第4章电化学与金属腐蚀分解.ppt

首 页 末 页 下一页 上一页 * 电化学与金属腐蚀 第4章 原电池 原电池中的化学反应 将氧化还原反应的化学能转变为电能的装置。 原电池的组成 盐桥的作用：补充电荷、维持电荷平衡。盐桥是一倒插的U型管,内含KCl或KNO3溶液，用琼脂溶胶或多孔塞保护。 原电池的组成 原电池装置可用电池符号表示。 (–) Zn | ZnSO4(m1) CuSO4(m2) | Cu (+) 1)负极在左(–) ，正极在右(+)，从左到右电势升高。 2)电池符号中， “ | ”代表两相界面，“ ”或“||”代表盐桥。 3)电极中含有不同氧化态同种离子时，高氧化态离子靠近盐桥，低氧化态离子靠近电极，中间用“，” 隔开，且注明浓度。 4)若组成电极物质中无金属时，应插入惰性电极。惰性电极一般为Pt 或 C。 Fe3+(c1)，Fe2+(c2) | Pt (+) (-) Pt | Cl2(p) | Cl-(c) 电极反应 氧化还原电对在电极上发生的氧化还原反应就是电极反应。发生还原反应的电极称为正极，发生氧化反应的电极称为负极。 电势低 (–) 极 Zn – 2e == Zn2+ 氧化反应 电势高 (+) 极 Cu2+ + 2e == Cu 还原反应 例如：Cu-Zn原电池 (–) Zn | ZnSO4(c1) || CuSO4(c2) | Cu (+) 氧化还原电对，用符号“氧化态/还原态”表示。 铜锌原电池中的两个半电池的氧化还原电对可分别表示为Zn2+/Zn和Cu2+/Cu。 电池的电动势E在数值上等于正负电极的? (氧化态/还原态) 的大小差值 E= ?(正极)- ?(负极) ? 国际上统一规定:标准氢电极的电极电势为零。 标准电极电势 未知? 的测定:标准氢电极与待测电极作为正极组成原电池后,测其电池反应的电动势E 2.866 0.401 0.3419 0 -0.7618 -2.71 φ /V F2(g)+2eˉ = 2Fˉ(aq) O2(g)+2H2O+4eˉ=4 OHˉ(aq) Cu2+(aq)+2eˉ = Cu(s) 2H+(aq)+2eˉ = H2 (g) Zn2+(aq)+2eˉ = Zn(s) Na+(aq)+eˉ =Na(s) 电 极 反 应 F2/Fˉ O2/OHˉ Cu2+/Cu H+/H2 Zn2+/Zn Na+/Na 电 对 氧化能力逐渐增强 还原能力逐渐增强 标准电极电势表 (1) φ?代数值与电极反应中化学计量数的选配无关 φ? 代数值是反映物质得失电子倾向的大小，它与物质的数量无关。 如：Zn2++2e- = Zn 与 2Zn2++4e- = 2Zn φ? 数值相同 如Cu2++2e- = Cu与Cu = Cu2++2e- φ 数值相同 (2) φ? 代数值与半反应的方向无关。 IUPAC规定，表中电极反应以还原反应表示（故有称之谓“还原电势”）无论电对物质在实际反应中的转化方向如何，其φ? 代数值不变。 (3)查阅标准电极电势数据时，要注意电对的具体存在形式、状态和介质条件等都必须完全符合。 电池反应 在原电池中发生的氧化还原反应就是电池反应。显然，电池反应是两个电极反应之和。对电池反应来说，每个电极反应即为半反应。 电池符号：(–) Zn | ZnSO4(c1) || CuSO4(c2) | Cu (+) 电极反应：(–) 极 Zn – 2e == Zn2+ 氧化反应 (+) 极 Cu2+ + 2e == Cu 还原反应 电池反应： Zn + Cu2+ == Zn2+ + Cu Ox-Re 反应 原电池的热力学 电池反应的△rGm与电动势E的关系（P156-9题） P156-11题 ① n 为半反应中得失的电子数； ④纯液体、纯固体不表示在式中。 ②a[氧]或b[还]皆以半反应中各物质的化学计量数为指数； ③电极反应中某物质若是气体，则用相对分压 p/p 表示。 例如:O2+2H2O+4e - 4OH - 能斯特方程式表示为： 在能斯特方程式中： 2 电池反应的K 与标准电动势E 的关系 而 ΔrGm = -nFE 可得： 当T=298.15K时： 标准平衡常数Kθ的大小可用来评价氧化还原反应的程度。 已知K 与?rGm的关系如下： 例2 ? 计算OH-浓度为0.100mol·dm-3时，氧