃度對電極電勢有影響，但影響不大。 當(dāng)金屬離子或氫離子濃度減少時，金屬或氫的電極電勢代數(shù)值減少，反之亦然。 當(dāng)非金屬離子濃度減少時，非金屬的電極電勢代數(shù)值增大。 介質(zhì)的酸堿性對某些電對，如具有氧化性的含氧酸鹽的電對的電極電勢影響很大。第五十六張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月575.2.4電極電勢的應(yīng)用 計算原電池的電動勢判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的方向氧化劑和還原劑的強(qiáng)弱比較氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的程度第五十七張，PPT

28、共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月58計算原電池的電動勢第五十八張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月59解：與該原電池有關(guān)的電極反應(yīng)及其標(biāo)準(zhǔn)電極電勢為： Cd2+(aq) + 2e Cd(s) = -0.4030V； Sn4+(aq) + 2e Sn2+(aq) = 0.15V 【例5.6】計算下列原電池在25是的電動勢，并標(biāo)明正負(fù)極，寫出電池反應(yīng)式。 CdCd2+(0.1moldm-3)Sn4+(0.1 moldm-3)，Sn2+(0.001 moldm-3)Pt。第五十九張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月60第六十張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月61由于（Sn

29、4+/Sn2+）(Cd2+/Cd) 所以，（Sn4+/Sn2+）作為正極，(Cd2+/Cd)作為負(fù)極。 E=(正極)(負(fù)極) = (Sn4+/Sn2+)- (Cd2+/Cd) =0.21（- 0.43） =0.64V 第六十一張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月62正極反應(yīng)：Sn4+(aq) + 2e Sn2+(aq)（氧化反應(yīng)） 負(fù)極反應(yīng)：Cd(s) Cd2+(aq) + 2e （還原反應(yīng)） 電池反應(yīng)：Cd(s) + Sn4+(aq) =Cd2+(aq) + Sn2+(aq) 第六十二張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月63解：把上述反應(yīng)分解成兩個電極反應(yīng)，并查出它們的標(biāo)準(zhǔn)電

30、極電勢。正極：（還原反應(yīng)） Fe3+(aq) + e Fe2+(aq) =0.771V負(fù)極：（氧化反應(yīng)） Sn2+(aq) + 2e Sn4+(aq) =0.151VE = (正極)（負(fù)極） = (Fe3+/Fe2+)-(Sn4+/Sn2+) = 0.7710.151=0.620V所以，電池的符號為 （）PtSn4+，Sn2+Fe3+，F(xiàn)e2+Pt（）【例5.7】把下列反應(yīng)構(gòu)成電池，并計算該電池的標(biāo)準(zhǔn)電動勢。2Fe3+(aq) + Sn2+(aq) 2Fe2+(aq) + Sn4+(aq)第六十三張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月642.判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的方向 氧化還原反應(yīng)是得失

31、電子的反應(yīng),反應(yīng)總是在得電子能力大的氧化劑與失電子能力大的還原劑之間進(jìn)行。 即反應(yīng)一定是在電極電勢大的氧化態(tài)物質(zhì)與電極電勢小的還原態(tài)物質(zhì)之間進(jìn)行。第六十四張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月氧化態(tài)1 + ne 還原態(tài)1氧化態(tài)2 + ne 還原態(tài)2小大氧化態(tài)氧化性弱強(qiáng)還原態(tài)還原性強(qiáng)弱（產(chǎn)物） （反應(yīng)物）（反應(yīng)物） （產(chǎn)物）第六十五張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月66【例】判斷下列兩種情況下的化學(xué)反應(yīng)方向，并寫出它們的電池符號。 Pb2+(1.0moldm-3) + Sn Sn2+(1.0 moldm-3) + Pb Pb2+(0.1moldm-3) + Sn Sn2+(1.0

