电化学基础知识及其应用

《电化学基础知识及其应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、电化曇基融扣篠及总龛用1原电池及其应用原电池是将化学能转化为电能的装置1.1原电池原理1.1.1原电也装置构成①两个活泼性不同的电极；②电解质溶液或熔融的电解质［说明］原电池的两极分别称为正极和负极。两极中相对活泼（易失电子）的作为负极，相对不活泼的为正极。负极应要能与电解质溶液发生口发的氧化反应。当两电极材料均插入电解质溶液中并将两极相连构成闭合电路，原电池装置才能发生电化反应产生电流。1.1.2原电池发电原理及电极反应将铜片和锌片平行地插入稀硫酸溶液中，则构成了原电池。若将两极用导线相连，则有电流产生。“发电”的原理说明如下：rtl于锌比铜活泼，易失电子，Zn为负极，Cu

2、则为正极。两极相连后，Zn自发失去电子，不断“溶解”，形成Zi?进入溶液。锌片失去的电子沿外电路到达铜片，此时溶液中阳离子X在铜片表而获得电子，形成出逸出。与此同时溶液中的阴离子（SO产，0H）移向负极，阳离子（FT）移向正极（电池内部离子的迁移是由化学势所推动的，即非电场力做功完成）。由于电池工作时，电子能自发地从负极经外电路流向正极,在电池内部，溶液中离子能自发地迁移，这样电池就向外提供电能，发电了。电极反应式表示如下负极（Zn）Zn-2e=Zn24（负极发生失电子的氧化反应，流出电子）正极（Cu）2H++2e~=H2t（正极发生得电子的还原反应，流进电子）总反应式Zn+

3、2『=Zn2++H21从上分析可知此例正极材料本身并无参与电极反应，仅起作导体作用而己。因此，正极材料若换为活泼性比锌差的导体为电极（如石墨），效果一样。1.2原电池的应用主要有两方面：其一，利用原电池自发进行的氧化还原反应，开发化学电源；其二，抑制原电池反应发生，应用于金属腐蚀的防护。1.2.1常见的化学电源①锌-猛干电池正极-石墨棒，负极-锌筒，电解质-淀粉湖-7H“C1与碳粉、如02的混合物。负极反应：Zn-2e'=Zn2+,正极反应：2XH；+2e'=2NH；｝+H2,2MnO2+H，=MnO+氏0；电池反应：Zn+NH4CI+Mn02=ZnCl2+2NH3+Mn20

4、3+H20②铅蓄电池电解质溶液为（电解液：1.25g/cnT128g/cn?的H2SO4溶液放电时，负极-Pb：Pb-2e+SO?'=PbSO4I；正极-Pb（PbO2）:Pb02+2c+4H，+S0.12_=PbSO,I+2H.0充电吋，阴极：PbSOi+2e=Pb+SO产阳极：PbSO4I-2e+2H20=Pb02+4H++S0产；③锌-银钮扣电池锌为负极，氧化银为正极，K0II溶液为电解质溶液。负极（Zn）:Zn-2e+20H=ZnO+H20［电极上Zn-2e=Zn2；溶液中Zn2++20H=Zn（OH）2,Zn（OH）2=ZnO+氏0］正极（AgzO）:Ag2O+2（

5、/+H20二2Ag+20H;电池总反应Zn+Ag20二ZnO+2Ag①燃烧电池利用可燃物与02的反应开发的电源，燃料电池与普通电池的区别:不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是工作时不断从外界输入，同时电极反应产物不断排出电池。燃料电池的原料，除氢气和氧气外，也可以是C出、煤气、燃料、空气、氯气等氧化剂。常见有：红氧燃烧电池、桂类（如CH八CA）燃烧电池、醇类（如CIIQI、GIWH）燃烧电池、月井（IbN-NHj—空气燃料电池等。1.2.2金属的腐也及前护（1）金属的腐蚀金属或合金跟周围接触到的物质（气体或液体）进行化学反应而损耗的过程即为金属的腐蚀。若金属与接触到

6、的物质直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀称为化学腐蚀，此类腐蚀无电流产生；若合金或不纯金属，接触到电解质溶液而构成了原电池，其中活泼的金属作负极，失去电子而被氧化的腐蚀称电化腐蚀，此类腐蚀拌随有电流的产生。电化腐蚀又分为析盘腐蚀和吸氧腐蚀，两者的比较见下表.吸氧腐蚀和析盘腐蚀的区别电化腐蚀类型吸氧腐蚀析蛍腐蚀条件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性较强正极反应02+4e+2H20==4OH~2H++2e==H21负极反应Fe—2e==Fe2'Fe—2e==Fe2总反应方程式4Fe(OH)2+02+2Hv0==4Fe(OH)32Fe(OH)3==Fe2()3+3H?0Fe+2H+=Fe2

7、++H2t腐蚀作用是主要的腐蚀类型，具有广泛性发生在某些局部区域内（2）金属的防护金属的防护方法：①改变金属的内部组织结构。合金钢屮含有合金元素，使组织结构发生变化，耐腐蚀。如：不锈钢。②在金属表面覆盖保护层。常见方式有：涂油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等；使表面主成致密氧化膜；在表面镀一层有自我保护作用的另一种金属。③电化学保护法：外加电源的阴极保护法:接上外加直流电源构成电解池，被保护的金属作阴极。牺牲阳极的阴极保护法：外加负极材料，构成原电池，被保护的金属作正极。2电解池及其应用电解池是将电能转化为化