物理化学电子教案-第九章(精品·公开课件).ppt

1 金属的防腐 （3）电化学保护 1．保护器保护 将被保护的金属如铁作阴极，较活泼的金属如Zn作牺牲性阳极。阳极腐蚀后定期更换。 2．阴极电保护 外加电源组成一个电解池，将被保护金属作阴极，废金属作阳极。 3．阳极电保护 用外电源，将被保护金属接阳极，在一定的介质和外电压作用下，使阳极钝化。 金属的防腐 （4）加缓蚀剂 在可能组成原电池的系统中加缓蚀剂，改变介质的性质，降低腐蚀速度。 （5）制成耐蚀合金 在炼制金属时加入其他组分，提高耐蚀能力。如在炼钢时加入Mn，Cr等元素制成不锈钢。 活化区 钝化区 过钝化区 金属的钝化 0 §10.5 化学电源 化学电源分类 一次电池 电池中的反应物质进行一次电化学反应放电之后，就不能再次利用，如干电池、纽扣电池。 这种电池造成严重的材料浪费和环境污染。 金属封顶盖 封口纸 颈圈纸 金属外壳 绝缘纸筒 电芯纸托 底纸 金属底板（－） 锌筒 电解液 NH4Cl ，水 ZnCl2 ，淀粉 电芯 （MnO2 ， C， NH4Cl ，水） (+)碳电极 一次电池结构示意图 燃料电池 又称为连续电池 以氧气作为正极反应物质组成燃料电池。 一般以天然燃料或其他可燃物质如氢气、甲醇、天然气、煤气等作为负极的反应物质。 氢氧燃料电池 H2 ( pH2) | H+ 或 OH- (aq) | O2 ( pO2) 氧电极：O2+4H++4e - →2H2O 氢电极：2H2( pH2) → 4H+ + 4e - 净反应：2H2( pH2) + O2 = 2H2O 在pH 1~14范围内，标准电动势 1.229 V 多孔电极 离子交换膜 氢氧燃料电池示意图 燃料电池的优点： 1.高效 化学能 热能 机械能 化学能 电能 机械能 ? 30% ? 80% 2.环境友好 不排放有毒的酸性氧化物，CO2比热电厂少40%， 3.质量轻，比能量高 用于航天事业、汽车工业、应急电源等，是21世纪首选的清洁能源。 产物水可利用，无噪音。 4.稳定性好，可连续工作，可积木式组装，可移动 氢氧燃料电池的难点： 氢气的储存 液氢要求高压、低温，有危险性 钢瓶储氢，可使用氢气只占钢瓶质量的1%，同样有危险性 研制储氢金属和其他储氢材料 研制用太阳能制备氢气 蓄电池 又称为二次电池，可充电电池 。 这种电池放电后可以充电，使活性物质基本复原，可以重复、多次利用。 如常见的铅蓄电池和锂离子电池等。 Li 离子电池的工作原理 负极： 石墨，焦炭 正极： 负极反应 正极反应 总反应 Li 离子电池的工作原理 负极 正极 锂原子 石墨 Li 离子电池又称为摇椅电池 Li离子电池的优点： 1. 通讯，如手机； Li离子电池的用途： 1. 质量轻（从金属壳到塑料壳），能量密度大； 2. 优良、安全，有防暴阀，环境污染较小； 3. 比能量高，循环寿命长； 4. 电压较高（3.6V）,成本相对较低。 2. 电子器件，电脑等； 3. 人造器官用电，如心脏起搏器等。 * * * 电化学 电解质溶液 可逆电池电动势及其应用 实际不可逆电极过程 实际不可逆电极过程 第十章 电解与极化作用 §10.1 分解电压 §10.3 电解时电极上的竞争反应 §10.2 极化作用 §10.4 金属的电化学腐蚀、防腐与金属的钝化 §10.5 化学电源 §10.1 分解电压 §10.1 分解电压 外加一个电压到一个电池上，逐渐增加电压, 直至使电池中的化学反应发生逆转，这就是电解。 HCl(aq) Pt Pt V A 阴极反应：2H+ + e → H2 阳极反应：2Cl- - e → Cl2 总反应：2HCl → H2 + Cl2 分解电压的测定 使用Pt电极电解HCl，加入中性盐作支持电解质，实验装置如图所示。 HCl(aq) Pt Pt V A 分解电压的测定 电 流 I 电压E 测定分解电压时的电流-电压曲线 O 电解质 浓度 c / mol · dm-3 电解产物 E分解 /V E理论/ V HCl 1 H2 + Cl2 1.37 1.31 HNO3 1 H2 + O2 1.69 1.23 H2SO4 0.5 H2 + O2 1.67 1.23 NaOH 1 H2 + O2 1.69 1.23 CdSO4