32、 moldm-3) + Pb解：（1）各離子均處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，查表得： (Pb2+/Pb)=0.126V ； (Sn2+/Sn)=0.136VE = （正極）（負(fù)極） = (Pb2+/Pb)(Sn2+/Sn) =（0.126）（0.136）=0.01V（相差很小）所以，在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下該反應(yīng)自發(fā)向右進(jìn)行。其電池符號為：(-)SnSn2+(1.0moldm-3)Pb2+(1.0moldm-3)Pb（+）第六十六張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月67（2）Pb2+處于非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)由于 (Pb2+/Pb)(Sn2+/Sn)反應(yīng)自發(fā)向左進(jìn)行，電池符號為：(-)PbPb2+(1.0moldm-3)Sn2+(

33、1.0moldm-3)Sn（+）第六十七張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月68注意 當(dāng)氧化劑電對和還原劑電對的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢相差不大時，一般是E0.2V，各物質(zhì)的濃度對反應(yīng)方向起著決定性作用。 若E0.2V，濃度對的影響較小，可直接用值去判斷。 若電極電勢包含著H+或OH-時，pH對影響顯著，只有當(dāng)E0.5V，才能直接用制取比較判斷。第六十八張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月693.氧化劑和還原劑的強(qiáng)弱比較 電對的電極電勢越大，電對中氧化態(tài)物質(zhì)得電子能力越強(qiáng)，是強(qiáng)氧化劑；其相應(yīng)的還原態(tài)物質(zhì)失電子能力越弱，是弱還原劑。 電對的電極電勢越小，電對中還原態(tài)物質(zhì)失電子能力越強(qiáng)，是強(qiáng)還

34、原劑；其相應(yīng)的氧化態(tài)物質(zhì)得電子能力越弱，是弱氧化劑。 電極電勢表中，最強(qiáng)的氧化劑是F2 , 最強(qiáng)的還原劑是 Li。第六十九張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月70在實(shí)際應(yīng)用中，如果有一種氧化劑遇到幾種還原劑或一種還原劑遇到幾種氧化劑時，反應(yīng)是按所組成的電池的E由達(dá)到小的順序進(jìn)行反應(yīng)的，這就是分步氧化還原反應(yīng)。第七十張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月71例如：選擇氧化劑只氧化I-，而不氧化Br-和Cl-。 （I2/I-）=0.54V I2 +2e 2I- (Br2/Br-)=1.07V Br2+2e 2Br- (Cl2/Cl-)=1.36V Cl2 + 2e 2Cl- (IO-

35、3/I2)=1.20V 2IO-3 +12H+ +10e I2 +6H2O第七十一張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月72當(dāng)c(H+)=1.010-7 moldm-3時， 第七十二張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月73選擇氧化劑時，其 的值應(yīng)在0.540.703V之間。若選擇Fe3+/Fe2+作為氧化劑，其（Fe3+/Fe2+）=0.771V，在氧化I2的同時，又將已氧化成的I2繼續(xù)氧化成IO3-離子，因此，用Fe3+/Fe2+作為氧化劑時，要控制溶液的pH值。只需 （IO-3/I2）0.771V 第七十三張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月74即：（IO-3/I2）

36、 0.771V即可。 pH=6.04即溶液的pH值大于6.04時，可以確保題中的要求。 第七十四張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月754.氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的程度 nFE = RTlnK 氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的程度可用平衡常數(shù)K來表示。當(dāng)氧化還原反應(yīng)達(dá)平衡時: rGm = -nFE = 0 , E = 0 , 根據(jù)公式： rGm=-nFE 和rGm =RTlnK第七十五張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月76當(dāng)T=298.15K，R=8.314Jmol-1K-1 ，F(xiàn)=96485JV-1mol-1平衡常數(shù)可寫成：由此可見，在298.15K時，氧化還原反應(yīng)的平衡常數(shù)只與電動勢E有關(guān)，

