1、會(huì)計(jì)學(xué)1第第10章電解章電解(dinji)與極化作用與極化作用第一頁(yè)，共61頁(yè)。10.1 分解分解(fnji)電壓電壓10.3 電解電解(dinji)時(shí)電極上的競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)時(shí)電極上的競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)10.2 極化作用極化作用10.4 金屬的電化學(xué)腐蝕、防腐與金屬的鈍化金屬的電化學(xué)腐蝕、防腐與金屬的鈍化10.5 化學(xué)電源化學(xué)電源第1頁(yè)/共60頁(yè)第二頁(yè)，共61頁(yè)。使某電解質(zhì)溶液能連續(xù)不斷發(fā)生電解時(shí)所必須外加使某電解質(zhì)溶液能連續(xù)不斷發(fā)生電解時(shí)所必須外加的最小電壓，在數(shù)值上等于該電解池作為的最小電壓，在數(shù)值上等于該電解池作為(zuwi)(zuwi)可逆電池時(shí)的可逆電動(dòng)勢(shì)可逆電池時(shí)的可逆電動(dòng)勢(shì)( )()EE理理論論

2、分分解解可可逆逆1. 理論分解電壓理論分解電壓(diny)定義定義第2頁(yè)/共60頁(yè)第三頁(yè)，共61頁(yè)。2. 分解電壓(diny)的測(cè)定 使用使用PtPt電極電解電極電解(dinji)HCl(dinji)HCl，加入中性鹽，加入中性鹽用來(lái)導(dǎo)電，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所用來(lái)導(dǎo)電，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。示。 逐漸逐漸(zhjin)(zhjin)增加外增加外加電壓，由安培計(jì)加電壓，由安培計(jì)G G和伏特和伏特計(jì)計(jì)V V分別測(cè)定線(xiàn)路中的電流分別測(cè)定線(xiàn)路中的電流強(qiáng)度強(qiáng)度I I 和電壓和電壓E E，畫(huà)出，畫(huà)出I-EI-E曲曲線(xiàn)。線(xiàn)。電源電源分解電壓的測(cè)定分解電壓的測(cè)定陽(yáng)極陽(yáng)極陰極陰極PtVG第3頁(yè)/共60頁(yè)第四頁(yè)，共61頁(yè)。

3、 外加電壓很小時(shí)外加電壓很小時(shí)(xiosh)(xiosh)，幾乎無(wú)電流通過(guò)，陰、陽(yáng)極上幾乎無(wú)電流通過(guò)，陰、陽(yáng)極上無(wú)無(wú)H2 (g) H2 (g) 和和Cl2(g)Cl2(g)放出。放出。 隨著隨著E E的增大，電極表面產(chǎn)生的增大，電極表面產(chǎn)生少量少量(sholing)(sholing)氫氣和氯氣，氫氣和氯氣，但壓力低于大氣壓，無(wú)法逸出。但壓力低于大氣壓，無(wú)法逸出。E分分解解電電流流I電壓電壓E123測(cè)定分解電壓時(shí)的電流測(cè)定分解電壓時(shí)的電流- -電壓曲線(xiàn)電壓曲線(xiàn) 所產(chǎn)生的氫氣和氯構(gòu)成了原電所產(chǎn)生的氫氣和氯構(gòu)成了原電池，外加電壓必須克服池，外加電壓必須克服(kf)(kf)這這反電動(dòng)勢(shì)，繼續(xù)增加電壓，

4、反電動(dòng)勢(shì)，繼續(xù)增加電壓，I I 有有少許增加，如圖中少許增加，如圖中1-21-2段段2. 分解電壓的測(cè)定第4頁(yè)/共60頁(yè)第五頁(yè)，共61頁(yè)。 當(dāng)外壓增至當(dāng)外壓增至2-32-3段，氫氣和氯段，氫氣和氯氣的壓力等于氣的壓力等于(dngy)(dngy)大氣壓力，大氣壓力，呈氣泡逸出，反電動(dòng)勢(shì)達(dá)極大值呈氣泡逸出，反電動(dòng)勢(shì)達(dá)極大值 Eb,maxEb,max。 再增加電壓，使I 迅速增加。將直線(xiàn)外延至I = 0 處，得E(分解)值，這是使電解池不斷工作(gngzu)所必需外加的最小電壓，稱(chēng)為分解電壓。E分分解解電電流流I電壓電壓E123測(cè)定分解電壓時(shí)的電流測(cè)定分解電壓時(shí)的電流- -電壓曲線(xiàn)電壓曲線(xiàn)2. 分解

5、(fnji)電壓的測(cè)定第5頁(yè)/共60頁(yè)第六頁(yè)，共61頁(yè)。()()()EEEIR分分解解可可逆逆不不可可逆逆 要使電解池順利地進(jìn)行連續(xù)反應(yīng)，除了克服作要使電解池順利地進(jìn)行連續(xù)反應(yīng)，除了克服作為原電池時(shí)的可逆電動(dòng)勢(shì)外，還要克服由于極化在為原電池時(shí)的可逆電動(dòng)勢(shì)外，還要克服由于極化在陰、陽(yáng)極上產(chǎn)生的陰、陽(yáng)極上產(chǎn)生的超電勢(shì)超電勢(shì) 和和 ，以及克服電，以及克服電池電阻所產(chǎn)生的電位降池電阻所產(chǎn)生的電位降 。這三者的加和就稱(chēng)為實(shí)。這三者的加和就稱(chēng)為實(shí)際分解電壓。際分解電壓。()陽(yáng)()陰IR顯然分解電壓的數(shù)值(shz)會(huì)隨著通入電流強(qiáng)度的增加而增加。3. 實(shí)際分解(fnji)電壓()()()E不不可可逆逆陽(yáng)陽(yáng)陰

