[专题]电化学基础知识及其应用

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1、电化曇基础知识及曳矯用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原电池装置构成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自发的氧化反应。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，原电池装瓷才能发牛电化反应产牛电流。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，则冇电流产生。“发电”的原理说明如下：由于锌比铜活泼，易失电子，Zn为负极，C

2、u则为正极。两极相连后，Zn自发失去电子，不断“溶解”,形成Z『•进入溶液。锌片失去的电子沿外电路到达铜片，此时溶液小阳离子X在铜片表面获得电子，形成出逸出。与此同时溶液屮的阴离子（SO产，0H）移向负极，阳离子（H"）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，电子能白发地从负极经外电路流向正极,在电池内部，溶液中离子能口发地迁移，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-2&=Zn2+（负极发住失电子的氧化反应，流出电子）正极（Cu）2K+2e'=H,t（正极发生得电子的还原反应，流进电子）总反应式

3、Zn+2H=Zn2++Il2t从上分析可知此例正极材料木身并无参与电极反应，仅起作导体作用而已。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，利用原电池白发进行的氧化还原反应，开发化学电源；其二，抑制原电池反应发牛，应用于金属腐蚀的防护。1.2.1常见的化学电淵①锌-猛干电池正极-石墨棒，负极-锌筒，电解质-淀粉湖-NH.C1与碳粉、的混合物。负极反应：Zn-2e'=Zn2+,正极反应：2NH；+2e_=2NH3+H,,2Mn（）2+出=Mn203+H20：电池反应:Zn+NHiCl+Mn02=ZnCl2+2N

4、H3+Mn203+H20②铅蓄电池电解质溶液为（电解液：1.25g/cn厂1.28g/cnf的恋0“溶液放电吋，负极-Pb：Pb-2e_+SO产=PbSOj；正极-Pb（PbOJ:PbO2+2e'+4H+S0.12_=PbSO"+2比0充电时,阴极:PbS04+2e_=Pb+SO产阳极:PbS04I-2e+2H20=PbO2+4H*+S0.12-；①锌-银钮扣电池锌为负极，氧化银为疋极，KOH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Zn2t+20H=Zn(OH)2,Zn(OH)尸ZnO+氏0]正极(AgzO):

5、Ag>0+2e_+H20=2Ag+20H';电池总反应Zn+Ag2O=ZnO+2Ag②燃烧电池利用町燃物与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，而是工作吋不断从外界输入，同时电极反应产物不断排出电池。燃料电池的原料，除氮气和氧气外,也可以是讯、煤气、燃料、空气、氯气等氧化剂。常见冇：氢氧燃烧电池、姪类(如CHhC2H6)燃烧电池、醇类(如CH：：OH、CH0H)燃烧电池、月井(H2N-NH2)--空气燃料电池等。1.2.2金属的腐诙及肪护(1)金属的腐蚀金属或介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

6、即为金属的腐蚀。若金属与接触到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，此类腐蚀无电流产牛；若合金或不纯金属，接触到电解质溶液而构成了原电池，其屮活泼的金属作负极，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。电化腐蚀又分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀，两者的比较见下表(2)金属的防护根据金屈腐蚀的类型及具原理，町从以下儿方面采取防护措施：①阻断形成原电池的条件，避免电化腐蚀。如保持铁件表面干燥或表面涂一层油漆等，都町阻止表血电解质溶液的形成，使之无条件发生电化腐蚀。②形成原电池，但把被保护的金属作正极，避免腐蚀。如在钢铁船体埋锌块，在海水中可形成Zn-F

7、e原电池，因钢铁船体为正极得以保护。③外接直流电源，将被保护金属接到电源的负极，并形成闭合回路。山于外电源负极提供大量的电子，有效地压制了被保护金属失电子的氧化，达到防腐的作用。电解质水膜•碳(+)在潮湿环境中，铁件衣面的一层水膜构成了原电池的电解质溶液。诜件中的杂质碳为正极，饮Fc作负极。正极和负极是N按相儀的,因此.负极的狭件失电子被氧化腐蚀：Fe-e=Fe2-析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较強水膜酸性很弱或非酸性正极反应2ir+2e*=ILt02+2IL0+4e'=40ir负极反应Fe-2e=Fe"其它Fe2+20H=Fc(0H)2；