37、而與溶液的起始濃度無關(guān)。 第七十六張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月77解： 查表計算可知該反應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)條件下能自發(fā)進(jìn)行，該原電池的標(biāo)準(zhǔn)電動勢E=0.0113V。根據(jù)有關(guān)公式，可以計算該反應(yīng)在298.15K時的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)：【例5.8】計算下述反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)，并分析該反應(yīng)進(jìn)行的程度（298.15K)。 Sn(s)+Pb2+(aq) = Sn2+(aq)+Pb(s)即 lgc(Sn2+)/c(Pb2+)=0.382 K = c(Sn2+)/c(Pb2+)=2.41第七十七張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月78c(Sn2+)=2.41c(Pb2+)計算結(jié)果可知，當(dāng)溶液中Sn2

38、+的濃度等于Pb2+濃度的2.41倍時，反應(yīng)便達(dá)到平衡狀態(tài)。由此可見，此反應(yīng)進(jìn)行得不很完全。第七十八張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月79解：（1）氧化劑：（H2O2/H2O）=1.77V 還原劑：（Fe3+/Fe2+）=0.771V E = （H2O2/H2O）（Fe3+/Fe2+） =1.770.77=1.00V K =7.041033 106 反應(yīng)進(jìn)行的程度及其徹底。 補(bǔ)充【例】計算下列兩個反應(yīng)的平衡常（25）：（1）H2O2 + 2Fe2+ +10H+ = 2Fe3+ +2H2O（2）Br2 + Mn2+ +2H2O = 2Br- + MnO2 +4H+。第七十九張，PPT共

39、一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月80（2）氧化劑：（Br2/Br-）=1.07V， 還原劑：（MnO2/Mn2+）=1.23VE = （Br2/Br-）（MnO2/Mn2+） =1.071.23=0.16V K =3.8010-6 。一般來說，當(dāng)n=1時，E0.3V的氧化還原反應(yīng)的K值大于105；當(dāng)n=2時，E0.2V的氧化還原反應(yīng)的K值大于106，此時可以認(rèn)為反應(yīng)進(jìn)行的相當(dāng)徹底。（2）Br2 + Mn2+ +2H2O = 2Br- + MnO2 +4H+。第八十張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月815.3 電解 5.3.1 電解池的組成和電極反應(yīng)5.3.2 分解電壓和電極的超電壓5

40、.3.3 分解產(chǎn)物5.3.4 電鍍第八十一張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月82第八十二張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月83陽極產(chǎn)生CO2陰極出鋁第八十三張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月845.3.1 電解池的組成和電極電壓對反應(yīng) Cu2+(aq) + 2Cl (aq) = Cu(s) + Cl2(g) rGm (298K) = 197.0 kJ mol 1 0 不能自發(fā)反應(yīng)，可通過電解來實(shí)現(xiàn)。 借助于外加直流電源使氧化還原反應(yīng)得以實(shí)現(xiàn)的過程稱為電解。進(jìn)行電解的裝置稱電解池(electrolytic cell)。在電解池內(nèi)電能直接轉(zhuǎn)變成化學(xué)能。第八十四張，PP

41、T共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月85基本概念 在電解池內(nèi)，陽極(anode)與電源正極相連，發(fā)生氧化反應(yīng)；陰極(cathode)與電源負(fù)極相連，發(fā)生還原反應(yīng)。如電解CuCl2溶液： 陽極反應(yīng) 2Cl = Cl2 + 2e 氧化反應(yīng) 陰極反應(yīng) Cu2+ + 2e = Cu 還原反應(yīng) 正負(fù)離子在電極上得失電子的過程稱為放電。正負(fù)離子在電極上得失電子是同時進(jìn)行 的。第八十五張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月865.3.2 分解電壓和電極的超電壓 要使任何電解能順利進(jìn)行，必須對電解池施加一定的電壓。使電解順利進(jìn)行所需的最小電壓，稱為實(shí)際分解電壓，用E實(shí)來表示。第八十六張，PPT共一百五十

