1、主要內(nèi)容主要內(nèi)容（一）（一）氧化還原反應(yīng)與氧化還原平衡氧化還原反應(yīng)與氧化還原平衡（二）原電池（二）原電池 1. 原電池中的化學(xué)反應(yīng)原電池中的化學(xué)反應(yīng) 2. 原電池的熱力學(xué)原電池的熱力學(xué)（三）電極電勢(shì)（三）電極電勢(shì) 1. 標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì) 2. 電極電勢(shì)與能斯特方程電極電勢(shì)與能斯特方程（四）電動(dòng)勢(shì)與電極電勢(shì)在化學(xué)上的應(yīng)用（四）電動(dòng)勢(shì)與電極電勢(shì)在化學(xué)上的應(yīng)用 1. 氧化劑和還原劑相對(duì)強(qiáng)弱的比較氧化劑和還原劑相對(duì)強(qiáng)弱的比較 2. 氧化還原反應(yīng)方向的判斷氧化還原反應(yīng)方向的判斷 3. 氧化還原反應(yīng)進(jìn)行程度的衡量氧化還原反應(yīng)進(jìn)行程度的衡量（五）電解（五）電解 1. 分解電壓和超電勢(shì)分解電壓和超電勢(shì)

2、 2. 電解池中兩極的電解產(chǎn)物電解池中兩極的電解產(chǎn)物 3. 電解的應(yīng)用電解的應(yīng)用（六）金屬的腐蝕及防止（六）金屬的腐蝕及防止離子離子- -電子法電子法 1. 氧化數(shù)氧化數(shù)19701970年國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)年國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)確定：確定： (IUPAC) 元素的元素的氧化數(shù)氧化數(shù)是元素的一個(gè)原子是元素的一個(gè)原子的形式荷電數(shù)的形式荷電數(shù), , 這個(gè)荷電數(shù)可由假這個(gè)荷電數(shù)可由假設(shè)把每個(gè)鍵中的電子指定給設(shè)把每個(gè)鍵中的電子指定給電負(fù)性電負(fù)性較大的原子而求得。較大的原子而求得。4-1-1 氧化數(shù)法氧化數(shù)法如如: : H : Cl 共用共用電子對(duì)靠近電子對(duì)靠近Cl一邊一邊, , 電負(fù)性電負(fù)性

3、H 沉積沉積 nM稀稀-+-電極電勢(shì)的產(chǎn)生電極電勢(shì)的產(chǎn)生 (The formation of electrode potential )雙電層理論雙電層理論M不活潑不活潑: 沉積沉積 溶解溶解nM+-濃濃 neaqM M(s)n)(溶解溶解沉淀沉淀金屬越活潑，鹽溶液濃度越稀，金屬表面上的金屬離子受到極性水分金屬越活潑，鹽溶液濃度越稀，金屬表面上的金屬離子受到極性水分子的吸引，溶解到水中形成水合離子的傾向越大。金屬越不活潑，溶子的吸引，溶解到水中形成水合離子的傾向越大。金屬越不活潑，溶液越濃，溶液中的水合離子在金屬表面獲得電子，沉積到金屬上的傾液越濃，溶液中的水合離子在金屬表面獲得電子，沉積到金

4、屬上的傾向越大。如果溶解的傾向大于沉積的傾向，金屬帶負(fù)電，溶液帶正電；向越大。如果溶解的傾向大于沉積的傾向，金屬帶負(fù)電，溶液帶正電；反之，金屬帶正電，溶液帶負(fù)電。反之，金屬帶正電，溶液帶負(fù)電。 雙電層的電勢(shì)差雙電層的電勢(shì)差即該電極的即該電極的平衡電勢(shì)平衡電勢(shì), ,稱為稱為電極電勢(shì)電極電勢(shì), ,記為記為: :如如: :(Zn(Zn2+2+/Zn)/Zn)，(Cu(Cu2+2+/Cu),/Cu),(O(O2 2/OH/OH- -) ) (MnO (MnO4 4- -/Mn/Mn2+2+), (Cl), (Cl2 2/Cl/Cl- -) )等。等。* *金屬越活潑金屬越活潑( (易失電子易失電子),

5、),值越低值越低( (負(fù)負(fù)) )；* *金屬越不活潑金屬越不活潑( (易得電子易得電子), ), 值越高值越高( (正正) ) 還原態(tài)）（氧化態(tài)/nM稀稀-+- 指標(biāo)準(zhǔn)電極的電勢(shì)。凡是符合標(biāo)準(zhǔn)態(tài)條件的電指標(biāo)準(zhǔn)電極的電勢(shì)。凡是符合標(biāo)準(zhǔn)態(tài)條件的電極都是標(biāo)準(zhǔn)電極。極都是標(biāo)準(zhǔn)電極。 所有的氣體分壓均為所有的氣體分壓均為1105 Pa 溶液中所有物質(zhì)的濃度均為溶液中所有物質(zhì)的濃度均為1molL- -1 所有純液體和固體均為所有純液體和固體均為1105 Pa條件下最穩(wěn)定或條件下最穩(wěn)定或 最常見(jiàn)的形態(tài)最常見(jiàn)的形態(tài)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì) 事實(shí)上事實(shí)上, 標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)的絕對(duì)值是無(wú)法測(cè)定的。標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)的絕對(duì)值

6、是無(wú)法測(cè)定的。于是建立了標(biāo)準(zhǔn)氫電極。于是建立了標(biāo)準(zhǔn)氫電極。表示為表示為:H+ H2(g) Pt標(biāo)準(zhǔn)氫電極標(biāo)準(zhǔn)氫電極 V00000/HH /HH gH 2eaq)H222.:對(duì) 電(2:電極反應(yīng)E將鉑片上鍍上一層疏松的鉑黑，并插在將鉑片上鍍上一層疏松的鉑黑，并插在H+濃度為濃度為1molL-1的的硫酸硫酸 溶液中，在指定溫度下不斷通入壓力為溶液中，在指定溫度下不斷通入壓力為100kPa的純氫氣的純氫氣流沖擊鉑片，使它吸附氫氣達(dá)到飽和，吸附在鉑黑上的氫氣流沖擊鉑片，使它吸附氫氣達(dá)到飽和，吸附在鉑黑上的氫氣和溶液中的和溶液中的H+達(dá)到如下平衡：達(dá)到如下平衡：標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)的測(cè)定 對(duì)由

7、標(biāo)準(zhǔn)鋅電極與標(biāo)準(zhǔn)對(duì)由標(biāo)準(zhǔn)鋅電極與標(biāo)準(zhǔn)氫電極構(gòu)成的電化學(xué)電池，氫電極構(gòu)成的電化學(xué)電池，其電池表示式為其電池表示式為:-）Zn|Zn2+(1moldm-3)|H3O+(1moldm-3)|H2(1105Pa)Pt （+ 實(shí)驗(yàn)測(cè)得電池的電動(dòng)勢(shì)為實(shí)驗(yàn)測(cè)得電池的電動(dòng)勢(shì)為0.763V， 即即E = (正極）正極）- （負(fù)極）（負(fù)極）= 0 V (Zn2+/Zn)= 0.763 V (Zn2+/Zn) 0.763 V甘汞電極甘汞電極表示方法表示方法: Pt, Hg (1) Hg2Cl2 (s) Cl- (2.8 mol L-1)電極反應(yīng)電極反應(yīng): Hg2Cl2 (s) + 2e- 2Hg (l) + 2 C

