电化学原理与应用课件.ppt

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1、电化学原理与应用第三章目录§3.1氧化还原反应基本概念§3.3电池电动势与电极电势§3.4影响电极电势的因素§3.5电极电势及电池电动势的应用§3.6电解与化学电源§3.2原电池§3.7金属的腐蚀及其防止Zn:还原剂，在反应过程中失去电子，使氧化剂还原，表现还原性。自身被氧化。Zn2+是它的氧化产物。H+：氧化剂，在反应过程中得到电子，使还原剂氧化，表现氧化性，自身被还原。H2是它的还原产物。氧化与还原——对立的统一体Zn+2H+=Zn2++H2§3.1氧化还原反应基本概念氧化值是元素一个原子的荷电数，这种荷电数由假设把每一个键中的电子指定给电负性更大的原子而求得。氧化值确定氧

2、化值的方法如下：a一些规定在单质中，元素的氧化值皆为零。如白磷(P4)中磷的氧化值。氧的氧化值在正常氧化物中皆为－2；在过氧化物（如H202、BaO2等）中，氧的氧化值为-1，在超氧化合物（如KO2）中，氧化值为-1/2。在氟化物中（OF2）氧化值为+2。b在离子型化合物中，元素原子的氧化值就等于该原子的离子电荷。C在共价化合物中，将属于两原子的共用电子对指定给两原子中电负性更大的原子以后，在两原子上形成的电荷数就是它们的氧化数。共价化合物中元素的氧化数是原子在化合状态时的一种形式电荷数。d在结构未知的化合物中，某元素的氧化值可按下述规则求得：原子或离子的总电荷数等于各元素氧化

3、值的代数和。分子的总电荷数等于零。按以上规则，就可以求得各种化合物中不同元素的氧化数。例如:K2Cr2O7:Cr的氧化值为____Fe3O4:Fe的氧化值为____Na2S2O3:S的氧化值为____CaH2:H的氧化值为____K2Cr2O7:Cr的氧化值为+6，Fe3O4:Fe的氧化值为+8/3，Na2S2O3:S的氧化值为+2。CaH2:H的氧化值为-1。由上述可知，氧化值是按一定规则指定的形式电荷数值，它是一个有一定人为性的、经验的概念。它可以是负数，也可以是正数，自然也可以是分数。§3.2原电池将氧化还原反应的化学能转变为电能的装置。1、原电池的组成Zn+Cu2+=C

4、u+Zn2+rGmθ(298.15K)=-212.55kJ·mol-1Cu2++2e=Cu（还原反应）Zn-2e=Zn2+（氧化反应）铜锌原电池，亦叫Daniell电池工作状态的电池同时发生三个过程：1.两个电极表面分别发生氧化反应和还原反应。2.电子流过外电路。3.离子流过电解质溶液。正极反应：Cu2++2e-Cu负极反应：Zn-2e-Zn2+电势:Zn—低,Cu—高电极名:Zn—负,Cu—正电池反应：Cu2++Zn→Zn2++Cu盐桥的作用：盐桥是一倒插的U型管或其它装置,内含KCl或KNO3溶液，可用琼脂溶胶或多孔塞保护，使KCl或KNO3溶液不会自动流出。补充电荷、维

5、持电荷平衡。铜锌原电池由三个部分组成：两个半电池—锌片与锌盐溶液，铜片与铜盐溶液。金属导线盐桥2若干概念(1)半电池是原电池的主体组成半电池的导体和电对叫电极。在原电池中习惯用正极和负极的名称。电极的正负可根据电子运动方向来确定。分别在两个半电池上发生的氧化或还原反应叫作半反应，也叫电极反应。发生的氧化还原总反应称为电池反应。如：电池反应：Cu(s)+2Ag+(aq)=Cu2+(aq)+2Ag(s)负极反应：Cu(s)=Cu2+(aq)+2e正极反应：2Ag+(aq)+2e=2Ag(s)(2)半反应（电极反应）涉及同一元素的氧化态和还原态：a(氧化态)+neb(还原态)还原态物

6、质，如上面所写的半反应中的Zn、Cu、Ag等；氧化态物质，如Zn2+、Cu2+、Ag+等。氧化态物质与还原态物质间这种互相依存、互相转化的“共轭”关系，与酸碱质子论中的“共轭酸碱对”极为相似。式中n是电极反应中转移的电子数(3)组成电对的氧化态和相应的还原态物质，通常称为氧化还原电对，用符号“氧化态/还原态”表示。如，铜锌原电池中的两个半电池的电对可分别表示为Zn2+/Zn和Cu2+/Cu。又如:Fe3+/Fe2+,O2/OH-,Hg2Cl2/Hg,MnO4-/Mn2+等。(-)Zn｜ZnSO4(c1)CuSO4(c2)｜Cu(+)(4)原电池装置可用图式表示。例如：Cu-Zn

7、原电池可表示为:规定:负极写在左边，正极写在右边，以双虚垂线()表示盐桥，以单垂线(

8、)表示两个相之间的界面。用“,”来分隔两种不同种类或不同价态的溶液。同时表示出相应的离子浓度或气体压力。又如：Cu-Ag原电池可表示为:(-)Cu｜CuSO4(c1)AgNO3(c2)｜Ag(+)3电极类型可用来组成半电池电极的氧化还原电对，除金属与其对应的金属盐溶液以外，还有非金属单质及其对应的非金属离子(如H2/H+，O2/OH-，Cl2/Cl-)、同一种金属不同价态的离子(如Fe3+/Fe2+，Cr2