6、陰第6頁(yè)/共60頁(yè)第七頁(yè)，共61頁(yè)。請(qǐng)思考以下問(wèn)題：請(qǐng)思考以下問(wèn)題：1、什么是超電勢(shì)、什么是超電勢(shì)(dinsh)？電極的極化主要有哪？電極的極化主要有哪幾種？幾種？2、什么是濃差極化？濃差極化的結(jié)果是什么（即、什么是濃差極化？濃差極化的結(jié)果是什么（即陰、陽(yáng)極可逆電極電勢(shì)陰、陽(yáng)極可逆電極電勢(shì)(dinsh)與不可逆電極電勢(shì)與不可逆電極電勢(shì)(dinsh)的關(guān)系是什么）？的關(guān)系是什么）？3、如何計(jì)算電解池陰陽(yáng)極的析出電極電勢(shì)、如何計(jì)算電解池陰陽(yáng)極的析出電極電勢(shì)(dinsh)（即不可逆電極電勢(shì)（即不可逆電極電勢(shì)(dinsh)）？如何計(jì)）？如何計(jì)算分解電壓？算分解電壓？4、由于極化作用的存在，原電池和電解

7、池的電動(dòng)、由于極化作用的存在，原電池和電解池的電動(dòng)勢(shì)和實(shí)際分解電壓隨電流密度如何變化？勢(shì)和實(shí)際分解電壓隨電流密度如何變化？第7頁(yè)/共60頁(yè)第八頁(yè)，共61頁(yè)。1. 極化極化(j hu)（polarization）當(dāng)電極當(dāng)電極(dinj)(dinj)上無(wú)電流通過(guò)時(shí)，電極上無(wú)電流通過(guò)時(shí)，電極(dinj)(dinj)處于處于平衡狀態(tài)，這時(shí)的電極平衡狀態(tài)，這時(shí)的電極(dinj)(dinj)電勢(shì)分別稱(chēng)為陽(yáng)極可電勢(shì)分別稱(chēng)為陽(yáng)極可逆逆( (平衡平衡) )電勢(shì)和陰極可逆電勢(shì)和陰極可逆( (平衡平衡) )電勢(shì)電勢(shì)可可逆逆可可逆逆, ,（陽(yáng)陽(yáng)）（陰陰） 在有電流在有電流(dinli)(dinli)通過(guò)時(shí)，隨著電極上

8、電流通過(guò)時(shí)，隨著電極上電流(dinli)(dinli)密度的增加，電極實(shí)際分解電勢(shì)值對(duì)平衡值的密度的增加，電極實(shí)際分解電勢(shì)值對(duì)平衡值的偏離也愈來(lái)愈大，這種對(duì)可逆平衡電勢(shì)的偏離稱(chēng)為電極偏離也愈來(lái)愈大，這種對(duì)可逆平衡電勢(shì)的偏離稱(chēng)為電極的極化。的極化。10.2 極化作用第8頁(yè)/共60頁(yè)第九頁(yè)，共61頁(yè)。2. 電極極化(j hu)原因2.1 濃差極化濃差極化(j hu)電流通過(guò)電極時(shí)，若電化學(xué)反應(yīng)速率較快，而離子的擴(kuò)散速率較慢，則電極表面附近(fjn)和本體溶液中該離子的濃度不同。如： Cu Cucs cb陰極陰極: Cu2+2e-Cu陽(yáng)極陽(yáng)極: Cu Cu2+ +2e- Cu2+第9頁(yè)/共60頁(yè)第十

9、頁(yè)，共61頁(yè)。而電極電勢(shì)只與其表面附近的離子而電極電勢(shì)只與其表面附近的離子(lz)濃度有關(guān)濃度有關(guān) 可逆可逆 = yCu2+|Cu -(RT/2F) ln 1/(ms(Cu2+) 即即 可逆可逆,陽(yáng)陽(yáng) 不可逆不可逆,陰陰 結(jié)論：當(dāng)電流通過(guò)電極時(shí)，因離子結(jié)論：當(dāng)電流通過(guò)電極時(shí)，因離子(lz)擴(kuò)散的遲緩性擴(kuò)散的遲緩性而導(dǎo)致電極表面附近離子而導(dǎo)致電極表面附近離子(lz)濃度與本體溶液中不同濃度與本體溶液中不同，從而使電極電勢(shì)偏離平衡電極電勢(shì)的現(xiàn)象，稱(chēng)作，從而使電極電勢(shì)偏離平衡電極電勢(shì)的現(xiàn)象，稱(chēng)作“濃差極化濃差極化”。 也可以利用滴汞電極上的濃差極化也可以利用滴汞電極上的濃差極化(j hu)(j hu

10、)進(jìn)行極譜分進(jìn)行極譜分析。析。 用攪拌和升溫的方法可以用攪拌和升溫的方法可以(ky)(ky)減少濃差極化減少濃差極化第10頁(yè)/共60頁(yè)第十一頁(yè)，共61頁(yè)。2. 電極極化(j hu)原因2.2 電化學(xué)極化電化學(xué)極化(j hu) 電極反應(yīng)總是分若干步進(jìn)行電極反應(yīng)總是分若干步進(jìn)行(jnxng)(jnxng)，其中可能，其中可能某一步反應(yīng)速率較慢，需要較高的活化能。某一步反應(yīng)速率較慢，需要較高的活化能。 為了使電極反應(yīng)順利進(jìn)行所額外施加的電壓稱(chēng)為為了使電極反應(yīng)順利進(jìn)行所額外施加的電壓稱(chēng)為電化學(xué)超電勢(shì)電化學(xué)超電勢(shì)（亦稱(chēng)為活化超電勢(shì)（亦稱(chēng)為活化超電勢(shì)) )這種極化現(xiàn)象稱(chēng)為電化學(xué)極化。這種極化現(xiàn)象稱(chēng)為電化學(xué)