8、l- (aq)標(biāo)準(zhǔn)甘汞電極標(biāo)準(zhǔn)甘汞電極: c (Cl- ) = 1.0 mol L-1 (Hg2Cl2 / Hg) = 0.2628 V飽和甘汞電極飽和甘汞電極: c (Cl- ) = 2.8 mol L-1(KCl飽和溶液) (Hg2Cl2 / Hg) = 0.2415 V半反應(yīng)半反應(yīng)半反應(yīng)半反應(yīng)E(Ox/Red) E(Ox/Red) 298 K時(shí)酸性水溶液中一些常用的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)時(shí)酸性水溶液中一些常用的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)表標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)表此表的特點(diǎn)：此表的特點(diǎn)： 電極電勢(shì)值電極電勢(shì)值由上由上下下 增大增大 電對(duì)的還原態(tài)電對(duì)的還原態(tài) 還原性遞減；還原性遞減； 電對(duì)的氧化態(tài)電對(duì)的氧化態(tài) 氧

9、化性增強(qiáng)氧化性增強(qiáng).標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)的意義標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)的意義 的意義的意義：電對(duì)的電極電勢(shì)代數(shù)值電對(duì)的電極電勢(shì)代數(shù)值 越大，其氧化態(tài)越易得電子，氧化性越強(qiáng)；越大，其氧化態(tài)越易得電子，氧化性越強(qiáng)； 電對(duì)的電極電勢(shì)代數(shù)值越小，其還原態(tài)越電對(duì)的電極電勢(shì)代數(shù)值越小，其還原態(tài)越 易失電子，還原性越強(qiáng)易失電子，還原性越強(qiáng)。例：已知例：已知 (Zn2+/Zn) = -0.7618V， (Cr2O72-/Cr3+) = +1.232V ， (MnO4-/Mn2+) = +1.507V。分別寫出上述三。分別寫出上述三對(duì)電對(duì)中氧化劑和還原劑的強(qiáng)弱順序。對(duì)電對(duì)中氧化劑和還原劑的強(qiáng)弱順序。氧化劑順序： MnO4- Cr2

10、O72- Zn2+ 還原劑順序： Zn Cr3+ Mn2+6.2.36.2.3 影響電極電勢(shì)的因素影響電極電勢(shì)的因素NernstNernst方程式方程式 標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)是在標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)是在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)及溫度為態(tài)及溫度為298.15K時(shí)測(cè)得時(shí)測(cè)得的。當(dāng)電極處于非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)的。當(dāng)電極處于非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)，電極電勢(shì)將隨濃度、壓力，電極電勢(shì)將隨濃度、壓力、溫度等因素而變化，電極、溫度等因素而變化，電極電勢(shì)與濃度、溫度間的定量電勢(shì)與濃度、溫度間的定量關(guān)系有能斯特方程給出。關(guān)系有能斯特方程給出。德國(guó)化學(xué)家德國(guó)化學(xué)家W .能斯特能斯特電極反應(yīng)：電極反應(yīng)：a a氧化態(tài)氧化態(tài)+nX+nX+ +ze+ze- -b b還原態(tài)還

11、原態(tài)2525時(shí)時(shí): :b/(/X(/(lg0592. 0ccccccZVna還原態(tài)）氧化態(tài)）在能斯特方程式中：在能斯特方程式中： z z 為半反應(yīng)中的電子的計(jì)量數(shù)；為半反應(yīng)中的電子的計(jì)量數(shù)； c c 氧氧 或或c c 還還 皆以半反應(yīng)中各物質(zhì)的計(jì)量數(shù)為指數(shù)；皆以半反應(yīng)中各物質(zhì)的計(jì)量數(shù)為指數(shù)； c c( (或或p p ) )為為兩側(cè)各物質(zhì)兩側(cè)各物質(zhì)濃度濃度( (分壓分壓) )之積；之積； 純液體、純固體不表示在式中。純液體、純固體不表示在式中。濃度濃度的的影響影響例例1 1：計(jì)算下面原電池在：計(jì)算下面原電池在298.15K298.15K時(shí)的電動(dòng)勢(shì)，并標(biāo)明正負(fù)極，時(shí)的電動(dòng)勢(shì)，并標(biāo)明正負(fù)極，寫出電池

12、反應(yīng)式。寫出電池反應(yīng)式。Cd | Cd2+ (0.1 mol L-1) | Sn4+ (0.1 mol L-1 ), Sn2+ (0.001 mol L-1 ), | Pt(+解：解：與該電池有關(guān)的電極反應(yīng)及其標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)為：與該電池有關(guān)的電極反應(yīng)及其標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)為：Cd2+ + 2e CdSn4+ + 2e Sn2+ (Cd2+ / Cd) = -0.403 V (Sn4+ /) Sn2+) = 0.154 V根據(jù)能斯特方程：根據(jù)能斯特方程： (Cd2+ / Cd) = (Cd2+ / Cd) + 0.0592V/2 lgcCd2+ / c 0.403 + 0.0592 / 2 lg0.1

13、= 0.433 V (Sn4+ / Sn2+) = (Sn4+ / Sn2+) + 0.0592V/2 lgcSn4+ / cSn2+0.154 + 0.0592 / 2 lg0.1/0.001 = 0.213 V由于由于 (Sn4+ / Sn2+) 大于大于 (Cd2+ / Cd)，所以，所以Sn4+ / Sn2+)電對(duì)為電對(duì)為正極，正極， (Cd2+ / Cd)電對(duì)為負(fù)極，電動(dòng)勢(shì)為：電對(duì)為負(fù)極，電動(dòng)勢(shì)為：E = （正極）（正極）- （負(fù)極）（負(fù)極）= 0.213 V (-0.433 V) = 0.646 V正極發(fā)生還原反應(yīng)：正極發(fā)生還原反應(yīng)：Sn4+ + 2e Sn2+負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)：負(fù)

14、極發(fā)生氧化反應(yīng)：Cd - 2e Cd2+電池總反應(yīng)為：電池總反應(yīng)為：Sn4+ + Cd Sn2 + + Cd2 + 從氫電極的半反應(yīng)出發(fā)從氫電極的半反應(yīng)出發(fā), 可以導(dǎo)出電極電勢(shì)與溶液可以導(dǎo)出電極電勢(shì)與溶液pH關(guān)系的通式關(guān)系的通式:即即, pH每增加一個(gè)單位每增加一個(gè)單位, 電極電勢(shì)減少電極電勢(shì)減少0.059 V。 嚴(yán)格講，溶液嚴(yán)格講，溶液 pH 對(duì)電極電勢(shì)的影響，實(shí)質(zhì)上還是對(duì)電極電勢(shì)的影響，實(shí)質(zhì)上還是濃度電極電勢(shì)的影響。濃度電極電勢(shì)的影響。(/)(/)(/)-1 230.0592Vlg (H O )/mol L 20.0592V pHc氧化態(tài) 還原態(tài)氧化態(tài) 還原態(tài)氧化態(tài) 還原態(tài)酸度的影響酸度的

