大学化学 教学课件 ppt 作者 王桂英 肖细梅 卢学实 主编第4章 电化学原理及应用.ppt

* 图 牺牲阳极保护法示意图 e– 船体(铁) 阴极 阳极 Zn 一般常用的牺牲阳极的材料有铝、锌及它们的合金。 牺牲阳极阴极保护法：在被保护金属上附加一块电极电势比它更低的金属或合金，使被保护金属在腐蚀电池中成为阴极(正极)而被保护。 牺牲阳极保护法可用于锅炉、海轮外壳等的防腐。 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 镉镍可充电电池 6.银锌电池 银锌电池是一种碱性高性能蓄电池。 电池符号: (-)Zn∣KOH(40%)∣Ag2O∣Ag (+) 放电时电极反应: (-) Zn + 2OH- → Zn(OH) 2(s) + 2e- (+) Ag2O(s) + 2OH- (aq) + H2O (l) → 2[Ag(OH) 2] -(aq) 2[Ag(OH) 2] -(aq) + 2e- → 2Ag(s) + 4OH -(aq) 总放电反应: Zn (s)+ Ag2O(s) + H2O (l) → Zn(OH) 2(s) + 2Ag(s) 银锌电池单位质量所蓄能量高，理论电动势为1.86V，应用范围广，可作宇宙火箭、人造卫星的电源，但价格昂贵。 7.燃料电池 优点： 1.能量转换效率高（理论上可达100%，实际已达50～80%）。 2. 容量比一般化学电源大，功率范围可从几瓦到几百千瓦。 3.可连续供电，无污染。 燃料电池以燃料(氢、甲烷、肼、烃、甲醇、煤气、天然气等)为负极、以氧化剂(氧气、空气等)为正极、电解质溶液常用KOH，用多孔炭、多孔镍和铂、银等贵金属作电极材料。把燃料，如氢，连续不断地输入负极作还原活性物质，把氧连续不断输入正极，作氧化活性物质，通过反应连续产生电流。 * 以氢氧燃料电池为例： 电池符号： （-）C∣H2∣KOH(30%)∣O2∣C（+） 电极反应： （-） 2 H2 + 4 OH- - 4 e- → 4 H2O （+） O2 + 2 H2O + 4 e- → 4 OH- 2 H2 + O2 → 2 H2O 优点：生成物不污染环境，且热能转化率高（达 80% 左右） 电池反应： 电动势：1. 23 V 电流通过熔融状态电解质或电解质溶液导致其发生分解的过程叫电解(Electrolysis)，它通过电解池完成。 不像原电池是将自发氧化还原反应的化学能转化为电能, 电解池(Electrolytic cell)是利用外部电源提供的电能引发非自发氧化还原反应。 有人说, 如果没有电解反应, 现代工业(因而也是现代社会)就不能正常运转。这种说法也许有点过分, 但不是没有一点道理。例如, 铝和镁这两个重要的金属都只能通过电解法生产,同样重要的铜和镍也经由电解法精练。很难想象, 没有这些金属的社会会是怎样的状态。 4.4.2 电解 ●阴极上的反应：电解时阴极上发生还原反应（氧化剂发生还原反应） 。 判断在阴极上首先析出何种物质，应把可能发生还原物质的电极电势计算出来，同时考虑它的超电势。电极电势最大的首先在阴极析出。E阴= E可逆-η阴 ●阳极上的反应：电解时阳极上发生氧化反应（还原剂发生氧化反应）。 判断在阳极上首先发生什么反应，应把可能发生氧化物质的电极电势计算出来，同时要考虑它的超电势。电极电势最小的首先在阳极氧化。E阳=E可逆+η阳 ●分解电压：确定了阳极、阴极析出的物质后，将两者的析出电势相减，就得到了实际分解电压。 因为电解池中阳极连接的是电源正极，电极电势较高，所以分解电压等于阳极析出电势减去阴极析出电势。 E阳=E可逆+η阳 E阴= E可逆-η阴 E分解= E阳- E阴= （E可逆+η阳） - （E可逆-η阴） = （E可逆- E可逆） +（η阳 + η阴） 考虑到超电势：实际的分解电压大于可逆的分解电压。 电解池阴极对应于负极，阳极对应于正极，正极电势大于负极电势，所以在极化曲线图中，阳极极化曲线在阴极极化曲线上面。电流密度增加，两端端电压增大。 （1）熔盐电解 (Fused-salt electrolysis) 电解熔融 NaCl ，可使其分解为它的组成元素Na和Cl2: 阴 极: 2Na+(l) + 2 e - 2Na(l) 阳 极: 2Cl-(l) Cl2(g) + 2 e - 总反应: 2Na+(l) + 2Cl-(l) 2Na(l) + Cl2(g) 2 NaCl(l)