11、極化。第11頁(yè)/共60頁(yè)第十二頁(yè)，共61頁(yè)。 為了使超電勢(shì)都是正值，把陰極超電勢(shì)為了使超電勢(shì)都是正值，把陰極超電勢(shì) 和陽(yáng)和陽(yáng)極超電勢(shì)極超電勢(shì) 分別定義為：分別定義為： 陰陽(yáng) 陽(yáng)極上由于超電勢(shì)陽(yáng)極上由于超電勢(shì)(dinsh)(dinsh)使電極電勢(shì)使電極電勢(shì)(dinsh)(dinsh)變變大，陰極上由于超電勢(shì)大，陰極上由于超電勢(shì)(dinsh)(dinsh)使電極電勢(shì)使電極電勢(shì)(dinsh)(dinsh)變小。變小。 ()陰陰可逆不可逆3. 超電勢(shì)(dinsh)()陽(yáng)陽(yáng)不可逆可逆 在某一電流密度下，實(shí)際發(fā)生電解的電極電勢(shì)在某一電流密度下，實(shí)際發(fā)生電解的電極電勢(shì) 與可逆電極電勢(shì)與可逆電極電勢(shì) 之間的差

12、值稱(chēng)為超電勢(shì)。之間的差值稱(chēng)為超電勢(shì)。不可逆可逆第12頁(yè)/共60頁(yè)第十三頁(yè)，共61頁(yè)。整個(gè)電池的分解電壓等于陰、陽(yáng)兩極的析整個(gè)電池的分解電壓等于陰、陽(yáng)兩極的析出出(xch)電勢(shì)之差：電勢(shì)之差： E分解分解=陽(yáng)陽(yáng),不可逆不可逆- 陰陰,不可逆不可逆 = (陽(yáng)陽(yáng), 可逆可逆+ 陽(yáng)陽(yáng))- (陰陰, 可逆可逆-陰陰) = E可逆可逆+陽(yáng)陽(yáng)+ 陰陰第13頁(yè)/共60頁(yè)第十四頁(yè)，共61頁(yè)。3.1 超電勢(shì)(dinsh)的測(cè)定Working：工作電極：工作電極(dinj)；Reference：參比電極：參比電極(dinj)；Counter：輔助：輔助(對(duì)對(duì))電極電極(dinj)接電位差計(jì)接電位差計(jì)CRWA第14頁(yè)

13、/共60頁(yè)第十五頁(yè)，共61頁(yè)。 超電勢(shì)或電極電勢(shì)與電流密度之間的關(guān)系曲線(xiàn)稱(chēng)為極化曲線(xiàn)，極化曲線(xiàn)的形狀和變化規(guī)律反映了電化學(xué)過(guò)程(guchng)的動(dòng)力學(xué)特征。ir aI(陽(yáng))irI(陰) c第15頁(yè)/共60頁(yè)第十六頁(yè)，共61頁(yè)。電解池中兩電極(dinj)的極化曲線(xiàn)E可逆陰E可逆+E不可逆陽(yáng)陰極(ynj)曲線(xiàn)陽(yáng)極(yngj)曲線(xiàn)j(電流密度)電極電勢(shì)第16頁(yè)/共60頁(yè)第十七頁(yè)，共61頁(yè)。原電池中兩電極原電池中兩電極(dinj)的極化曲線(xiàn)的極化曲線(xiàn)j(電流密度電流密度)E可逆可逆E可逆可逆 - -E不可逆不可逆陰陰陽(yáng)陽(yáng)負(fù)負(fù)極極曲曲線(xiàn)線(xiàn)正正極極曲曲線(xiàn)線(xiàn)電極電勢(shì)電極電勢(shì)第17頁(yè)/共60頁(yè)第十八頁(yè)，共61

14、頁(yè)。 電解質(zhì)溶液通常用水作溶劑，在電解過(guò)程中，電解質(zhì)溶液通常用水作溶劑，在電解過(guò)程中， 在陰極會(huì)與金屬離子競(jìng)爭(zhēng)還原。在陰極會(huì)與金屬離子競(jìng)爭(zhēng)還原。+H 利用氫在電極上的超電勢(shì)，可以利用氫在電極上的超電勢(shì)，可以(ky)(ky)使比氫活使比氫活潑的金屬先在陰極析出，這在電鍍工業(yè)上是很重要的。潑的金屬先在陰極析出，這在電鍍工業(yè)上是很重要的。 例如，只有控制溶液的例如，只有控制溶液的pHpH，利用氫氣的析出有超電，利用氫氣的析出有超電勢(shì)，才使得鍍勢(shì)，才使得鍍ZnZn，SnSn，NiNi，CrCr等工藝成為等工藝成為(chngwi)(chngwi)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)。實(shí)。4. 氫超電勢(shì)(dinsh)第18頁(yè)/共60頁(yè)