15、影響 2H+(aq) + 2e- = H2(g)例例2 2：計(jì)算：計(jì)算PH=7PH=7時(shí)，電對(duì)時(shí)，電對(duì)O O2 2/OH/OH- -的電極電勢(shì)。設(shè)的電極電勢(shì)。設(shè)T=298.15K, T=298.15K, P(OP(O2 2)=100.00KPa)=100.00KPa。此電對(duì)的電極反應(yīng)為：此電對(duì)的電極反應(yīng)為：O2 + 2H2O + 4e- 4OH-解：解：當(dāng)當(dāng)PH = 7時(shí)，時(shí)，c(OH-) = 10-7 mol L-1。所以按能斯特方程有：。所以按能斯特方程有：由上可知，氧化態(tài)或者還原態(tài)濃度變化時(shí)，電極電勢(shì)也發(fā)生變由上可知，氧化態(tài)或者還原態(tài)濃度變化時(shí)，電極電勢(shì)也發(fā)生變化。氧化態(tài)物質(zhì)濃度降低或還

16、原態(tài)物質(zhì)濃度升高，電極電勢(shì)變化。氧化態(tài)物質(zhì)濃度降低或還原態(tài)物質(zhì)濃度升高，電極電勢(shì)變小，反之，電極電勢(shì)變大。小，反之，電極電勢(shì)變大。VVcOHcpOpOHOOHO815. 0101lg40592. 0401. 0/(/ )(lg40592. 0)/()/(474222例例3 3：在酸性介質(zhì)中用高錳酸鉀做氧化劑時(shí)，其電極反應(yīng)為：在酸性介質(zhì)中用高錳酸鉀做氧化劑時(shí)，其電極反應(yīng)為： MnOMnO4 4- - + 8H + 8H+ + + 5e + 5e- -MnMn2+2+ + 4H + 4H2 2O O 當(dāng)當(dāng)cMnOcMnO4 4- - = cMn = cMn2+2+ = 1mol L = 1mol

17、L-1-1,PH=5,PH=5時(shí)，時(shí)， （MnOMnO4 4- -/Mn/Mn2+2+）為多少？）為多少？ 解：解： （MnOMnO4 4- -/Mn/Mn2+2+）= = （MnOMnO4 4- -/Mn/Mn2+2+） + 0.0592V/5 lg + 0.0592V/5 lgcMnOcMnO4 4- -/c/c cHcH+ +/c/c 8 8 cMncMn2+2+/c/c = = 1.5071.507+ 0.0592V/5 lg+ 0.0592V/5 lg1 1(10(10-5-5) )8 81 1= 1.03V由上可知，介質(zhì)的酸堿性強(qiáng)烈影響氧化還原電對(duì)的電極電勢(shì)。由上可知，介質(zhì)的酸堿性

18、強(qiáng)烈影響氧化還原電對(duì)的電極電勢(shì)。PH=4, 其他離子濃度均為其他離子濃度均為1.0 molL-1時(shí)，計(jì)算說(shuō)明：時(shí)，計(jì)算說(shuō)明：Cr2O72-+14H+6Br-3Br2+2Cr3+7H2O在在25能否自發(fā)進(jìn)行？能否自發(fā)進(jìn)行？解：電極反應(yīng)為解：電極反應(yīng)為Cr2O72-+14H+6e-2Cr3+7H2O， = +1.232 VBr2+2e-2Br-， = +1.066 V (Cr2O72-/Cr3+)= (Cr2O72-/Cr3+) +0.05926lgC 氧化態(tài)氧化態(tài)/C C H+/C )14C 還原態(tài)還原態(tài)/C 2= +1.232+0.05926lg1.0/1.021.0/1.010-4/1.0)

19、14=0.6804 V (Cr2O72-/Cr3+) (Br2/Br-)，所以不能自發(fā)進(jìn)行。，所以不能自發(fā)進(jìn)行。（1 1） 確定金屬的活動(dòng)性順序確定金屬的活動(dòng)性順序（2） 計(jì)算原電池的電動(dòng)勢(shì)計(jì)算原電池的電動(dòng)勢(shì)（3） 判斷氧化劑和還原劑的相對(duì)強(qiáng)弱判斷氧化劑和還原劑的相對(duì)強(qiáng)弱（4） 判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的方向判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的方向（5） 選擇合適的氧化劑和還原劑選擇合適的氧化劑和還原劑（6） 判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的次序判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的次序（7） 求平衡常數(shù)求平衡常數(shù)（8） 求溶度積常數(shù)求溶度積常數(shù)（9） 估計(jì)反應(yīng)進(jìn)行的程度估計(jì)反應(yīng)進(jìn)行的程度（10）求溶液的求溶液的pHpH（11）配平氧化

20、還原反應(yīng)方程式配平氧化還原反應(yīng)方程式(1) 計(jì)算原電池的電動(dòng)勢(shì)計(jì)算原電池的電動(dòng)勢(shì)在原電池中，正極發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)。在原電池中，正極發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)。因此，電極電勢(shì)代數(shù)值較大的電極是正極，電極電勢(shì)代因此，電極電勢(shì)代數(shù)值較大的電極是正極，電極電勢(shì)代數(shù)值較小的電極師負(fù)極。正負(fù)極電勢(shì)之差即為原電池電數(shù)值較小的電極師負(fù)極。正負(fù)極電勢(shì)之差即為原電池電動(dòng)勢(shì)。動(dòng)勢(shì)。對(duì)于電池反應(yīng)對(duì)于電池反應(yīng) 氧化態(tài)氧化態(tài)1 + 還原態(tài)還原態(tài)2 =氧化態(tài)氧化態(tài)2 + 還原態(tài)還原態(tài)1 （）（） （）（） ()0.0592zlgC氧化態(tài)氧化態(tài)1/c C還原態(tài)還原態(tài)1/c 0.0592zlgC氧化態(tài)氧化態(tài)2

21、/c C還原態(tài)還原態(tài)2/c - （-）=E + 0.0592zlgC氧化態(tài)氧化態(tài)1/c C還原態(tài)還原態(tài)1/c C氧化態(tài)氧化態(tài)2/c C還原態(tài)還原態(tài)2/c 例例4：判斷下述二電極所組成的原電池的正負(fù)極，并計(jì)算此電：判斷下述二電極所組成的原電池的正負(fù)極，并計(jì)算此電池在池在298.15K時(shí)的電動(dòng)勢(shì)。時(shí)的電動(dòng)勢(shì)。 （1）Zn/Zn2+(0.001 mol L-1) (2) Zn/Zn2+(1.0 mol L-1) 解：根據(jù)能斯特方程分別計(jì)算此二電極的電極電勢(shì)解：根據(jù)能斯特方程分別計(jì)算此二電極的電極電勢(shì) 1（ Zn2+/Zn ）= （ Zn2+/Zn ）+0.0592V/2 lgcZn2+/c =-0.

