最新4电化学与金属腐蚀ppt课件.ppt

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1、4电化学与金属腐蚀4.1原电池4.1.1原电池(primarycell)中的化学反应原电池：将化学能转变成电能的装置Zn+Cu2+=Zn2++Cu工作状态的原电池同时发生三个过程：两个电极表面分别发生氧化反应和还原反应电子流过外电路离子流过电解质溶液负极(cathode)：电子流出，氧化反应正极(anode)：电子流入，还原反应电池反应：ZnZn2++2eCu2++2eCuZn+Cu2+Zn2++Cu纯液体、固体和气体写在惰性电极一边用“，”分开原电池的表示符号：(–)Zn

2、Zn2+(1.0mol·dm–3)

3、

4、Cu2+(1.0mol·dm–3)

5、Cu(+)书写原电池符号的规则：负极“–”

6、在左边，正极“+”在右边，盐桥“‖”在中间半电池中两相界面用“

7、”分开，同相不同物种用“，”分开，溶液、气体要注明ci，pi例：将下列反应设计成原电池并以原电池符号表示2Fe2+(1.0mol·dm–3)+Cl2(101325Pa)=2Fe3+(1.0mol·dm–3)+2Cl–(2.0mol·dm–3)(–)Fe2+Fe3++e(+)Cl2+2e2Cl–解：(–)Pt

8、Fe2+(1.0mol·dm–3)，Fe3+(1.0mol·dm–3)

9、

10、Cl–(2.0mol·dm–3)

11、Cl2(101325Pa)，Pt(+)例：将下列反应设计成原电池并以原电池符号表示MnO4–(c1)+5Fe2+(

12、c2)+8H+(c3)=Mn2+(c4)+5Fe3+(c5)+4H2O(l)(–)Fe2+Fe3++e(+)MnO4–+8H++5eMn2++4H2O解：(–)Pt

13、Fe2+(c2)，Fe3+(c5)

14、

15、MnO4–(c1)，H+(c3)，Mn2+(c4)

16、Pt(+)4.1.2原电池的热力学1.电池反应的△Gm与电动势E的关系对电动势为E的电池反应：Cu2++Zn→Zn2++Cu根据标准摩尔生成焓和标准摩尔生成吉布斯函数，可求得(298.15K时)：rHm=-217.2kJ·mol-1rGm=-212.69kJ·mol-1ΔrGm=w'max=-QE=-nFE而在原电池中,非体积功w'即

17、为电功we,从热力学的化学反应等温式中，可得到下式：上式称为电动势的能斯特（W.Nernst）方程,电动势是强度性质,其值与反应中化学计量数的选配无关。所以ΔrGm=-nFE或ΔrGm=-nFE是系统可用来做非体积功的那部分能量,ΔrGm由于4.2.1电极电势(ElectrodePotential)1.电极电势的产生M不活泼M活泼溶解>沉积沉积>溶解--------稀----++++++++----++++++++M(s)Mn+(aq)+ne4.2电极电势及其应用电极电势(Eox/Red)：金属与其盐溶液间的双电层所产生的电势差影响因素：金属的本性、金属离子的浓度、溶液的温度2.电极电势的

18、测定标准电极电势()(StandardElectrodePotential)指标准电极的电势。凡是符合标准态条件的电极都是标准电极。绝对值不可知，可测相对值标准态：●所有的气体分压均为1×105Pa●溶液中所有物质的活度均为1mol·kg-1●所有纯液体和固体均为1×105Pa条件下最稳定或最常见的形态标准氢电极电对：H+/H2H2(100kPa)铂丝H+(1mol·dm-3)铂黑电极氢气泡电极表示为:H+(1mol·dm-3)

19、H2(p),Pt电极反应：2H+(aq)+2eH2(g)(H+/H2)=0.0000V标准电极电势的测定由标准锌电极与标准氢电极构成的原电池，其电池表示

20、式为:Zn

21、Zn2+(1mol·dm-3)

22、

23、H3O+(1mol·dm-3)

24、H2(1×105Pa)∣Pt实验测得电池的电动势为0.763V，即0.763V=0V－θ(Zn2+/Zn)θ(Zn2+/Zn)＝－0.763V(–)Pt，H2(p)

25、H+(1.0mol·dm-3)

26、

27、Cu2+(1.0mol·dm-3)

28、Cu(+)E=(Cu2+/Cu)–(H+/H2)=0.337V(Cu2+/Cu)=0.337V●θ(Ox/Red)代数值越大，正向半反应进行的倾向越大，即氧化型的氧化性越强；θ(Ox/Red)代数值越小,正向半反应进行的倾向越小,或者说逆向半反应进行的倾向越

29、大，即还原型的还原性越强。表中的最强氧化剂和还原剂分别为F2和Li。标准电极电势表●表中的半反应均表示为还原过程：氧化型＋ne–还原型●一些电对的q与介质的酸碱性有关,因此有表和表之分。●对同一电对而言，氧化型的氧化性越强，还原型的还原性就越弱，反之亦然。●一个电对的还原型能够还原处于该电对上方任何一个电对的氧化型。这是能从表中获得的最重要的信息之一，其实质是氧化还原反应总是由强氧化剂和强还原剂向生成弱还原剂和弱氧化