15、第十九頁(yè)，共61頁(yè)。 金屬在電極上析出時(shí)超電勢(shì)很小，通常可忽金屬在電極上析出時(shí)超電勢(shì)很小，通常可忽略不計(jì)。而氣體，特別略不計(jì)。而氣體，特別(tbi)(tbi)是氫氣和氧氣，是氫氣和氧氣，超電勢(shì)值較大。超電勢(shì)值較大。 從氫氣在幾種從氫氣在幾種(j zhn)(j zhn)電極上的超電勢(shì)，在石墨電極上的超電勢(shì)，在石墨和汞等材料上，超電勢(shì)很大，而在金屬和汞等材料上，超電勢(shì)很大，而在金屬PtPt，特別是鍍了，特別是鍍了鉑黑的鉑電極上，超電勢(shì)很小。鉑黑的鉑電極上，超電勢(shì)很小。 影響超電勢(shì)的因素很多，如電極材料、電極表面影響超電勢(shì)的因素很多，如電極材料、電極表面(biomin)(biomin)狀態(tài)、電流密度

16、、溫度、電解質(zhì)的性質(zhì)、濃度狀態(tài)、電流密度、溫度、電解質(zhì)的性質(zhì)、濃度及溶液中的雜質(zhì)等。及溶液中的雜質(zhì)等。氫在幾種電極上的超電勢(shì) 所以標(biāo)準(zhǔn)氫電極中的鉑電極要鍍上鉑黑。所以標(biāo)準(zhǔn)氫電極中的鉑電極要鍍上鉑黑。第19頁(yè)/共60頁(yè)第二十頁(yè)，共61頁(yè)。氫在幾種電極(dinj)上的超電勢(shì)第20頁(yè)/共60頁(yè)第二十一頁(yè)，共61頁(yè)。1、當(dāng)發(fā)生極化作用時(shí)，兩電極的電極電勢(shì)的變化為（、當(dāng)發(fā)生極化作用時(shí)，兩電極的電極電勢(shì)的變化為（ ）( )( )( )( )abcd陽(yáng)陽(yáng)陽(yáng)陽(yáng)陰陰陰陰變變大大，變變小小變變小小，變變大大兩兩者者都都變變大大兩兩者者都都變變小小2、極譜分析儀所用、極譜分析儀所用(su yn)的測(cè)量陰極為（的測(cè)量

17、陰極為（ ） （a）電化學(xué)極化電極）電化學(xué)極化電極 （b）濃差極化電極）濃差極化電極 （c）理想可逆電極）理想可逆電極 （d）難極化電極）難極化電極第21頁(yè)/共60頁(yè)第二十二頁(yè)，共61頁(yè)。3、298K時(shí)，在時(shí)，在0.10 molkg-1的的HCl溶液中，氫電極溶液中，氫電極(dinj)的可逆電勢(shì)約為的可逆電勢(shì)約為-0.06V，當(dāng)用，當(dāng)用Cu電極電極(dinj)電解此溶液，氫在電解此溶液，氫在Cu電極電極(dinj)上的析出電勢(shì)應(yīng)上的析出電勢(shì)應(yīng)（ ） (a)大于大于-0.06V (b)等于等于 -0.06V (c) 小于小于-0.06V (d)無(wú)法判定無(wú)法判定第22頁(yè)/共60頁(yè)第二十三頁(yè)，共61

18、頁(yè)。1. 金屬金屬(jnsh)的析出與氫的超電勢(shì)的析出與氫的超電勢(shì)2. 金屬金屬(jnsh)離子的分離離子的分離第23頁(yè)/共60頁(yè)第二十四頁(yè)，共61頁(yè)。1. 陰極陰極(ynj)上上的反應(yīng)的反應(yīng)z+z+z+M|MM|MM1lnRTzFa 判斷判斷(pndun)(pndun)在陰極上首先析出何種物質(zhì)，應(yīng)在陰極上首先析出何種物質(zhì)，應(yīng)把可能發(fā)生還原物質(zhì)的電極電勢(shì)計(jì)算出來(lái)，同時(shí)考把可能發(fā)生還原物質(zhì)的電極電勢(shì)計(jì)算出來(lái)，同時(shí)考慮它的超電勢(shì)。電極電勢(shì)最大的首先在陰極析出。慮它的超電勢(shì)。電極電勢(shì)最大的首先在陰極析出。電解時(shí)陰極電解時(shí)陰極(ynj)(ynj)上發(fā)生還原反應(yīng)。上發(fā)生還原反應(yīng)。 發(fā)生還原的物質(zhì)通常有發(fā)

19、生還原的物質(zhì)通常有( (1)金屬離子，金屬離子，(2)(2)氫離子氫離子（中性水溶液中（中性水溶液中 ）。）。+7H10a2+H |HHH1lnRTFa 第24頁(yè)/共60頁(yè)第二十五頁(yè)，共61頁(yè)。陽(yáng)極陽(yáng)極(yngj)上的上的反應(yīng)反應(yīng)zzzA|AA|AAl()nRTazF陽(yáng)陽(yáng) 判斷在陽(yáng)極上首先發(fā)生什么反應(yīng)，應(yīng)把可能發(fā)生氧化判斷在陽(yáng)極上首先發(fā)生什么反應(yīng)，應(yīng)把可能發(fā)生氧化(ynghu)(ynghu)物質(zhì)的電極電勢(shì)計(jì)算出來(lái)，同時(shí)要考慮它的超電勢(shì)。物質(zhì)的電極電勢(shì)計(jì)算出來(lái)，同時(shí)要考慮它的超電勢(shì)。電極電勢(shì)最小的首先在陽(yáng)極氧化電極電勢(shì)最小的首先在陽(yáng)極氧化(ynghu)(ynghu)。電解時(shí)陽(yáng)極電解時(shí)陽(yáng)極(yng