22、7618V + 0.0592V/2 lg0.001 = -0.8506V 2（ Zn2+/Zn ）= （ Zn2+/Zn ）=-0.7618V因?yàn)橐驗(yàn)?2（ Zn2+/Zn ） 1（ Zn2+/Zn ），所以電極），所以電極1為負(fù)極，為負(fù)極，電極電極2為正極。為正極。電池符號(hào)：電池符號(hào)：-）Zn | Zn2+ (0.001 mol L-1) | Zn2+ (1. 0 mol L-1 )| Zn(+電動(dòng)勢(shì)：電動(dòng)勢(shì)：E = (+) - (-) = 0.089 V例例5 5：計(jì)算下列原電池在：計(jì)算下列原電池在298298K K時(shí)的電動(dòng)勢(shì)，指出正、負(fù)極，時(shí)的電動(dòng)勢(shì)，指出正、負(fù)極，寫出電池反應(yīng)式寫出電池

23、反應(yīng)式. . Pt | Fe2+ (1.0 mol.L-1), Fe3+ (0.10 mol.L-1) |NO3 -(1.0 mol.L-1), HNO2 (0.10 mol.L-1 L), H+(1.0 mol.L-1) | PtFe3+ + e - Fe2+ E =0.771 V0.1=0.771 0.05920.771 0.05920.7111VlglgNO3 + 3H+ + 2e- HNO2 + H2O E =0.94 V3+3+2+3+2+2+Fe(Fe/Fe)(Fe/Fe)0.0592Fe( (）l lg g（）c cc c-332322NO(NO /HNO )(NO /HNO )

24、2HNO1 10.94=0.970V20.13 33 3(）(）c(H )c(H )lglg（）lglgc c0.05920.0592c c0.05920.0592NO3 + 3H+ + 2Fe2+ HNO2 + 2Fe3+ H2OE = (+) - (-)= 0.970 - 0.711 = 0.259V解：解：(2) 判斷氧化劑和還原劑的相對(duì)強(qiáng)弱判斷氧化劑和還原劑的相對(duì)強(qiáng)弱 氧化態(tài)氧化態(tài) + ne- - 還原態(tài)還原態(tài) E /V- -3.045- -0.763 0.000 0.337 1.36 2.87Li+ + e- - LiZn2+ + 2e- - Zn 2H+ + 2e- - H2Cu2

25、+ + 2e- - Cu Cl2 + 2e- - 2Cl- - F2 + 2e- - 2F- - 氧氧化化態(tài)態(tài)的的氧氧化化性性增增強(qiáng)強(qiáng)還還原原態(tài)態(tài)的的還還原原性性增增強(qiáng)強(qiáng)Solution(3) 判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的方向判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的方向 當(dāng)外界條件一定時(shí)，反應(yīng)處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，反應(yīng)的方向就當(dāng)外界條件一定時(shí)，反應(yīng)處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，反應(yīng)的方向就取決于氧化劑或還原劑的本性。取決于氧化劑或還原劑的本性。 判斷反應(yīng)判斷反應(yīng) 2Fe3+ + Cu 2Fe2+ + Cu2+ 能否自發(fā)由能否自發(fā)由左向右進(jìn)行？左向右進(jìn)行？ Fe 3Cu2CuFe20.771V0.337 V查標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)表得查標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)表得

26、：Fe 3Cu 2CuFe2+-因?yàn)椋矗?）（），反應(yīng)正向進(jìn)行。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)，判斷下列水溶液中的反應(yīng)能否進(jìn)行？根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)，判斷下列水溶液中的反應(yīng)能否進(jìn)行？(1).H(1).H2 2O O2 2能否將能否將FeFe2+2+氧化？氧化？(2).(2).能否被能否被FeFe3+3+氧化？氧化？查表：查表： (Fe(Fe3+3+/Fe/Fe2+2+)=0.771v, )=0.771v, (H(H2 2O O2 2/H/H2 2O)=1.776v, O)=1.776v, (O(O2 2/H/H2 2O O2 2)=0.695v )=0.695v 由于由于 (Fe(Fe3+3+/Fe/Fe2+

27、2+) ) ) (O(O2 2/H/H2 2O O2 2) ,) ,所以所以H H2 2O O2 2能被能被FeFe3+3+氧化氧化兩極反應(yīng)：兩極反應(yīng)：（1）Fe2+eFe3+, H2O2 + 2H+2e2H2O（2）Fe3+eFe2+, O2+2H+ + 2eH2O2例例6： 在在298.15K時(shí)，當(dāng)時(shí)，當(dāng)cPb2+ = 0.1 mol L-1, cSn2+ = 1.0 mol L-1,判斷下述反應(yīng)進(jìn)行的方向。判斷下述反應(yīng)進(jìn)行的方向。解：根據(jù)能斯特方程計(jì)算解：根據(jù)能斯特方程計(jì)算 （ Pb2+/Pb ）= （ Pb2+/Pb）+0.0592V/2 lgcPb2+/c =-0.1262V + 0

28、.0592V/2 lg0.1 = -0.1558V （ Sn2+/Sn ）= （ Sn2+/Sn）=-0.1375V因?yàn)橐驗(yàn)?（ Pb2+/Pb ） 0，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行；反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行； G = 0時(shí)，時(shí)，E = 0，平衡狀態(tài)；平衡狀態(tài)； G 0時(shí)，時(shí)，E 0，逆反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行；逆反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行；根據(jù)式根據(jù)式：lgK =- rGm 2.303RT對(duì)于氧化還原反應(yīng)對(duì)于氧化還原反應(yīng)：lgK =zFE 2.303RT當(dāng)溫度為當(dāng)溫度為298.15K時(shí)時(shí)：lgK =zE 0.0592V因此，通過(guò)測(cè)量電池因此，通過(guò)測(cè)量電池標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)就可計(jì)算任意溫度下的就可計(jì)算任意溫度下的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)Ques

29、tion Question 計(jì)算下述反應(yīng)在計(jì)算下述反應(yīng)在298.15K時(shí)的平衡常數(shù)時(shí)的平衡常數(shù)Cu + 2Ag+ Cu2+ + 2AgSolution此電池的兩極反應(yīng)分別為：此電池的兩極反應(yīng)分別為：正極：正極：2Ag+ + 2e- 2Ag， (Ag+/Ag) = 0.7996 V負(fù)極：負(fù)極：Cu - 2e- Cu2+， (Cu2+/Cu) = 0.3419 VE = 0.7996 0.3419 = 0.4577 V代入代入：lgK =zE 0.0592V=20.4577 V0.0592V= 15.46K = 2.881015QuestionQuestion已知已知Ag + Cl- AgCl(s

30、) +e- ， = 0.223 VSolution將題中兩個(gè)電極反應(yīng)組成原電池，則電池反將題中兩個(gè)電極反應(yīng)組成原電池，則電池反應(yīng)為：應(yīng)為：Ag+ + Cl- AgCl(s)代入代入：lgK =zE 0.0592V=1(0.7990 0.223) V0.0592V= 9.74K sp = 1.810-10Ag + +e- Ag ， = 0.7990 V，求，求AgCl的的K spK = cAg+/c cCl-/c 1= 1 / K sp rGm-z z FElgK = - - = - -2.303RT 2.303RT R = 8.314 J K-1 mol-1 , T = 298.15 K F