42、頁，創(chuàng)作于2022年6月H2SO4溶液+-陽極 e-陰極e-O2H2正極負(fù)極e-e-電 解 池直流電源Pt第八十七張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月88以Pt為電極電解1 moldm3 H2SO4溶液。 陽極反應(yīng)： 4OH = O2 + 2H2O + 4e- （O2/OH-）=+0.401V 陰極反應(yīng)： 2H + + 2e - = H2 (H+/H2)=0.00V 兩極產(chǎn)物O2和H2分別吸附在Pt電極上，組成了氫-氧原電池，該原電池的電子流動方向正好與外加電源的電子流動方向相反，即形成了一個與外加電壓相反的電動勢，稱為反電動勢第八十八張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月89

43、(Pt)O2(p)OH-(1.010-14 moldm-3)，電極所產(chǎn)生的電極電勢為：第八十九張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月90經(jīng)過計算可知：（O2/OH-）在電池中作為正極，(H+/H2)作為負(fù)極。電池符號為：()（Pt）H2(p)H+(1.0 moldm-3)O2(Pt)(+)E = （正極）(負(fù)極)= （O2/OH-）(H+/H2) =1.2290.000=1.229V 顯然，在電解過程中，電解產(chǎn)物與溶液中的離子所構(gòu)成的原電池，產(chǎn)生的是一個反電動勢，要使電解能順利進(jìn)行，外加電源就必須克服該原電池產(chǎn)生的反電動勢。第九十張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月91 但在實(shí)際

44、操作中，要大于1.7V時，電解方可進(jìn)行。我們把理論計算的反電動勢稱理論分解電壓。用E理 表示。 實(shí)際測得的 E實(shí)遠(yuǎn)大于E理 即 E實(shí)分 E理分 各種物質(zhì)的實(shí)際分解電壓都是通過實(shí)驗(yàn)測定的。而把實(shí)際分解電壓與理論分解電壓之差，稱為超電壓。第九十一張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月92引起超電壓的原因主要與電極的“超電勢”有關(guān)。其結(jié)果是由于存在電極的“超電勢”，使得H+在陰極上還原成H2(g)的電極電勢小于氫的理論電極電勢（析出電勢），電極電勢減小，氧化態(tài)物質(zhì)的還原能力降低；而H2O(OH-)在陽極上失去電子氧化為O2所需要電極電勢高于理論電勢。因此，“超電勢”就是為完成電解的氧化還原反應(yīng)

45、所需電極電勢超過其平衡電勢部分，即=（實(shí)際）（平衡）。 第九十二張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月93 a 電解產(chǎn)物不同，超電勢不同。金屬超電勢較小，氣體超電勢較大,尤其O2和 H2 。 b 電極材料不同，超電勢不同； 電極材料相同，而材料表面不同，超電勢不同。 d 電流密度大，超電勢大。 e 溫度越高，超電勢越小。影響電極超電勢的因素：第九十三張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月在電解工業(yè)中，超電勢問題是一個很重要的實(shí)際問題，又是直接影響電解反應(yīng)的性質(zhì)。如分別電解CuSO4、ZnSO4、MgSO4溶液時，陰極產(chǎn)物是什么？ Mg2+2eMg(s) (Mg2+/Mg)=2.37

46、V（陰極產(chǎn)物：H2）Zn2+ + 2e Zn(s) (Zn2+/Zn)=0.76V （陰極產(chǎn)物：Zn）2H2+ + 2e H2(g) (H+/H2) =0.00V （c(H)=10-7moldm-3， = - 0.414V，同時它的超電勢較大）Cu2+ + 2e Cu(s) (Cu2+/Cu) =+0.34V（陰極產(chǎn)物：Cu）第九十四張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月955.3.3 電解產(chǎn)物 對熔融液，電解時只有組成電解質(zhì)的正、負(fù)離子分別在兩極上放電。 對水溶液，除了有電解質(zhì)的正、負(fù)離子外，還有水中的OH 和H+離子，因此電解時，每個電極上都有兩種離子可能放電，究竟哪種離子放電呢？第