20、j)(yngj)上發(fā)生氧上發(fā)生氧化反應(yīng)。化反應(yīng)。發(fā)生氧化的物質(zhì)有：發(fā)生氧化的物質(zhì)有：（2）陽(yáng)極本身發(fā)生氧化）陽(yáng)極本身發(fā)生氧化（1）陰離子，如）陰離子，如 等等Cl ,OH第25頁(yè)/共60頁(yè)第二十六頁(yè)，共61頁(yè)。 電解水溶液時(shí)，因電解水溶液時(shí)，因 或或 的析出，會(huì)改變的析出，會(huì)改變 或或 的濃度，計(jì)算電極電勢(shì)時(shí)應(yīng)把這個(gè)因素考慮進(jìn)的濃度，計(jì)算電極電勢(shì)時(shí)應(yīng)把這個(gè)因素考慮進(jìn)去去+H2OOH2H 確定確定(qudng)(qudng)了陽(yáng)極、陰極析出的物質(zhì)后，將了陽(yáng)極、陰極析出的物質(zhì)后，將兩者的析出電勢(shì)相減，就得到了實(shí)際分解電壓。兩者的析出電勢(shì)相減，就得到了實(shí)際分解電壓。 因?yàn)橐驗(yàn)?yn wi)(yn w

21、i)電解池中陽(yáng)極是正極，電極電勢(shì)較高，電解池中陽(yáng)極是正極，電極電勢(shì)較高，所以用陽(yáng)極析出電勢(shì)減去陰極析出電勢(shì)。所以用陽(yáng)極析出電勢(shì)減去陰極析出電勢(shì)。,E陽(yáng)極析出陰極析出分解第26頁(yè)/共60頁(yè)第二十七頁(yè)，共61頁(yè)。1、電解、電解(dinji)時(shí)，在電極上首先發(fā)生氧化反應(yīng)的是（時(shí)，在電極上首先發(fā)生氧化反應(yīng)的是（ ）（a）標(biāo)準(zhǔn)還原電極電勢(shì)最大者）標(biāo)準(zhǔn)還原電極電勢(shì)最大者（b）標(biāo)準(zhǔn)還原電極電勢(shì)最小者）標(biāo)準(zhǔn)還原電極電勢(shì)最小者（c）考慮極化后實(shí)際析出電極電勢(shì)最大者）考慮極化后實(shí)際析出電極電勢(shì)最大者（d）考慮極化后實(shí)際析出電極電勢(shì)最小者）考慮極化后實(shí)際析出電極電勢(shì)最小者2、298K時(shí)，以時(shí)，以1A電流電解電流電解

22、CuSO4溶液溶液(rngy)，析出，析出0.1molCu（s）所需時(shí)間約為（）所需時(shí)間約為（ ）（a）20.2h （b）5.4h （c）2.7h （d）1.5h第27頁(yè)/共60頁(yè)第二十八頁(yè)，共61頁(yè)。3、已知、已知將將Fe(s)和和Cd(s)的粉末投入含的粉末投入含F(xiàn)e2+(0.10 molkg-1)和含和含Cd2+（0.001 molkg-1)的溶液中，的溶液中， Fe(s)和和Cd(s)粉將（粉將（ ）(a)都溶解都溶解 (b) Fe(s)不溶，不溶， Cd(s)溶解溶解 (c) 都不溶解都不溶解 (d) Fe(s)溶解，溶解， Cd(s)不溶不溶22Cd0.440 ,0.402FeFe

23、CdVV 4、用銅電極電解、用銅電極電解CuCl2的水溶液，不考慮超電勢(shì)，在陽(yáng)的水溶液，不考慮超電勢(shì)，在陽(yáng)極上將會(huì)發(fā)生的反應(yīng)為（極上將會(huì)發(fā)生的反應(yīng)為（ ）(a) 析出氧氣析出氧氣 (b) 析出氯氣析出氯氣 (c) 析出銅析出銅 (d) 銅電極氧化銅電極氧化2222Cl0.3371.231.360 )O H OCuCuClVVV ( (已已知知，第28頁(yè)/共60頁(yè)第二十九頁(yè)，共61頁(yè)。5、通電于含有相同濃度、通電于含有相同濃度(nngd)的的Fe2+，Ca2+，Zn2+，和和Cu2+的電解質(zhì)溶液，設(shè)的電解質(zhì)溶液，設(shè)H2因有超電勢(shì)而不析出，則因有超電勢(shì)而不析出，則這些金屬在陰極上的析出次序?yàn)椋ǎ┻@

24、些金屬在陰極上的析出次序?yàn)椋ǎ?2222FeFeCaCaZnZnCuCu0.440V,2.866V,0.763V,0.337V( )( )( )( )a CaZnFeCub CaFeZnCub CuFeZnCad CaCuZnFe 已已知知第29頁(yè)/共60頁(yè)第三十頁(yè)，共61頁(yè)。 為了使分離效果較好，后一種離子反應(yīng)時(shí)，前為了使分離效果較好，后一種離子反應(yīng)時(shí)，前一種離子的活度應(yīng)減少到一種離子的活度應(yīng)減少到 以下，這樣要求兩種以下，這樣要求兩種離子的析出電勢(shì)相差一定的數(shù)值。離子的析出電勢(shì)相差一定的數(shù)值。7102. 金屬離子金屬離子(lz)的的分離分離 如果溶液中含有多個(gè)析出電勢(shì)不同的金屬離子，如果溶

25、液中含有多個(gè)析出電勢(shì)不同的金屬離子，可以控制可以控制(kngzh)(kngzh)外加電壓的大小，使金屬離子分外加電壓的大小，使金屬離子分步析出而達(dá)到分離的目的。步析出而達(dá)到分離的目的。7ln10RTzF 陰陰 1 0.41V 2 0.21V 3 0.14Vzzz 陰陰陰陰陰陰當(dāng)當(dāng)?shù)?0頁(yè)/共60頁(yè)第三十一頁(yè)，共61頁(yè)。如：如： (Pb2+/ Pb) = 0.126V; (Sn 2+/Sn) = 0.136V另外(ln wi)如：y (Cu 2+/Cu) = 0.34V; y (Zn 2+/Zn) = 0.76V可加入CN-，使生成配合物Cu(CN)3-， Zn(CN)42- , 其配合物的標(biāo)準(zhǔn)