31、= 96485 J V-1 6 氧化還原反應(yīng)的限度氧化還原反應(yīng)的限度氧化還原反應(yīng)的平衡常數(shù)氧化還原反應(yīng)的平衡常數(shù)( )只與標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)只與標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)( )( )有關(guān)有關(guān), ,與物質(zhì)濃度無(wú)關(guān)與物質(zhì)濃度無(wú)關(guān)EKElg = = K0.0592V 0.0592V z z (+)(+)- - (-)(-) EEz z氧化還原反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子數(shù)氧化還原反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子數(shù) 值越大值越大, , 值越大值越大, ,正反應(yīng)進(jìn)行得越完全正反應(yīng)進(jìn)行得越完全EKElg = = K0.0592V 0.0592V z z (+)(+)- - (-)(-) EEz z例例 反應(yīng)：反應(yīng)：Pb2+Sn Pb +Sn2+ , 計(jì)算計(jì)算平

32、衡常數(shù)；若平衡常數(shù)；若反應(yīng)開(kāi)始時(shí)反應(yīng)開(kāi)始時(shí)(Pb2+)=2.0mol L-1, ,計(jì)算達(dá)平衡時(shí)計(jì)算達(dá)平衡時(shí)Pb2+和和Sn2+的濃度。的濃度。解解E (Pb2+/Pb) = -0.126V(Sn2+/Sn) = -0.136VE= 2.2Klg = = K0.0592V 0.0592z z (+ +)- (-) 2(-0.126)-(-0.136) EE= 0.34Elg = = K0.0592V 0.0592V z z (+)(+)- - (-)(-) EEz z 例例 反應(yīng)：反應(yīng)： Pb2+Sn Pb +Sn2+ , 計(jì)算計(jì)算平衡常數(shù)；若平衡常數(shù)；若反應(yīng)開(kāi)始時(shí)反應(yīng)開(kāi)始時(shí)(Pb2+)=2.0

33、mol L-1, ,計(jì)算達(dá)平衡時(shí)計(jì)算達(dá)平衡時(shí)Pb2+和和Sn2+的濃度。的濃度。c(Sn2+) = 1.4 mol L-1 ， c(Pb2+) = 0.6 mol L-1解解Pb2+ + Sn Pb + Sn2+平衡濃度平衡濃度/mol L-1 2.0-x xx= 1.4= = =2.2c(Pb2+)/c 2.0-xc(Sn2+)/ x Kc1.1.當(dāng)當(dāng)z z = 2 時(shí)時(shí)極小極小很完全很完全反應(yīng)進(jìn)行程度反應(yīng)進(jìn)行程度61060.2V (氧化劑氧化劑)- (還原劑還原劑)KEEElg = = K0.0592V 0.0592V z z (+)(+)- - (-)(-) EEz z 反應(yīng)進(jìn)行得很完全

34、例例 H2O2 + 2Fe2+ + 2H+ 2H2O + 2Fe3+(H2O2 /H2O)- (Fe3+/ Fe2+)= 1.763V - 0.771V = 0.992V0.2Vlg = = =33.50.0592V 0.0592V 20.992Vz zKK = 3.210331.1.當(dāng)當(dāng)z z = 2 時(shí)時(shí)K極小極小很完全很完全反應(yīng)進(jìn)行程度反應(yīng)進(jìn)行程度61060.2V E (氧化劑氧化劑)- (還原劑還原劑)EElg = = K0.0592V 0.0592V z z (+)(+)- - (-)(-) EEz z 反應(yīng)進(jìn)行程度很小例例 2Fe2+ + 2H+ 2Fe3+ + H2Kz z lg

35、 = = = -26.00.0592V 0.0592V 2(-0.771)VK = 1.010-26E (H+/H2)=0V, E (Fe3+/ Fe2+)=0.771V2.2.電極電勢(shì)的相對(duì)大小不能判斷反應(yīng)速率的大小電極電勢(shì)的相對(duì)大小不能判斷反應(yīng)速率的大小如如: 2MnO: 2MnO4 4 +5Zn+16H+5Zn+16H+ + 2Mn 2Mn2+2+5Zn+5Zn2+2+8H+8H2 2O O 由由K 看來(lái)，反應(yīng)可進(jìn)行得很完全。看來(lái)，反應(yīng)可進(jìn)行得很完全。但實(shí)驗(yàn)證明但實(shí)驗(yàn)證明: : 若用純?nèi)粲眉僙n與與KMnO4反應(yīng)，反應(yīng)，反應(yīng)很慢反應(yīng)很慢，只有在只有在 Fe3+ 的催化下的催化下，反應(yīng)反應(yīng)

36、才明顯進(jìn)行才明顯進(jìn)行K = 2.710383(MnO4 /Mn2+) = 1.51V(Zn2+/Zn) = -0.7626V- - -Elg = = K0.0592V 0.0592V z z (+)(+)- - (-)(-) EEz z6.2.5 6.2.5 不可逆電極的反應(yīng)過(guò)程不可逆電極的反應(yīng)過(guò)程6.2.6 6.2.6 極化極化和超電勢(shì)和超電勢(shì)6.3 化學(xué)電源化學(xué)電源 化學(xué)電源又稱電池，是將氧化還原反應(yīng)化學(xué)電源又稱電池，是將氧化還原反應(yīng)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。化學(xué)電源的組成化學(xué)電源的組成 電極電極 由活性物質(zhì)和導(dǎo)電材料以及添加由活性物質(zhì)和導(dǎo)電材料以及添加劑

37、組成，主要作用是參加電極反應(yīng)和導(dǎo)劑組成，主要作用是參加電極反應(yīng)和導(dǎo)電，決定電池的電性能。電，決定電池的電性能。 電解質(zhì)電解質(zhì) 保證正、負(fù)極之間離子導(dǎo)電作保證正、負(fù)極之間離子導(dǎo)電作用。用。 隔膜隔膜 防止正、負(fù)極短路，允許離子順?lè)乐拐⒇?fù)極短路，允許離子順利通過(guò)。利通過(guò)。 外殼外殼 化學(xué)電池化學(xué)電池一次電池一次電池二次電池二次電池燃料電池燃料電池堿性鋅錳電池堿性鋅錳電池鉛蓄電池鉛蓄電池氫氧燃料電池氫氧燃料電池鋰離子電池鋰離子電池銀鋅蓄電池銀鋅蓄電池普通普通鋅錳鋅錳干電池干電池鋅銀紐扣電池鋅銀紐扣電池化學(xué)電池的分類化學(xué)電池的分類一次電池一次電池普通鋅錳電池普通鋅錳電池堿性電池堿性電池 鋅筒鋅筒石墨

38、棒石墨棒MnO2和和C普通鋅普通鋅- -錳干電池的結(jié)構(gòu)錳干電池的結(jié)構(gòu)NH4Cl、ZnCl2 和和 H2O等等1、普通干電池、普通干電池負(fù)極負(fù)極正極正極422),(Zn NH ClZnClMnOC電池反應(yīng)：電池反應(yīng)：（Zn）：）：Zn 2e- = Zn2+（MnO2和和C）：）：優(yōu)點(diǎn)：制作簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜。優(yōu)點(diǎn)：制作簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜。 缺點(diǎn)：放電時(shí)間短，電壓下降快。缺點(diǎn)：放電時(shí)間短，電壓下降快。2MnO2 + NH4+ + 2e = Mn2O3 + 2NH3 + H2OZn + 2MnO2 + 2NH4+ = Zn2+ + Mn2O3 + NH3 + H2O2、堿性鋅、堿性鋅-錳干電池錳干電池電解質(zhì)

