第3章氧化还原与电化学祥解.ppt

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第3章氧化还原与电化学祥解.ppt

7 电解及其应用 使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而引起的氧化还原反应过程称为电解;这种将电能转变为化学能,进行氧化还原反应的装置称为电解池(或电解槽)。 在电解池内,阳极(anode)与电源正极相连,发生氧化反应;阴极(cathode) 与电源负极相连,发生还原反应。 原 电 池 电 解 池 负 极 (-) 正 极 (+) 阴 极 阳 极 电 子 流 出 电 子 流 入 电子从直流电源流入 电子流回到直流电源 氧 化 还 原 还 原 氧 化 电解的基本原理 电解装置 水溶液 + - 阳极 阴极 电 解 池 直流电源 M+ X- ⑴用惰性电极电解熔融盐时,因无水存在,所以均是组成盐 的阴阳离子进行氧化还原。 ⑵电解水溶液: 阴极:(得电子被还原,过电势) Al之后的金属离子 H+ Al和Al之前的金属离子 阳极:(失电子被氧化,过电势)(先看电极材料) 不是惰性电极材料,都是一般金属失去电子而溶解; 是惰性电极材料,S2-,I-,Br-,Cl- OH- 含氧酸根。 电解产物的一般规律 阳极 氧化F-到F2 阴极 还原H+到H2 阳极 氧化Cl-到Cl2 阴极 还原H2O到H2 2NaCl(aq)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+Cl2(g)+H2(g) 电解池 F2 铝电解槽 阳极C 电解质 钢壳 烟罩 熔融态铝 钢导电棒 阴极C 耐火材料 电镀 (electroplate)是将一种金属镀到另一种金属表面上的过程。电镀的目的是提高金属的耐蚀性、耐磨性、装饰性、强度、硬度等。 被镀工件为阴极,欲镀的金属为阳极,含有阳极金属离子的溶液为电解液。电镀时阳极金属不断溶解,而阴极工件的表面不断沉积上要镀的金属。 电镀 电镀产品 电抛光(electrolytic polishing)是专门用于提高工件 表面光洁度的一种电加工方法。电抛光时,被抛光的 工件作阳极,常用铅、石墨作阴极,由于工件表面粗 糙,通电后表面凸起部分液膜薄,电流密度大,溶解 速率大,而凹入部分液膜厚,电流密度小,溶解速率 小。经过一段时间,凸起部分溶解,使工件表面达到 平滑光亮,即表面光洁度大大提高。 电抛光 8 金属的腐蚀与防腐 金属表面与周围介质发生化学或电化学作用引起的破坏,称为金属的腐蚀。 化学腐蚀是金属在高温下与腐蚀气体或非电解质发生的纯化 学作用而引起的破坏现象。由于化学腐蚀是纯化学过程,因 此,它遵守化学反应规律,温度越高反应速率越快。 电化学腐蚀是金属腐蚀最为广泛的一种。当金属与电解质溶 液相接触时,金属表面形成一种原电池,又称为腐蚀电池。 腐蚀电池中的负极习惯上称为阳极,正极称为阴极。 析氢腐蚀: 阴极:2H+ + 2e- = H2 阳极:Fe = Fe2+ + 2e- 吸氧腐蚀: 阴极:O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- 阳极:Fe = Fe2+ + 2e- 浓差腐蚀——在水中深度不同的钢铁上发生: 腐蚀反应与吸氧腐蚀相同; 是由于水中不同深度氧的浓度差别造成的; 上段生锈,下段蚀坑。 上段 下段 Fe O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- Fe = Fe2+ + 2e 总反应: 2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2 金属腐蚀的防止: 采用金属合金 金属的钝化 用保护法使金属与介质隔离 缓蚀剂法:在腐蚀介质中添加少量能够延缓腐蚀速率的物质,就能大大降低金属的腐蚀,此法称为缓蚀剂法。按缓蚀剂的化学性能可分为有机和无机缓蚀剂。无机缓蚀剂的作用主要是在金属表面形成氧化膜或难溶物质,有机缓蚀剂有苯胺,乌洛托品等,通常是在酸性介质中使用。 电化学保护法:外加电流法——要保护的金属为阴极,附加电极为阳极,在直流电作用下,使阴极受到保护;牺牲阳极保护法——将活泼金属或合金连接在要保护的金属设备上,较活泼的金属作为腐蚀微电池的阳极而被腐蚀,要保护金属为阴极而得到保护。 牺牲阳极保护法 to prevent corrosion of underground pipes and storage tanks — many of which are iron. 第3章 氧化还原与电化学 原电池和电极电势 Nernst 方程 电极电势和原电池的应用 电解及其应用 金属的腐蚀与防腐 1 原电池 原电池:化学能直接转变为电能的装置 负极(anode) : Zn -2e- = Zn2+ (失去电子被氧化,氧化反应) 正极(cathode) : Cu2+ + 2e-

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