26、電極電勢(shì)比較接近，控制電流密度、CN-的濃度(nngd)和電解液的溫度即可得到合金黃銅當(dāng)兩種金屬析出電勢(shì)(dinsh)相同或接近時(shí)，同時(shí)析出為合金相差1V,不能同時(shí)析出第31頁(yè)/共60頁(yè)第三十二頁(yè)，共61頁(yè)。 陰極產(chǎn)品：電鍍、金屬提純、保護(hù)、產(chǎn)品的美化陰極產(chǎn)品：電鍍、金屬提純、保護(hù)、產(chǎn)品的美化（包括金屬、塑料）和制備（包括金屬、塑料）和制備 及有機(jī)物的還原產(chǎn)物及有機(jī)物的還原產(chǎn)物等等2H 陽(yáng)極產(chǎn)品：鋁合金的氧化和著色、制備氧氣、雙氧陽(yáng)極產(chǎn)品：鋁合金的氧化和著色、制備氧氣、雙氧水、氯氣以及水、氯氣以及(yj)(yj)有機(jī)物的氧化產(chǎn)物等。有機(jī)物的氧化產(chǎn)物等。 常見(jiàn)的電解制備常見(jiàn)的電解制備(zhbi)

27、(zhbi)有氯堿工業(yè)、由丙烯腈制有氯堿工業(yè)、由丙烯腈制乙二腈、用硝基苯制苯胺等。乙二腈、用硝基苯制苯胺等。3 電解(dinji)的應(yīng)用第32頁(yè)/共60頁(yè)第三十三頁(yè)，共61頁(yè)。金屬腐蝕金屬腐蝕(jn sh (jn sh f sh)f sh)分兩類(lèi)：分兩類(lèi)：（1）化學(xué)腐蝕）化學(xué)腐蝕 金屬表面與介質(zhì)如氣體或非電解金屬表面與介質(zhì)如氣體或非電解質(zhì)液體等因發(fā)生化學(xué)作用而引起的腐蝕，稱(chēng)為化學(xué)質(zhì)液體等因發(fā)生化學(xué)作用而引起的腐蝕，稱(chēng)為化學(xué)腐蝕。化學(xué)腐蝕作用進(jìn)行時(shí)無(wú)電流腐蝕。化學(xué)腐蝕作用進(jìn)行時(shí)無(wú)電流(dinli)產(chǎn)生。產(chǎn)生。（2）電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕 金屬表面與介質(zhì)如潮濕空氣或電解金屬表面與介質(zhì)如潮濕空氣或電解

28、質(zhì)溶液等，因形成微電池，金屬作為陽(yáng)極發(fā)生氧化而質(zhì)溶液等，因形成微電池，金屬作為陽(yáng)極發(fā)生氧化而使金屬發(fā)生腐蝕。這種由于電化學(xué)作用引起的腐蝕稱(chēng)使金屬發(fā)生腐蝕。這種由于電化學(xué)作用引起的腐蝕稱(chēng)為電化學(xué)腐蝕。為電化學(xué)腐蝕。第33頁(yè)/共60頁(yè)第三十四頁(yè)，共61頁(yè)。 將含有雜質(zhì)(zzh)的粗鋅放入稀硫酸中，腐蝕速度比純鋅快既有化學(xué)(huxu)腐蝕,又有電化學(xué)(huxu)腐蝕Zn雜質(zhì)2H (氣泡）24H SO第34頁(yè)/共60頁(yè)第三十五頁(yè)，共61頁(yè)。1 1 金屬金屬(jnsh)(jnsh)的電化學(xué)腐的電化學(xué)腐蝕蝕銅板上的鐵鉚釘銅板上的鐵鉚釘(modng)(modng)為什么特別容易為什么特別容易生銹？生銹？ 暴

29、露在空氣中，表面暴露在空氣中，表面被潮濕空氣或雨水浸潤(rùn)，被潮濕空氣或雨水浸潤(rùn)，空氣中的空氣中的 和海邊空氣中的和海邊空氣中的NaCl溶溶解其中，形成電解質(zhì)溶液，解其中，形成電解質(zhì)溶液，這樣組成了原電池這樣組成了原電池22CO ,SO銅作陰極銅作陰極(ynj)(ynj)，鐵作，鐵作陽(yáng)極陽(yáng)極所以鐵很快腐蝕形成鐵銹。所以鐵很快腐蝕形成鐵銹。第35頁(yè)/共60頁(yè)第三十六頁(yè)，共61頁(yè)。CuCuFe+H+H- -2e2e2H O2H O2CO2SO2O2O2+Fe電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕(fsh)(fsh)示意圖示意圖22H H O或第36頁(yè)/共60頁(yè)第三十七頁(yè)，共61頁(yè)。鐵在酸性介質(zhì)中只能鐵在酸性介質(zhì)中只能(