39、電解質(zhì)：KOH負(fù)極：負(fù)極：ZnZnZn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2正極：正極：MnOMnO2 22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：多數(shù)只能一次使用，不能充電；價(jià)格較貴多數(shù)只能一次使用，不能充電；價(jià)格較貴優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：比能量和儲(chǔ)存時(shí)間有所提高，適用于大電流比能量和儲(chǔ)存時(shí)間有所提高，適用于大電流 和連續(xù)放電和連續(xù)放電電池反應(yīng)：電池反應(yīng)：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)23、鋅銀鈕扣電池、鋅銀鈕扣電池正極：正極：Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH負(fù)極：負(fù)極：Zn +2OH-2e- =ZnO+H2O總反應(yīng)：總反應(yīng)： Zn

40、+Ag2O=ZnO+2Ag二次電池二次電池1、鉛蓄電池放電過(guò)程總反應(yīng)：放電過(guò)程總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O Pb + SO42- -2e- =PbSO4 正極：正極：PbO2 + 4H+SO42-+2e- =2PbSO4 +2H2O 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng) 還原反應(yīng)還原反應(yīng)負(fù)極：負(fù)極：放電過(guò)程放電過(guò)程鉛蓄電池充電的反應(yīng)則是上述反應(yīng)的鉛蓄電池充電的反應(yīng)則是上述反應(yīng)的逆過(guò)程逆過(guò)程充電過(guò)程充電過(guò)程PbSO4 +2e- =Pb + SO42- 還原反應(yīng)還原反應(yīng)陰極：陰極：陽(yáng)極：陽(yáng)極：PbSO4 +2H2O -2e- = PbO2 + 4H+ SO42- 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)充電過(guò)

41、程總反應(yīng)：充電過(guò)程總反應(yīng)：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4鉛蓄電池的充放電過(guò)程：鉛蓄電池的充放電過(guò)程：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O放電放電充電充電缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價(jià)格低廉價(jià)格低廉其它二次電池其它二次電池鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、聚合物鋰鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、聚合物鋰離子蓄電池離子蓄電池鎘鎳蓄電池的工作原理 鎘鎳電池是一種常見(jiàn)的二次堿性電池。電池符號(hào)電池符號(hào)：() Cd | KOH(

42、1. 19 1. 21 gcm3) | NiO(OH) | C(+)電極反應(yīng)電極反應(yīng):負(fù)極：Cd(s) + 2 OH (aq) = Cd(OH)2(s) + 2 e正極：2 NiO(OH)(s) + 2 H2O + 2 e = 2 Ni(OH)2(s) + 2 OH電池特點(diǎn)電池特點(diǎn)： 鎘鎳電池的內(nèi)部電阻小，電壓平穩(wěn)，反復(fù)充放電次數(shù)多，使用壽命長(zhǎng)，且能夠在低溫環(huán)境下工作，常用于航天部門、電子計(jì)算器及便攜式家用電器的電源。鎘鎳可充電電池氫鎳蓄電池 氫鎳電池是近幾年開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種新電池，主要針對(duì)鎘氫鎳電池是近幾年開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種新電池，主要針對(duì)鎘鎳電池的鎘污染問(wèn)題。鎳電池的鎘污染問(wèn)題。電池符號(hào)電池符號(hào)

43、：() Ti-Ni | H2 | KOH( c ) | NiO(OH) | C(+)電極反應(yīng)電極反應(yīng):負(fù)極：H2 +2OH-= 2H2O + 2e正極：2 NiO(OH)(s) + 2 H2O + 2 e = 2 Ni(OH)2(s) + 2 OH電池特點(diǎn)電池特點(diǎn)： 氫鎳電池由于材料無(wú)毒，無(wú)污染而被稱為綠色環(huán)保電池，電池電動(dòng)勢(shì)約為1. 2 V，循環(huán)壽命可以很長(zhǎng)。氫鎳蓄電池MH+NiOOHM+Ni(OH)2放電充電銀鋅蓄電池 特點(diǎn)：內(nèi)阻小、放電功率大、電壓平穩(wěn)、電性能穩(wěn)定、使用安全可靠、比能量高(是鉛酸蓄電池的5倍，鎘鎳蓄電池的3倍)，因此多用于通信、激光武器、水中兵器、航空、航天、戰(zhàn)略核武器等

44、軍事裝備，軍體器材遙控航模，新聞攝影和特殊電子儀器設(shè)備作配套電源。目前國(guó)內(nèi)外已有多種不同結(jié)構(gòu)特性的電池組正在各種軍事武器裝備上服役。 工作原理： Zn + 2 OH-ZnO + H2O + 2 e-充電放電Zn + 4 OH-Zn(OH)42- + 2 e-充電放電負(fù)極正極AgO + H2O + 2 e-Ag + 2 OH-放電充電電池反應(yīng)：Zn + AgOAg + ZnO放電充電鋰電池 鋰電池是一類以金屬鋰或含鋰物質(zhì)為負(fù)極的化學(xué)電源的總稱。迄今，正在研究或生產(chǎn)中的鋰電池約有20多種，現(xiàn)在常用的是鋰蓄電池，電池可以反復(fù)充放電，降低了使用成本和減少了處理一次電池的困難。 當(dāng)鋰電極用碳電極代替時(shí)，

45、便成了最新式的鋰離子蓄電池，電池中鋰離子源由氧化鈷鋰 (LiCoO2) 材料提供，而碳電極可以吸藏鋰離子生成鋰碳化合物(LixC6 )850鋰電池及其保護(hù)電路Lix C6x Li+ + 6 C + n e-負(fù)極放電充電Lix C6 + Li1-x CoO26 C + LiCoO2電池反應(yīng)：放電充電特點(diǎn)：體積小，比能量高，單電池的輸出電壓高達(dá) 4. 2V。 鋰離子電池主要用于便攜式攝像機(jī)、液晶電視機(jī)、移動(dòng)電話機(jī)和筆記本計(jì)算機(jī)等。 鋰離子電池以及銀鋅電池等與鉛電池相比，具有重量輕、體積小、儲(chǔ)存能量大以及無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，被稱為新一代無(wú)污染的綠色電池。 x Li+ + Li1-x CoO2 + n e-

46、 LiCoO2正極放電充電燃料電池燃料電池（錄像）錄像）燃料電池是一種連續(xù)地將燃料和氧化燃料電池是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池。（氫氣、池。（氫氣、烴、肼、甲醇、氨、煤烴、肼、甲醇、氨、煤氣燃料電池氣燃料電池） 氫氧燃料電池氫氧燃料電池 酸性電解質(zhì)：酸性電解質(zhì)：堿性電解質(zhì)堿性電解質(zhì)負(fù)極負(fù)極: 2H2-4e-+4OH-=4H2O正極正極: O2+2H2O+4e-=4OH-總反應(yīng)總反應(yīng): 2H2+O2=2H2O負(fù)極：負(fù)極： 2H2-4e-=4H+正極：正極： O2+4H+4e-=2H2O總反應(yīng)：總反應(yīng)：2H2+O2=2H2O優(yōu)點(diǎn)：生成物不