47、九十五張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月96 1. 放電離子的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢； 2. 離子濃度； 3. 電極材料； 4. 電解產(chǎn)物在電極上的超電勢。電解產(chǎn)物的主要影響因素有：第九十六張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月97 究竟那種因素起主要作用，要具體問題具體分析。一般情況標(biāo)準(zhǔn)電極電勢是主要影響因素。 一般來講，在陽極放電失去電子的只能是負(fù)離子或金屬，即電極電勢小的還原態(tài)物質(zhì)；在陰極放電得到電子的只能是正離子，即電極電勢大的氧化態(tài)物質(zhì)。 下面舉例說明。第九十七張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月鹽類水溶液電解產(chǎn)物的一般規(guī)律電極陰 極 (還原)陽 極 (氧化)反應(yīng)物質(zhì)金

48、屬離子或H+離子 金屬或負(fù)離子 1.電動序位于Al后的金屬離子放電，析出相應(yīng)金屬; 2.電動序位于Al前包括Al的金屬離子不能放電,放電的是H+離子,得到H2。 1.除Pt、Au、Cr外，金屬做陽極時，金屬失電子發(fā)生溶解； 2.簡單負(fù)離子如Cl-、Br-、I-、S2-等離子放電得到相應(yīng)單質(zhì)； 3.復(fù)雜負(fù)離子時不能放電,是OH-放電,得到O2。電 解 產(chǎn) 物第九十八張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月99用石墨作陽極，用鐵作陰極， 電解飽和氯化銅 飽和氯化銅的濃度為c(CuCl2) = 2.34moldm-3 溶液的pH=8 c(H+)=10-8 moldm-3，c(OH-)=10-6m

49、oldm-3315134.5第九十九張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月100 2Cl-(aq) -2e = Cl2(g)陽極反應(yīng)和離子析出電勢（失電子的氧化反應(yīng)）：(Cl2)（析出）=1.336 + = 1.336+0.000=1.336V第一百張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月1014OH-(aq) 4e = O2(g) + 2H2O(l)電解氯化銅水溶液的陽極產(chǎn)物是氯氣，而不是氧氣。 氧氣在石墨上的超電勢為0.90(O2)析出= 0.755+0.9=1.655V 第一百零一張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月102陰極反應(yīng)和析出電勢（得電子的還原反應(yīng)）： Cu

50、+2e Cu(s) (Cu2+/Cu)= (Cu2+/Cu)+ lgc(Cu2+)/c =0.3419+ lg(2.34) =0.3419+0.011=0.353V0.05917n0.059172第一百零二張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月103 2H+ + 2e H2(g) 查表知H2在鐵上的超電勢是0.08V，因此H2的實(shí)際析出電勢為： H2（理論）= (H+/H2) H2（超） =-0.4720.08=-0.552V第一百零三張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月104 (Cu2+/Cu) (H+/H2)，所以在陰極上析出的物質(zhì)是銅而不是氫氣?？偡磻?yīng)式 Cu2+(aq)+

51、2Cl-(aq)=Cu(s)+Cl2(g)分解電壓E=1.365（0.552）=1.917V第一百零四張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月1052.用石墨作電極，電解Na2SO4溶液 陰極發(fā)生的反應(yīng)的離子：Na+，H+， Na+eNa (Na+/Na)=2.7V2H+2e H2 (H+/H2)=0.00V H2(超)=0.002VH2(析出)=(H+/H2)-H2(超) =-0.4140.002=0.416V(H+/H2) (Na+/Na) 所以，陰極析出H2。第一百零五張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月106用金屬鎳做電極電解NiSO4溶液 陽極反應(yīng):Ni - 2e- =

