氧化还原反应与电化学-2012.ppt

超电势 η = | ? ir – ? r | 浓差极化 离子扩散速度 电极反应离子消耗速度 电化学极化 氧化（还原）速度 电子流出（供给）速度 内阻 3 溶液中离子的放电规律 阳极— 氧化反应 — 析出电势较低的还原态物质 M X- OH- SO42- 阴极— 还原反应 — 析出电势较高的氧化态物质 K+Ca2+Na+Mg2+Al3+Zn2+Fe2+Co2+ Ni2+Sn2+Pb2+H+Cu2+Hg2+ Ag+ 实例 电解NiSO4溶液（惰性电极） 阳极： 4OH--4e= O2(g) + 2H2O (l) 阴极： Ni2+ + 2e- = Ni -----镀镍 电解H2SO4溶液（Cu为阳极） 阳极：Cu-2e=Cu 2+ 阴极： 2H++2e= H2(g) Cu2+ + 2e- = Cu -----电冶铜 二、电解的应用 阳极溶解：电抛光 电解加工 阴极析出：电镀 电抛光 -----用于提高工件表面光洁度的一种电加工方法 -----电抛光时，铅板作为阴极，工件作为阳极,在酸性电解液中发生溶解 -----凸起部分溶解速率比凹面部分大，从而使工件表面达到平滑光亮，表面光洁度大大提高 如钢铁工件抛光 电解液由H2SO4 、H3PO4、CrO3等组成 阳极（工件）： Fe – 2e- = Fe2+ 阴极（铅板）： 2H+ + 2e- = H2 Cr2O72– + 14H+ + 6e - = 2Cr3+ + 7H2O 使工件表面凹凸部分得以平滑 电解加工 -----利用金属做阳极在电解液中溶解的原理，将工件加工成某种需要的形状 -----阳极为工件，阴极为模具 (工具)，两极间隙为0.1~1mm, 电解液从间隙 高速通过 阴极 阴极 阳极 阳极 工具 工件 加工前 加工后 电镀 阳极:要镀上的金属(阳极金属不断溶解) 阴极:被镀金属工件 电解液:含有要镀上的金属离子的溶液 思考题 如何设计心脏起搏器用永久性电池？ 能否设计出两极都用Cu（相同金属）的原电池？ 是否腐蚀都有害？能否利用？ 能否利用电化学方法打捞泰坦尼克号？ * 第五章 氧化还原与电化学 氧化还原反应 ---氧化数发生变化的反应 5.1 氧化数（自学） ---某元素一个原子的形式电荷数 基本概念 判断方法(氧化数的有关规定) 5.2原电池 一、原电池的概念 借助氧化还原反应将化学能直接转变成电能的装置 Zn + CuSO4 ZnSO4 + Cu *放热 *电子流动 ΔrHΘm=-218.66 KJ? mol-1 ΔrGΘm=-212.55KJ? mol-1 二、电极电势与原电池电动势的产生 溶解 M (s) + H2O(l) === Mn+ (aq) + n e- 沉积 电极电势：在金属表面及相触的液层之间形成的双电层结构所产生的电势差——? (V) 电动势：在外电路中没有电流通过时两个极板间的端电压——E= ? +- ?- 口腔电池 三、原电池的组成 两个半电池-电极 正极(Cu):电子流入的一极(? 高) ---发生还原反应: Cu2+ + 2e- → Cu 负极(Zn):电子流出的一极(? 低) ---发生氧化反应: Zn – 2e-→ Zn2+ 电池总反应: Zn + Cu2+ = Zn2++ Cu 盐桥 构成：饱和的KCl，琼胶 作用：沟通内电路，保持溶液电中性 导线 沟通外电路，传递电子 四、原电池的符号 Cu – Zn 原电池 (-) Zn | Zn2+ (c1) ‖Cu2+ (c2) | Cu (+) ——金属电极 Sn2+ (aq) + 2 Fe3+ (aq) ? Sn4+ (aq) + 2 Fe2+ (aq) |--界面 ‖---盐桥 Pt--- 辅助电极 ——氧化还原电极 (-) Pt | Sn2+ (c1)， Sn4+ (c2) ‖Fe3+ (c3)， Fe3+ (c4) | Pt (+) 5.3 电极电势 一、标准氢电极 2 H+ (aq) + 2 e = H2 (g)