30、zh nn)(zh nn)氧化成二價(jià)氧化成二價(jià)鐵：鐵：2+Fe(s)Fe2e 二價(jià)鐵被空氣中的氧氣氧化成三價(jià)鐵，三價(jià)鐵在二價(jià)鐵被空氣中的氧氣氧化成三價(jià)鐵，三價(jià)鐵在水溶液中生成水溶液中生成 沉淀，沉淀， 又可能又可能部分失水生成部分失水生成 3Fe(OH)3Fe(OH)23Fe O 所以鐵銹是一個(gè)由所以鐵銹是一個(gè)由 等化合物組成的疏松的混雜物質(zhì)。等化合物組成的疏松的混雜物質(zhì)。2+3+323Fe ,Fe ,Fe(OH) ,Fe O第37頁(yè)/共60頁(yè)第三十八頁(yè)，共61頁(yè)。(1)析氫腐蝕析氫腐蝕(fsh)酸性介質(zhì)中酸性介質(zhì)中 在陰極上還原成氫氣析出。在陰極上還原成氫氣析出。+H2+H+22H12HeH

31、 (g) (H |H )lnaRTFa 設(shè)設(shè) +27HH1, 10aa+2(H |H )0.413 V鐵陽(yáng)極氧化，當(dāng)鐵陽(yáng)極氧化，當(dāng) 時(shí)認(rèn)為已經(jīng)發(fā)生時(shí)認(rèn)為已經(jīng)發(fā)生腐蝕，腐蝕，2+6(Fe )10a2+2+61(Fe |Fe)(Fe |Fe)ln100.617VRTzF這時(shí)組成原電池的電動(dòng)勢(shì)為這時(shí)組成原電池的電動(dòng)勢(shì)為，是自發(fā)電，是自發(fā)電池。池。0.204V第38頁(yè)/共60頁(yè)第三十九頁(yè)，共61頁(yè)。 如果既有酸性如果既有酸性(sun xn)(sun xn)介質(zhì)，又有氧氣存在，介質(zhì)，又有氧氣存在，在陰極上發(fā)生消耗氧的還原反應(yīng)：在陰極上發(fā)生消耗氧的還原反應(yīng)： 這時(shí)與這時(shí)與 (-0.617V) )陽(yáng)極組成原

32、電池陽(yáng)極組成原電池的電動(dòng)勢(shì)為的電動(dòng)勢(shì)為2+(Fe |Fe)E1.433 V（2 2）吸氧腐蝕）吸氧腐蝕(fsh)(fsh)+2+2O27H 1, 10 , (O |H O,H )0.816Vaa設(shè)則 +22O (g)+4H4e2H O1.229 V+2+224OH1(O |H O,H )ln4RTFa a顯然顯然(xinrn)(xinrn)吸氧腐蝕比析氫腐蝕嚴(yán)重得吸氧腐蝕比析氫腐蝕嚴(yán)重得多。多。第39頁(yè)/共60頁(yè)第四十頁(yè)，共61頁(yè)。（1 1）非金屬防腐）非金屬防腐 在金屬表面涂上油漆、搪瓷、在金屬表面涂上油漆、搪瓷、塑料、瀝青等，將金屬與腐蝕塑料、瀝青等，將金屬與腐蝕(fsh)(fsh)介質(zhì)隔

33、開(kāi)。介質(zhì)隔開(kāi)。（2 2）金屬）金屬(jnsh)(jnsh)保護(hù)層保護(hù)層 在需保護(hù)的金屬在需保護(hù)的金屬(jnsh)(jnsh)表面用電鍍或化學(xué)鍍的方法鍍上表面用電鍍或化學(xué)鍍的方法鍍上AuAu，AgAg，NiNi，CrCr，ZnZn，SnSn等金屬等金屬(jnsh)(jnsh)，保護(hù)內(nèi)層不被腐蝕。，保護(hù)內(nèi)層不被腐蝕。第40頁(yè)/共60頁(yè)第四十一頁(yè)，共61頁(yè)。（3 3）電化學(xué)保護(hù)）電化學(xué)保護(hù)(boh) (boh) 1 1保護(hù)保護(hù)(boh)(boh)器保護(hù)器保護(hù)(boh) (boh) 將被保護(hù)將被保護(hù)(boh)(boh)的金屬如鐵作陰極，較活潑的金屬如的金屬如鐵作陰極，較活潑的金屬如ZnZn作犧牲性陽(yáng)極

34、。作犧牲性陽(yáng)極。陽(yáng)極腐蝕后定期更換。陽(yáng)極腐蝕后定期更換。 2 2陰極電保護(hù)陰極電保護(hù) 外加電源組成外加電源組成(z chn)(z chn)一個(gè)電解一個(gè)電解池，將被保護(hù)金屬作陰極，廢金屬作陽(yáng)極。池，將被保護(hù)金屬作陰極，廢金屬作陽(yáng)極。3 3陽(yáng)極電保護(hù)陽(yáng)極電保護(hù) 用外電源，將被保護(hù)金屬接陽(yáng)極，用外電源，將被保護(hù)金屬接陽(yáng)極，在一定的介質(zhì)和外電壓作用下，使陽(yáng)極鈍化。在一定的介質(zhì)和外電壓作用下，使陽(yáng)極鈍化。第41頁(yè)/共60頁(yè)第四十二頁(yè)，共61頁(yè)。（4 4）加緩蝕劑）加緩蝕劑 在可能組成原電池的系統(tǒng)在可能組成原電池的系統(tǒng)(xtng)(xtng)中加緩蝕劑，改變介質(zhì)的性質(zhì)，降低腐蝕速度。中加緩蝕劑，改變介質(zhì)的