47、優(yōu)點(diǎn)：生成物不污染環(huán)境，且熱污染環(huán)境，且熱能轉(zhuǎn)化率高（達(dá)能轉(zhuǎn)化率高（達(dá) 80% 左右）左右） 左圖：燃料電池(日本)右圖：大連化學(xué)物理研究所“30千瓦質(zhì)子交換膜燃料電池電動(dòng)汽車”于2001年1月在湖北十堰試車成功。6.4 電解電解(Electrolysis ) 電流通過(guò)熔融狀態(tài)電解質(zhì)或電解質(zhì)溶液導(dǎo)致電流通過(guò)熔融狀態(tài)電解質(zhì)或電解質(zhì)溶液導(dǎo)致其發(fā)生分解的過(guò)程叫其發(fā)生分解的過(guò)程叫電解電解( (ElectrolysisElectrolysis) )，它它通過(guò)電解池完成。通過(guò)電解池完成。 不像原電池是將自發(fā)氧化還不像原電池是將自發(fā)氧化還原 反 應(yīng) 的 化 學(xué) 能 轉(zhuǎn) 化 為 電 能原 反 應(yīng) 的 化 學(xué)

48、能 轉(zhuǎn) 化 為 電 能 , , 電 解 池電 解 池( (Electrolytic cellElectrolytic cell) )是利用外部電源提供的電是利用外部電源提供的電能引發(fā)非自發(fā)氧化還原反應(yīng)。能引發(fā)非自發(fā)氧化還原反應(yīng)。 電解池中，與直流電源正極相連的電極是電解池中，與直流電源正極相連的電極是陽(yáng)極陽(yáng)極，與負(fù)極相連的電極是，與負(fù)極相連的電極是陰極陰極。 陽(yáng)極發(fā)生陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生，陰極發(fā)生還原反應(yīng)還原反應(yīng)。（1）熔鹽電解）熔鹽電解 (Fused-salt electrolysis) 電解熔融電解熔融 NaCl ，可使其分解為它的組可使其分解為它的組成元素成元素Na和和Cl

49、2:陰陰 極極: 2Na+(l) + 2 e - 2Na(l) 陽(yáng)陽(yáng) 極極: 2Cl-(l) Cl2(g) + 2 e - 總反應(yīng)總反應(yīng): 2Na+(l) + 2Cl-(l) 2Na(l) + Cl2(g) 2 NaCl(l) 2Na(l) + Cl2(g) 電解電解（2）水溶液電解）水溶液電解 (Aqueous solution electrolysis) 陰陰 極極: 2 H2O(l) + 2 e - H2(g) + 2 OH- (aq) 陽(yáng)陽(yáng) 極極: 2 Cl-(aq) Cl2(g) + 2 e - 總反應(yīng)總反應(yīng): 2 H2O(l) + 2 Cl-(aq) H2(g) + Cl2(g)

50、+ 2 OH- (aq) NaCl水溶液的電解水溶液的電解 ：為什么會(huì)導(dǎo)致這樣的結(jié)果？為什么會(huì)導(dǎo)致這樣的結(jié)果？電解產(chǎn)物決定于放電能力，電解產(chǎn)物決定于放電能力， 即粒子的氧化性或還原性強(qiáng)弱即粒子的氧化性或還原性強(qiáng)弱 陽(yáng)離子陽(yáng)離子：（在陰極）（在陰極） Ag+Hg2+ Cu2+ Pb2+ Sn2+ Fe2+ Zn2+ (H+ ) Al3+ Mg2+ Na+ Ca2+ K+ 陰離子陰離子：（在陽(yáng)極）（在陽(yáng)極） S2-I -Br -Cl - OH -含氧酸根含氧酸根以石墨碳棒為電極，請(qǐng)寫出分別電解下列溶液時(shí)以石墨碳棒為電極，請(qǐng)寫出分別電解下列溶液時(shí), ,在陰、在陰、陽(yáng)兩極上發(fā)生的電極反應(yīng)式及總的化學(xué)方

51、程式。陽(yáng)兩極上發(fā)生的電極反應(yīng)式及總的化學(xué)方程式。(1)(1)NaClNaCl溶液溶液: : (2)(2)CuSOCuSO4 4溶液溶液: : 陽(yáng)極：陽(yáng)極：4 4OHOH- -4e-4e- -2H2H2 2O+OO+O2 2 (4H2O 4H+4OH-) 陰極：陰極：2Cu2Cu2+ 2+ +4e+4e- -2Cu2Cu 電解電解總反應(yīng)式：總反應(yīng)式：2 2CuCu2+2+2H+2H2 2O OCu+OCu+O2 2+4H+4H+ +陽(yáng)極：陽(yáng)極：2Cl2Cl- -2e-2e- -=Cl=Cl2 2陰極：陰極：2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2(2H2O 2H+2OH-)總反應(yīng)方程式：總反

52、應(yīng)方程式：2Cl-+2H2O=Cl2+H2+2OH-分解電壓分解電壓電解電解NaOHNaOH溶液為例：溶液為例：-) Pt | H2 g, p(H2) |NaOH(c) | O2g, p(O2) Pt (+陽(yáng)極：陽(yáng)極： 4 4OHOH- - - 4e- 4e- -2H2H2 2O + OO + O2 2（g g） 陰極：陰極： 4H4H2 2O + 4eO + 4e- -= 2H= 2H2 2 （g g） + 4OH+ 4OH- -總反應(yīng)方程式：總反應(yīng)方程式：2H2H2 2O = 2HO = 2H2 2（g g） + O+ O2 2 （g g） 電池符號(hào)：電池符號(hào)：兩極反應(yīng)：兩極反應(yīng)：該原電池

53、的電動(dòng)勢(shì)為：時(shí)，當(dāng)，在pOpHpL0.1molc298.15K-1)()(22VVccVccppVOH(OOH(OOHOHO224601. 00 . 1/1 . 01lg40591. 0401. 0/1lg40591. 0401. 0/lg40591. 0)/)/4442VVccVppccVH(HH(HHHH7683. 00 . 1/10lg40591. 0/lg40591. 0000. 0/lg40591. 0)/)/41344222VH(HOHO(E22284. 1)7683. 0(4601. 0)/)/2電解應(yīng)用電解應(yīng)用電鍍電鍍 工程結(jié)構(gòu)材料的三種破壞形式是工程結(jié)構(gòu)材料的三種破壞形式是:

54、 :斷裂、磨損、腐蝕斷裂、磨損、腐蝕. . 其中其中腐蝕腐蝕是：金屬材料在介質(zhì)中發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)是：金屬材料在介質(zhì)中發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而引起材料性能的而引起材料性能的退化退化與與破壞破壞。 全球每年鋼鐵腐蝕的經(jīng)濟(jì)損失約全球每年鋼鐵腐蝕的經(jīng)濟(jì)損失約10,00010,000億美元，占各國(guó)億美元，占各國(guó)國(guó)民生產(chǎn)總值國(guó)民生產(chǎn)總值GNPGNP的的2%2%4%.4%. 在美國(guó)，每年因鋼鐵腐蝕造成的損失就占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值在美國(guó)，每年因鋼鐵腐蝕造成的損失就占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的的3%3%，大約三分之一的化學(xué)設(shè)備因局部腐蝕而停工。，大約三分之一的化學(xué)設(shè)備因局部腐蝕而停工。 我國(guó)鋼鐵腐蝕經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)我國(guó)鋼鐵腐蝕經(jīng)濟(jì)

