電化學(xué) 金屬 材料腐蝕2課件

第七章電化學(xué)金屬材料腐蝕復(fù)習(xí)提問(wèn)1.命名下列配合物。K[PtCl3NH3]，[Co(NH3)5H2O]Cl3，

[Pt(NH2)(NO2)(NH3)2]

2.舉例說(shuō)明何謂原電池？3.寫出標(biāo)態(tài)摩爾Gibbs函數(shù)變與電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系。4.寫出下列反應(yīng)的Nernst方程Cu2+(aq)+2e=Cu(s)Zn(s)+Cu2+(aq)=Zn2+(aq)

+

Cu(s)7.2.2影響電極電勢(shì)的因素2.酸度對(duì)電極電勢(shì)的影響例7-5如下反應(yīng)2MnO4-(aq)+10Cl-(aq)+16H+(aq)=2Mn2+(aq)+5Cl2(g)+8H2O

(l)當(dāng)c(H+)=0.100mol/L,其它物質(zhì)處于標(biāo)態(tài)時(shí)，其電動(dòng)勢(shì)為多少？解法一：先計(jì)算電極電勢(shì)查表Eθ(MnO4-/Mn2+)=1.507V;Eθ(Cl2/Cl-)=1.35827V正極：MnO4-(aq)+8H+(aq)+5e=Mn2+(aq)+4H2O

(l)負(fù)極：2Cl-(aq)－2e=Cl2(g)根據(jù)電極反應(yīng)Nernst公式得E(MnO4-/Mn2+)=1.507V－(0.05917V/5)lg(1/0.10008)=1.412VE(Cl2/Cl-)=Eθ(Cl2/Cl-)=1.35827VE=E(MnO4-/Mn2+)－E(Cl2/Cl-)=0.054V7.3電極電勢(shì)的應(yīng)用例7-6下列電對(duì)在標(biāo)態(tài)時(shí)的氧化性強(qiáng)弱順序如何？若在pH=3時(shí)其氧化性強(qiáng)弱順序又如何？

Eθ(MnO4-/Mn2+)=1.507V;Eθ(Cl2/Cl-)=1.35827V解:(1)標(biāo)態(tài)時(shí)，Eθ(MnO4-/Mn2+)>Eθ(Cl2/Cl-)氧化能力：MnO4->Cl2(2)pH=3時(shí)，c(H+)=1.00×10-3mol/l電極反應(yīng)：MnO4-(aq)+8H+(aq)+5e=Mn2+(aq)+4H2O

(l)根據(jù)電極反應(yīng)Nernst公式得E(MnO4-/Mn2+)=1.507V－(0.05917V/5)lg(1/0.0010008)=1.223VE(Cl2/Cl-)=Eθ(Cl2/Cl-)=1.35827V此時(shí)，MnO4-氧化能力小于Cl27.3電極電勢(shì)的應(yīng)用7.3.2判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的方向由rGm=－nEF,得E>0反應(yīng)自發(fā)正向進(jìn)行;E<0反應(yīng)自發(fā)逆向進(jìn)行;E=0應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡.恒溫，化學(xué)反應(yīng)的方向rGm來(lái)判斷:rGm<0 反應(yīng)自發(fā)正向進(jìn)行;rGm>0 反應(yīng)自發(fā)逆向進(jìn)行;rGm=0 反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡.又：E=E(+)-E(-)E(+)>E(-)E(+)<E(-)E(+)=E(-)7.3電極電勢(shì)的應(yīng)用例7-7判斷下列反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？2MnO4-(aq)+10Cl-(aq)+16H+(aq)=2Mn2+(aq)+5Cl2(g)+8H2O

(l)(1)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)；(2)c(H+)=0.100mol/L,其它物質(zhì)處于標(biāo)態(tài)時(shí);(3)當(dāng)pH=3,其它物質(zhì)處于標(biāo)態(tài);。已知：Eθ(MnO4-/Mn2+)=1.507V;Eθ(Cl2/Cl-)=1.35827V解:(1)標(biāo)態(tài)時(shí)，Eθ=Eθ(MnO4-/Mn2+)-Eθ(Cl2/Cl-)>0正反應(yīng)自發(fā)(2)c(H+)=0.100mol/L,其它物質(zhì)處于標(biāo)態(tài)時(shí)根據(jù)電極反應(yīng)Nernst公式得E(MnO4-/Mn2+)=1.507V－(0.05917V/5)lg(1/0.10008)=1.412VE(Cl2/Cl-)=Eθ(Cl2/Cl-)=1.35827VE=E(MnO4-/Mn2+)－E(Cl2/Cl-)=0.054V>0正反應(yīng)自發(fā)(3)pH=3時(shí)，c(H+)=1.00×10-3mol/lE=E(MnO4-/Mn2+)－E(Cl2/Cl-)=1.233V-1.358V<0正反應(yīng)非自發(fā)7.3電極電勢(shì)的應(yīng)用例7-9試判斷在298.15K時(shí)，反應(yīng)Pb2+(aq)+Sn(s)=Pb(s)+Sn2+(aq)進(jìn)行的程度；如反應(yīng)開始時(shí)，c(Pb2+)=2.0mol/L,平衡時(shí)c(Pb2+)和c(Sn2+)各為多少？解：(1)查表Eθ(Pb2+/Pb)=－0.1262V;Eθ(Sn2+/Sn)=－0.1375VEθ=Eθ(Pb2+/Pb）－Eθ(Sn2+/Sn)＝(－0.1262V)－(－0.1375V)=0.0113V平衡常數(shù)較小，反應(yīng)進(jìn)行不完全。(2)設(shè)平衡時(shí)c(Sn2+)＝xmol/L例7-9試判斷在298.15K時(shí)，反應(yīng)Pb2+(aq)+Sn(s)=Pb(s)+Sn2+(aq)進(jìn)行的程度；如反應(yīng)開始時(shí)，c(Pb2+)=2.0mol/L,平衡時(shí)c(Pb2+)和c(Sn2+)各為多少？Pb2+(aq)+Sn(s)=Pb(s)+Sn2+(aq)平衡濃度/mol/L2.0-xxKθ=x/2.0-x=2.409x=1.4mol/L即，平衡時(shí)c(Sn2+)為1.4mol/L;c(Pb2+)為0.6mol/L可見，平衡時(shí)c(Pb2+)仍然較大。7.4化學(xué)電源7.4.1.干電池（1）鋅錳干電池

