[理化生]5 电化学原理及应用大学化学.ppt

解：根据能斯特方程 ★弱电解质的生成对电极电势的影响 在氢电极的半电池中,加入NaAc溶液，保持溶液中c(HAc)=c(Ac-)=1.0 mol?L-1，p(H2)=100kPa，计算ε (H+/H2)＝？ 例 解: HAc ? H+ + Ac? c(H+)=Ka? 2H+ + 2e ? H2 (g) 结论：由于弱酸(HAc)的生成，使c(H+)减小， φ(H+/H2)值减小， H+的氧化能力降低。 3 电极电势的应用 (1) 确定金属的活动性顺序 (2)计算原电池的电动势 ε＝φ+-φ- ，ε ? ＝ φ+ ? -φ- ? 例：计算电池 Zn(s) Zn2+(0.1molL-1) Cu2+(0.01molL-1) Cu(s) 的电池电动电势 解：电极反应为 （＋）Cu2+(0.01) ＋2e ? Cu（s） （－） Zn2 +(0.1) + 2e ? Zn（s） (3) 判断氧化剂和还原剂的相对强弱 Li+ + e-?? Li Zn2+ + 2e- ? Zn 2H+ + 2e- ? H2 Cl2 + 2e- ? 2Cl- F2 + 2e- ? 2F- φ?＝-3.045 V φ?＝2.87 V φ?＝1.36 V φ?＝0.000 V φ?＝0.34 V φ?＝-0.76 V Cu2+ + 2e- ? Cu 还 原 态 的 还 原 性 增 强 氧 化 态 的 氧 化 性 增 强 下面电对的氧化态可以氧化上面电对的还原态，叫作对角线规则。 (4) 判断氧化还原反应进行的方向 ΔrGm＝－nFφ ΔrGm＜0 自发 ε＞0 自发 ε＞0 （ε?＞0） 自发 ε＜0 （ε?＜0） 非自发 ε＝0 平衡 φ+＞φ-（ φ+?＞φ- ?） φ+＜φ-（ φ+?＜φ- ?） φ+＝φ- 判断反应 2Fe3+ + Cu ? 2Fe2+ + Cu2+ 能否自发由左向右进行？ 例： 解： φ?（Fe3+/Fe2+）＝0.77V， φ ?（Cu2+/Cu） = 0.34V φ?（Fe3+/Fe2+）＞ φ ?（Cu2+/Cu） 反应可由左向右自发进行。 (3) 求平衡常数 正、负极标准电势差值越大，平衡常数也就越大，反应 进行得越彻底。因此，可以直接利用φ? 的大小来估计反应进行的程度。 一般的，平衡常数K ? =105，反应向右进行程度就算相当完全了.当n=1 时，相应的φ ?=0.3 V，这是一个直接从电势的大小来衡量反应进行程度的有用数据。 已知 PbSO4 + 2e ? Pb + SO42－， φ ?= - 0.359 V Pb2+ + 2e ? Pb， φ ? = - 0.126 V，求：PbSO4的溶度积Ksp ?。 解： 用已知的电极组成电池，电池反应为 PbSO4（s） ? Pb 2＋（aq） + SO42－ （aq） 电池电动势 φ ?＝ φ ? （PbSO4／ SO42－）－ φ ? （Pb2+／ Pb） ＝（－0.359）－（－0.126）＝－0.233V K ?＝1.3×10－8 Ksp ?＝1.3×10－8 (4) 判断氧化还原反应进行的次序 一种氧化剂可以氧化几种还原剂时，首先氧化最强的还原剂。同理，还原剂首先还原最强的氧化剂。注意：上述判断只有在有关的氧化还原反应速率足够大的情况下才正确。 第四节 电化学技术 1 电解 （1）概念： 直流电通过电解液而使电极上发生氧化还原反应的过程称为电解。将电能转变成化学能的装置为电解池。电解池中直流电源负极相连的极叫做阴极，和电源的正极相连的极叫做正极。电子从阴极进入电解池，从阳极离开电解池回到电源，在电解池中由离子导电。 （2）电解池和原电池的主要区别 原电池和电解池是两类不同的过程： ◆原电池过程中ΔrGm＜0 ，电解池过程中ΔrGm＞0。 ◆原电池的负极和电解池的正极发生氧化反应，原电池的正极和电解池的阴极发生还原反应。 ◆原电池的负极消耗，电解池的阳极溶解或有产物析出；原电池的正极在过程中无变化，电解池的阴极上一般有产物析出。 ◆在电池内，负离子移向阳极（电解池）或负极（原电池）；正离子移向阴极（电解池）或正极（原电池）。 ◆在外电路上，电子从阳极（电解池）或负极（原电池）上流出，而进入阴极（电解池）或正极（原电池）。 2 电化学技术 电化学技术是运用电化学原理进行金属材料加工、修饰的工艺过程，它包括电镀、电抛光、电解加工和阴极氧化等过程。 3 金属的腐蚀与防护 金属和周围介质作用，发生化学和电化学变化而引起的破坏现象，叫做金属的腐蚀。 金属的腐