55、損失高達(dá)28002800億人民幣，約占國(guó)民生億人民幣，約占國(guó)民生產(chǎn)總值產(chǎn)總值GNPGNP的的4%4%，每年約有，每年約有30%30%的鋼鐵因腐蝕而報(bào)廢。腐蝕給的鋼鐵因腐蝕而報(bào)廢。腐蝕給人類造成的損失是驚人的。人類造成的損失是驚人的。金屬的腐蝕與防護(hù)金屬的腐蝕與防護(hù) 金屬材料和周圍介質(zhì)接觸時(shí)，由于發(fā)金屬材料和周圍介質(zhì)接觸時(shí)，由于發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用而引發(fā)的材料的破壞生化學(xué)或電化學(xué)作用而引發(fā)的材料的破壞現(xiàn)象。金屬腐蝕為自發(fā)過(guò)程。現(xiàn)象。金屬腐蝕為自發(fā)過(guò)程。 由于與金屬接觸的介質(zhì)不同，發(fā)生腐由于與金屬接觸的介質(zhì)不同，發(fā)生腐蝕的化學(xué)原理也不同，一般可分為蝕的化學(xué)原理也不同，一般可分為化學(xué)腐化學(xué)腐蝕蝕和和

56、電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕。金屬的腐蝕金屬的腐蝕化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕 金屬表面直接與無(wú)導(dǎo)電性的非電解質(zhì)金屬表面直接與無(wú)導(dǎo)電性的非電解質(zhì)溶液或干燥氣體的某些氧化性組分發(fā)生氧溶液或干燥氣體的某些氧化性組分發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起的腐蝕。化還原反應(yīng)而引起的腐蝕。 一般情況下，溫度的升高會(huì)加快化學(xué)反應(yīng)速一般情況下，溫度的升高會(huì)加快化學(xué)反應(yīng)速率。因此，溫度對(duì)化學(xué)腐蝕的影響較明顯。率。因此，溫度對(duì)化學(xué)腐蝕的影響較明顯。 如干燥空氣中的如干燥空氣中的O2、Cl2、SO2等與金屬等與金屬接觸時(shí)，在金屬表面生成相應(yīng)的氧化物、氯接觸時(shí)，在金屬表面生成相應(yīng)的氧化物、氯化物、硫化物等，屬于化物、硫化物等，屬于化學(xué)腐蝕。化學(xué)腐蝕。

57、化學(xué)腐蝕特點(diǎn)化學(xué)腐蝕特點(diǎn) 化學(xué)腐蝕發(fā)生在化學(xué)腐蝕發(fā)生在高溫、高溫、干燥、無(wú)水環(huán)境下干燥、無(wú)水環(huán)境下。如鋼。如鋼鐵的氧化脫碳，輸油管道鐵的氧化脫碳，輸油管道內(nèi)的腐蝕等。內(nèi)的腐蝕等。 金屬與介質(zhì)中氧化性成分直接發(fā)生氧金屬與介質(zhì)中氧化性成分直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)，化還原反應(yīng)，金屬直接將電子轉(zhuǎn)移給有氧金屬直接將電子轉(zhuǎn)移給有氧化性的物質(zhì)。化性的物質(zhì)。 腐蝕過(guò)程中腐蝕過(guò)程中無(wú)電流的產(chǎn)生無(wú)電流的產(chǎn)生。 金屬與高溫水蒸氣也能發(fā)生反應(yīng)，這是造成鍋爐和管道嚴(yán)重腐蝕的重要原因之一： 金屬與高溫水蒸氣反應(yīng)Fe + H2O(g)FeO + H22 Fe + 3 H2O(g)Fe2O3 + 3 H23 Fe + 4 H2O

58、(g)Fe3O4 + 4 H2 在反應(yīng)中生成一層由 FeO，F(xiàn)e2O3，F(xiàn)e3O4 組成的氧化皮，同時(shí)還產(chǎn)生了氫氣。 家用燃?xì)庠罡g家用燃?xì)庠罡g電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕 金屬和電解液發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而引起的金金屬和電解液發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而引起的金屬損耗，在電化學(xué)腐蝕過(guò)程中，同時(shí)存在兩個(gè)屬損耗，在電化學(xué)腐蝕過(guò)程中，同時(shí)存在兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的反應(yīng)過(guò)程相對(duì)獨(dú)立的反應(yīng)過(guò)程陽(yáng)極反應(yīng)和陰極反應(yīng)。陽(yáng)極反應(yīng)和陰極反應(yīng)。腐蝕過(guò)程中腐蝕過(guò)程中有電流的產(chǎn)生有電流的產(chǎn)生。腐蝕過(guò)程腐蝕過(guò)程陽(yáng)極過(guò)程：陽(yáng)極過(guò)程：金屬金屬M(fèi)進(jìn)行陽(yáng)極氧化溶解，以離子形式進(jìn)進(jìn)行陽(yáng)極氧化溶解，以離子形式進(jìn)入溶液，同時(shí)將等量電子留在金屬上。入溶液，同時(shí)將等量

59、電子留在金屬上。陰極過(guò)程：陰極過(guò)程：溶液中的氧化劑獲得電子，自身被還原。溶液中的氧化劑獲得電子，自身被還原。電流的流動(dòng)：電流的流動(dòng)：鋼鐵在干燥的空氣里長(zhǎng)時(shí)間不易被腐蝕鋼鐵在干燥的空氣里長(zhǎng)時(shí)間不易被腐蝕, ,但在但在潮濕的空氣里卻很快被腐蝕潮濕的空氣里卻很快被腐蝕, ,這是什么原因呢這是什么原因呢? ? 在潮濕的空氣里在潮濕的空氣里,鋼鐵表面吸附了一層薄薄鋼鐵表面吸附了一層薄薄的水膜。水能電離出少量的的水膜。水能電離出少量的H +和和OH -,同時(shí)由同時(shí)由于空氣中于空氣中CO2的溶解的溶解,使水里的使水里的H + 增多：增多： H2O + CO2 H2CO3 H + + HCO3 -這樣在鋼鐵表

60、面形成了一層電解質(zhì)溶液的薄膜這樣在鋼鐵表面形成了一層電解質(zhì)溶液的薄膜,它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳構(gòu)成無(wú)數(shù)微小的原它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳構(gòu)成無(wú)數(shù)微小的原電池。電池。 在潮濕的空氣里在潮濕的空氣里,鋼鐵表面吸附了一層薄薄鋼鐵表面吸附了一層薄薄的水膜。水能電離出少量的的水膜。水能電離出少量的H +和和OH -,同時(shí)由同時(shí)由于空氣中于空氣中CO2的溶解的溶解,使水里的使水里的H + 增多：增多： H2O + CO2 H2CO3 H + + HCO3 -這樣在鋼鐵表面形成了一層電解質(zhì)溶液的薄膜這樣在鋼鐵表面形成了一層電解質(zhì)溶液的薄膜,它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳構(gòu)成無(wú)數(shù)微小的原它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳構(gòu)成無(wú)