負(fù)極：鋅片（鋅皮）正極：MnO2、石墨棒（碳棒）電解質(zhì)：NH4Cl、ZnCl2、淀粉電極反應(yīng)負(fù)極：Zn-2e-=Zn2+

正極：MnO2+2NH4++2e-→Mn2O3+2NH3↑+H2O總反應(yīng)：Zn+MnO2+2NH4+→Zn2++Mn2O3+2NH3↑+H2電池符號(hào)Zn│ZnCl2、NH4Cl│MnO2，C7.4.2.蓄電池(1)鉛蓄電池

鉛蓄電池的放電過(guò)程：負(fù)極：Pb+SO42-===

PbSO4+2e-正極：PbO2+SO42-+4H++2e-==PbSO4+2H2O電池總反應(yīng)：Pb+PbO2+2SO42-+4H+===2PbSO4+2H2O鉛蓄電池的充電過(guò)程：陰極：PbSO4+2e-＝Pb+SO42-陽(yáng)極：PbSO4+2H2O＝PbO2+SO42-+4H++2e-

電池總反應(yīng)：2PbSO4+2H2O＝Pb+PbO2+2SO42-+4H+放電充電2PbSO4+2H2OPbO2+Pb+2H2SO4充電、放電反應(yīng)可寫為：鉛蓄電池的性能和用途：

鉛酸性蓄電池的電動(dòng)勢(shì)2.1V，可逆性好，穩(wěn)定，放電電流大，價(jià)廉，笨重。常用作汽車的啟動(dòng)電源，坑道、礦山和潛艇的動(dòng)力電源，以用變電站的備用電源。7.4.3.新型燃料電池和高能電池

(1)燃料電池還原劑（燃料）：H2聯(lián)氨（NH2-NH2）CH3OHCH4

——負(fù)極氧化劑：O2空氣——正極電極材料：多孔碳、多孔鎳，PtPdAg等貴金屬（催化劑）電解質(zhì)：堿性、酸性、固體電解質(zhì)、高分子等

負(fù)極（燃料極）——多孔碳或多孔鎳（吸附H2）正極（空氣極）——多孔性銀或碳電極（吸附O2）電解液——30%KOH溶液，置于正負(fù)極之間。電池符號(hào)：（C）Ni│H2│KOH(30%)│O2│Ag(C)電池反應(yīng)：負(fù)極2H2+4OH-=4H2O+4e-（氧化）正極O2+2H2O+4e-=4OH-（還原）總反應(yīng)2H2+O2=2H2O電動(dòng)勢(shì)：1.229v堿性氫—氧燃料電池堿性氫—氧燃料電池結(jié)構(gòu)1)鋰電池Li—MnO2非水電解質(zhì)電池：負(fù)極——片狀金屬Li正極——MnO2

電解質(zhì)——LiClO4+混合有機(jī)溶劑（碳酸丙烯脂+二甲氧基乙烷）隔膜——聚丙烯電池符號(hào)：Li│LiClO4│MnO2│C電池反應(yīng)：負(fù)極Li=Li++e-正極MnO2+Li++e-=LiMnO2總反應(yīng)Li+MnO2=LiMnO2電池的電動(dòng)勢(shì)：2.69v

Eθ(Li+/Li)=-3.04v2）鎳氫電池（高壓鎳氫電池）

正極：Ni電極NiO（OH）+H2O+e-==Ni(OH)2+OH-負(fù)極：氫電極1/2H2+OH-==H2O+e-總反應(yīng)：1/2H2+NiO(OH)==Ni(OH)2

電解質(zhì)：KOH電池內(nèi)氫氣的壓力：0.3~4MPa7.5金屬材料的腐蝕和防腐金屬腐蝕的分類：（1）化學(xué)腐蝕金屬表面與介質(zhì)如氣體或非電解質(zhì)溶液等因發(fā)生化學(xué)作用而引起的腐蝕，稱作化學(xué)腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕作用進(jìn)行時(shí)沒(méi)有電流產(chǎn)生。如將鐵塊放入稀硫酸中，

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2。ZnHCl析氫腐蝕與吸氧腐蝕如右圖所示，空氣中的CO2，SO2等可溶解在水中形成電解質(zhì)溶液，從而形成了原電池。其中鐵是陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)；銅是陰極，發(fā)生還原反應(yīng)。負(fù)極：FeFe2++2e（Fe被腐蝕）正極：（析氫腐蝕）2H＋＋2eH2（吸氧腐蝕）1/2O2＋2H＋＋2e-H2OCuFeH2O析氫腐蝕吸氧腐蝕因?yàn)?，易知。說(shuō)明吸氧腐蝕比析氫腐蝕嚴(yán)重得多。金屬的防腐（1）在金屬表面涂敷各種保護(hù)層(a)非金屬保護(hù)層在金屬表面涂上油漆、搪瓷、塑料、瀝青、高分子材料等，使金屬與腐蝕介質(zhì)隔開。(b)金屬保護(hù)層在金屬表面用電鍍或化學(xué)鍍的方法鍍上Au，Ag，Ni，C