第十三堂课 工科化学.ppt

4.3 电极电势在化学上的应用 氧化还原能力的大小顺序 氧化型 +ne =还原型 ??值越大，电对氧化型氧化能力越强；同理 ??值越小，电对还原能力越强。如： ??MnO4-/Mn2+= 1.51V ??Fe3+/Fe2+= 0.77V ??Cu2+/Cu＝0.34V ??Sn4+/Sn2+＝0.154V ??Cl2/Cl- ＝1.36V ??I2/I- ＝0.54V ??Zn2+/Zn＝-0.762 氧化能力：MnO4- Cl2 Fe3+ I2 Cu2+ Sn4+ Zn2+ 还原能力：Mn2+ Cl- Fe2+ I- Cu Sn2+ Zn 4.3.2 氧化还原反应方向的判断 4.3.3 氧化还原反应进行程度的衡量 4.4化学电源 定义 借自发的氧化还原反应将化学能直接转变为电能的装置叫做化学电源。 分类 2 锌-氧化汞电池 3 锂-铬酸银电池 锂电池 Li—MnO2非水电解质电池 ： 负极——片状金属Li 正极——MnO2 电解质——LiClO4 + 混合有机溶剂（碳酸丙烯脂+二甲氧基乙烷） 隔膜——聚丙烯 电池符号： Li│LiClO4│MnO2 │C 电池反应： 负极 Li = Li+ + e- 正极 MnO2 + Li+ + e- = LiMnO2 总反应 Li + MnO2 = LiMnO2 电池的电动势：2.69v 4.4.2 二次电池 铅蓄电池的充电过程： 阴极： PbSO4 +2e- ＝ Pb+SO42- 阳极： PbSO4+ 2H2O ＝ PbO2+SO42-+4H++2e- 电池总反应： 2PbSO4+2H2O＝ Pb+ PbO2+2SO42- +4H+ 充电、放电反应可写为： 碱性蓄电池（日常生活中使用的充电电池） Cd — Ni电池 Cd │ KOH (20%) │NiO(OH) 电池反应： Cd + 2NiO(OH) + 2H2O = 2Ni (OH)2 + Cd (OH)2 金属氢化物镍电池（MH——Ni电池 ） 负极：储氢合金（金属氢化物），如：LaNi2.5Co2.5 正极：Ni 电解质：KOH 电池符号： MH │ KOH │ NiO(OH) 电池反应： NiO(OH)+MH === Ni(OH)2+M 4.4.3 连续电池 还原剂（燃料）： H2 联氨（NH2-NH2） CH3OH CH4 ——负极 氧化剂 ： O2 空气——正极 电极材料： 多孔碳、多孔镍，Pt Pd Ag等贵金属（催化剂） 电解质： 碱性、酸性、固体电解质、高分子等 碱性氢—氧燃料电池 负极（燃料极）——多孔碳或多孔镍（吸附H2） 正极（空气极）——多孔性银或碳电极（吸附O2） 电解液——30%KOH溶液，置于正负极之间。 电池符号：（C）Ni│H2 │KOH (30%) │O2│Ag (C) 电池反应： 负极 2H2 + 4OH- = 4H2O + 4e- （氧化） 正极 O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- （还原） 总反应 2H2 + O2 = 2H2O 电动势：1.229v 宇航用的氢－氧燃料电池30％KOH水溶液为电解质，H2(l ), O2(l)贮存于高压容器。反应产物水供宇航员饮用。30－40个单电池组合，可形成30伏的电压，化学能转化为电能的效率为60－80％，其余能量以热的形式释放。因此，可供电能，热能和水。 Eo= -?Go/nF=237.2/2?96500 =1.229V 热效率＝ ?Gf?/?H?f = -237.2/-286.0=0.83 4.4.4 化学电源与环保 4.5 电解 4.5.1 分解电压和超电势 4.5.2 电解池中两极的电解产物 4.5.3 电解的应用 2 阳极氧化 3电刷镀 由电解产物组成的氢氧原电池，H2为负极、O2为正极。E =1.23V。 该原电池的电子流方向与外加直流电源电子流的方向相反。因而至少需要外加一定值的电压以克服该原