35、性質(zhì)，降低腐蝕速度。（5 5）制成耐蝕合金）制成耐蝕合金 在煉制金屬時(shí)加入其它組分，提在煉制金屬時(shí)加入其它組分，提高耐蝕能力高耐蝕能力(nngl)(nngl)。如在煉鋼時(shí)加入。如在煉鋼時(shí)加入MnMn，CrCr等元素制成等元素制成不銹鋼。不銹鋼。第42頁(yè)/共60頁(yè)第四十三頁(yè)，共61頁(yè)。ABEFCD活化區(qū)活化區(qū)鈍化區(qū)鈍化區(qū)過(guò)鈍化區(qū)過(guò)鈍化區(qū)lg jEjBj4、金屬、金屬(jnsh)的鈍化的鈍化第43頁(yè)/共60頁(yè)第四十四頁(yè)，共61頁(yè)。化學(xué)化學(xué)(huxu)(huxu)電電源分類(lèi)源分類(lèi)一次電池一次電池(dinch)(dinch) 電池中的反應(yīng)物質(zhì)進(jìn)行一次電化學(xué)反應(yīng)放電之后，電池中的反應(yīng)物質(zhì)進(jìn)行一次電化學(xué)反

36、應(yīng)放電之后，就不能再次利用，如干電池、紐扣電池。就不能再次利用，如干電池、紐扣電池。這種電池造成這種電池造成嚴(yán)重的材料浪費(fèi)和環(huán)境污染。嚴(yán)重的材料浪費(fèi)和環(huán)境污染。第44頁(yè)/共60頁(yè)第四十五頁(yè)，共61頁(yè)。金屬金屬(jnsh)封頂蓋封頂蓋封口封口(fng ku)紙紙頸圈頸圈(jn qun)紙紙金屬外殼金屬外殼絕緣紙筒絕緣紙筒電芯紙托電芯紙托底紙底紙金屬底板（金屬底板（）鋅筒鋅筒電解液電解液NH4Cl ，水，水ZnCl2 ，淀粉淀粉 電芯電芯 MnO2 ， C， NH4Cl ，水，水 (+)碳電極碳電極一次電池結(jié)構(gòu)示意圖一次電池結(jié)構(gòu)示意圖第45頁(yè)/共60頁(yè)第四十六頁(yè)，共61頁(yè)。燃料電池燃料電池(rn

37、lio (rn lio din ch) din ch) 又稱(chēng)為連續(xù)又稱(chēng)為連續(xù)(linx)(linx)電池電池以氧氣以氧氣(yngq)(yngq)作為正極反應(yīng)物質(zhì)組成燃料電作為正極反應(yīng)物質(zhì)組成燃料電池。池。 一般以天然燃料或其它可燃物質(zhì)如氫氣、甲醇、天然一般以天然燃料或其它可燃物質(zhì)如氫氣、甲醇、天然氣、煤氣等氣、煤氣等作為負(fù)極的反應(yīng)物質(zhì)作為負(fù)極的反應(yīng)物質(zhì)第46頁(yè)/共60頁(yè)第四十七頁(yè)，共61頁(yè)。氫氧燃料電池氫氧燃料電池(rn lio din ch)H2 ( pH2) | H+ 或 OH- (aq) | O2 ( pO2)氧電極(dinj)：O2+4H+4e - 2H2O氫電極(dinj)：2H2(

38、 pH2) 4H+ + 4e - 凈反應(yīng)：2H2( pH2) + O2 = 2H2O 在pH 114范圍內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì) 1.229 V 第47頁(yè)/共60頁(yè)第四十八頁(yè)，共61頁(yè)。2H多孔電極多孔電極(dinj)離子交換離子交換(l z jio hun)膜膜+e+224H4e +O2H O+2H2H2e2O2H O氫氧燃料電池氫氧燃料電池(rn lio din ch)示意圖示意圖第48頁(yè)/共60頁(yè)第四十九頁(yè)，共61頁(yè)。燃料電池燃料電池(rn lio din ch)的優(yōu)點(diǎn)：的優(yōu)點(diǎn)： 1。高效(o xio) 化學(xué)能 熱能(rnng) 機(jī)械能 化學(xué)能 電能 機(jī)械能 80% 2。環(huán)境友好 不排放有毒的酸性

39、氧化物，CO2比熱電廠(chǎng)少40%， 3。重量輕，比能量高； 用于航天事業(yè)，汽車(chē)工業(yè)，應(yīng)急電源等。是21世紀(jì)首選的清潔能源。 產(chǎn)物水可利用，無(wú)噪音； 4。穩(wěn)定性好，可連續(xù)工作，可積木式組裝，可移動(dòng) 第49頁(yè)/共60頁(yè)第五十頁(yè)，共61頁(yè)。氫氧燃料電池氫氧燃料電池(rn lio din ch)的難點(diǎn)：的難點(diǎn)：氫氣氫氣(qn q)(qn q)的儲(chǔ)存的儲(chǔ)存液氫要求高壓液氫要求高壓(goy)(goy)、低溫，有危險(xiǎn)性、低溫，有危險(xiǎn)性鋼瓶?jī)?chǔ)氫，可使用氫氣只占鋼瓶質(zhì)量的鋼瓶?jī)?chǔ)氫，可使用氫氣只占鋼瓶質(zhì)量的1%，同同樣有危險(xiǎn)性樣有危險(xiǎn)性研制儲(chǔ)氫金屬和其他儲(chǔ)氫材料研制儲(chǔ)氫金屬和其他儲(chǔ)氫材料研制用太陽(yáng)能制備氫氣研制用太陽(yáng)能制備氫氣第50頁(yè)/共60頁(yè)第五十一頁(yè)，共61頁(yè)。蓄電池蓄電池又稱(chēng)為又稱(chēng)為(chn wi)(chn wi)二次電池，可充電電二次電池，可充電電池池 。 這種電池放電后可以這種電池放電后可以(ky)(ky)充電，使活性物質(zhì)基充電，使活性物質(zhì)基本復(fù)原，可以本復(fù)原，可以(ky)(ky)重復(fù)、多次利用。重復(fù)、多次利用。如常見(jiàn)如常