52、Ni2+ 陰極反應(yīng):Ni2+ + 2e- = Ni總反應(yīng)： Ni2+ + Ni = Ni + Ni2+(Ni2+/Ni)=-0.257V第一百零六張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月1075.3.4 電鍍電鍍是將一種金屬鍍到另一種金屬表面上的過程。是機(jī)械制造工業(yè)最常用的表面處理方法之一。 含有要鍍上的金屬離子的溶液為電解液，被鍍金屬工件為陰極，要鍍上的金屬為陽極。電鍍時陽極要鍍的金屬不斷溶解，而陰極被鍍金屬工件的表面不斷鍍上要鍍的金屬。第一百零七張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月1085.4 金屬腐蝕及其防止5.4.1 金屬腐蝕及分類5.4.2 電化學(xué)腐蝕的發(fā)生5.4.3 金

53、屬腐蝕的防止第一百零八張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月109據(jù)報道每年被腐蝕破壞掉的鋼材為鋼每年產(chǎn)量的十分之一。 根據(jù)各國調(diào)查結(jié)果，金屬腐蝕所造成的經(jīng)濟(jì)損害大致為該國的國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的24。以中國1998年為例，當(dāng)年國民生產(chǎn)總值約為1萬4千億元，由于金屬腐蝕造成的直接損失約為300600億元。每天應(yīng)腐蝕的損失為0.8-1.6億元。（我國某年的統(tǒng)計損失高達(dá)1500億元，每天四億元人民幣。）據(jù)美國1995年最新統(tǒng)計全年腐蝕的損失為3000億美元，人均每年損失1100美元。 第一百零九張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月1105.4.1 金屬腐蝕及分類化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕第一百一十

54、張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月111化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕是金屬表面和干燥氣體或非電解質(zhì)發(fā)生化學(xué)作用而引起的腐蝕。在腐蝕過程中不產(chǎn)生電流。 這類腐蝕在常溫常壓下不易發(fā)生，而且腐蝕往往只發(fā)生在金屬表面，危害性一般比電化學(xué)腐蝕小一些。例如電氣絕緣油、潤滑油、液壓油以及干燥空氣中的O2、H2S、SO2、Cl2等物質(zhì)與電氣機(jī)械設(shè)備中的金屬接觸時，在金屬表面生成相應(yīng)的氧化物，硫化物、氯化物等，都是化學(xué)腐蝕。溫度對化學(xué)腐蝕的速度影響很大。第一百一十一張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月112例如：高溫水蒸氣對鍋爐的腐蝕，將發(fā)生如下反應(yīng)： Fe + H2O(g)FeO+H2(g)2Fe +

55、3H2O(g)Fe2O3 + 3H2(g)3Fe + 4H2O(g)Fe3O4 + 4H2(g)同時，還會發(fā)生鋼鐵脫碳現(xiàn)象。 Fe3C+H2O(g)3Fe+CO+H2 由于脫碳反應(yīng)及其它氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生的氫而擴(kuò)散滲入工件內(nèi)部，使鋼鐵產(chǎn)生脆性，稱氫脆。鋼的脫碳和氫脆會造成鋼的表面硬度和內(nèi)部強(qiáng)度的降低，這是非常有害的現(xiàn)象。第一百一十二張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月113電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕是指金屬表面與電解質(zhì)溶液形成原電池，即腐蝕過程中產(chǎn)生電流，發(fā)生電化學(xué)腐蝕時，金屬作為陽極溶解而引起的腐蝕。這類腐蝕在常溫常壓下就能發(fā)生，并可滲透到金屬內(nèi)部，與化學(xué)腐蝕相比，危害性更嚴(yán)重，發(fā)生更普遍。

56、 第一百一十三張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月114Zn稀HClCu例：將一塊化學(xué)純的鋅投入稀鹽酸中，幾乎看不到氫氣放出。但當(dāng)用一銅絲接觸鋅表面，銅絲上即劇烈地放出氫氣，純鋅逐漸溶解。 (-) Zn | HCl | Cu (+)正極反應(yīng)：H+2e-H2 負(fù)極反應(yīng)：Zn-2e-Zn2+第一百一十四張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月115腐蝕電池的說明金屬的電化學(xué)腐蝕與原電池作用在原理上沒有本質(zhì)區(qū)別。但通常腐蝕中原電池稱為腐蝕電池。而習(xí)慣上把腐蝕電池中發(fā)生氧化（即失電子）反應(yīng)的電極稱為陽極。把發(fā)生還原（即得電子）反應(yīng)的電極稱為陰極。第一百一十五張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2

57、022年6月116根據(jù)介質(zhì)的不同，腐蝕分為以下幾類：（1）析氫腐蝕（主要發(fā)生在鋼鐵表面吸附水膜酸性較強(qiáng)）第一百一十六張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月117鋼鐵析氫腐蝕圖CeFe2H+2eH2Fe2+電 解質(zhì)溶液第一百一十七張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月118所組成的原電池的各電極反應(yīng)分別為陽極（Fe）： Fe2eFe2+陰極（雜質(zhì)）： 2H+2eH2電池反應(yīng)： Fe+2H+H2+Fe2+第一百一十八張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月119（2）吸氧腐蝕如果水膜的酸性很弱或者呈中性，就由溶解在水膜里的氧氣作為氧化劑。陰極反應(yīng)：O2+2H2O+4e-4OH-陽極

58、反應(yīng)：Fe - 2eFe2+（正極）（負(fù)極）總反應(yīng) 2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2Fe(OH)2+O2Fe(OH)3脫 水Fe2O3第一百一十九張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月120鋼鐵吸氧腐蝕圖CeFeFe2+電 解質(zhì)溶液O2OH-第一百二十張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月121腐蝕電池形成的缺一不可的條件：1.必須有陰極和陽極。 2.陰極和陽極之間必須有電位差（這種電位差因金屬內(nèi)晶間、應(yīng)力、疲勞程度、電偶等的差異的存在以及金屬表面縫隙、氧濃差等現(xiàn)象的存在，極容易在同一金屬結(jié)構(gòu)體內(nèi)形成）；亦可在兩個不同電位金屬間形成。 3.陰極和陽極之間必須有金屬的電流通道。

59、 4.陰極和陽極必須浸在同一電解質(zhì)中，該電解質(zhì)中有流動的自由離子。第一百二十一張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月1225.4.3 金屬腐蝕的防護(hù)改改善金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)采用各種保護(hù)層緩蝕劑法電化學(xué)防護(hù)第一百二十二張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月1231. 改善金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)例如制造各種耐腐蝕的合金，如在普通鋼鐵中加入鉻、鎳等制成不銹鋼。第一百二十三張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月1242. 采用各種保護(hù)層在金屬表面覆蓋保護(hù)層，使金屬制品與周圍腐蝕介質(zhì)隔離，從而防止腐蝕。常見的保護(hù)層有金屬層和非金屬層兩類。第一百二十四張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年

60、6月125【金屬保護(hù)層】包鍍：在外力作用下，使兩種以上的金屬表面分子間發(fā)生相互滲透而牢固地結(jié)合成一體的工藝。如：冷軋、冷拉、熱軋等等。所鍍的金屬有銅、鎳、鋁、鋅等噴鍍：是采用專門的設(shè)備利用熱源將金屬或非金屬材料加熱到熔化或半熔化狀態(tài)，用高速氣流將其噴散成小顆粒并噴射到機(jī)件表面形成覆蓋層。第一百二十五張，PPT共一百五十頁，創(chuàng)作于2022年6月126電鍍：借電解原理，在金屬制件表面沉積一薄層其他金屬和合金的方法?；瘜W(xué)鍍：不用外來電源，借氧化還原作用，不是通過界面上固液兩相間金屬原子和離子的交換，而是液相離子通過液相中的還原劑在金屬表面上還原沉積?，m瑯：搪瓷工藝。用石英、長石、硝石和碳酸鈉等加鉛和