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文檔分類:高等教育 > 工學

第四章+電化學+金屬腐蝕+-+宿州學院歡迎您!+校訓:友善+博學.doc


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第四章+電化學+金屬腐蝕+-+宿州學院歡迎您!+校訓:友善+博學.doc
文檔介紹:
第四章電化學金屬腐蝕-宿州學院歡迎您!校訓:友善博學第四章電化學金屬腐蝕本章教學要求(1)了解電極電勢的概念,能用能斯特方程式進行有關計算。(2)能應用電極電勢的數據判斷氧化劑和還原劑的相對強弱及氧化還原反應自發進行的方向和程度。了解摩爾吉布斯函數變?G與原電池電動勢、?G與氧化rrm還原反應平衡常數的關系。(3)聯系電極電勢概念,了解電解的基本原理,了解電解在工程實際中的某些應用。(4)了解金屬腐蝕及防護原理。4.1原電池和電極電勢4.1.1原電池1.原電池的組成對于一個能自發進行的氧化還原反應,例如:2+2+Zn(s)+Cu+(aq)=Zn+(aq)+Cu(s)根據第二章學過的知識,很容易算得298.15K時該反應的標準摩爾吉布斯函數變。-1?G(298.15K)=-212.55kJ?molr那么,能不能將此反應的標準摩爾吉布斯函數變直接轉變為電能呢,2+實驗室中可采取如圖4.1的裝置來達到這一轉變。將鋅的氧化反應與Cu的還原反應分別在兩只燒杯中進行。一只燒杯中放入硫酸鋅溶液和鋅片,另一只燒杯中放入硫酸銅溶液和銅片,將兩只燒杯中的溶液用鹽橋聯系起來,用導線連接鋅片和銅片,并在導線中間連一只電流計,就可以看到電流計的指針發生偏轉。此時,反應吉布斯函數的降低轉變為電能。這種把氧化還原反應中電子的轉移直接轉變為電能的裝置叫做原電池。鹽橋通常是一U形管,其中裝入含有瓊膠的飽和***化鉀溶液。在氧化還原反2+2+2+應進行過程中,Zn氧化成Zn,使硫酸鋅溶液困Zn增加而帶正電荷;Cu還原成12+Cu沉積在銅片上,使硫酸銅溶液因Cu減少而帶負電荷。這兩種電荷都會阻礙原+-電池中反應的繼續進行。當有鹽橋時,鹽橋中的K和Cl分別向硫酸銅溶液和硫酸+-鋅溶液擴散(K和Cl在溶液中遷移速度近于相等)。從而保持了溶液的電中性,電流就能繼續產生。2.原電池的半反應式和圖式(1)原電池的半反應式原電池中所進行的氧化還原反應是分別在兩個電極上發生的。在銅鋅原電池中,電池反應為2+2+Zn(s)+Cu+(aq)=Zn(aq)+Cu(s)2+-在負極上發生Zn的氧化反應:Zn(s)=Zn(aq)+2e?2+2+-在正極上發生Cu的還原反應:Cu(aq)+2e=Cu(s)?若用Cu片和硫酸銅溶液與Ag片和***銀溶液組成銀銅原電池,由于銅比銀要活潑,銅為負極、銀為正極,電池反應為+2+Cu(s)+2Ag(aq)=Cu(aq)+2Ag(s)2+-在負極上發生Cu的氧化反應:Cu(s)=Cu(aq)+2e?++-在正極上發生Ag的還原反應:2Ag(aq)+2e=2Ag(s)?對于自發進行的電池反應,都可以把它分成兩個部分(相應于兩個電極的反應),一個表示氧化劑的(被)還原,一個表示還原劑的(被)氧化。對于其中的任一部分稱為原電池的半反應式。2+從上述兩個原電池中可以看出,在銅鋅原電池中是Cu的還原;在銀銅原電池中是Cu的氧化,上述式?與式?互為逆反應:2+-Cu(aq)+2eCu(s)對于這種可逆的氧化還原反應,可以用一個通式表示:--氧化態+ne還原態,或Ox+neRe式中n是按所寫電極反應中電子的化學計量數。Ox、Re是國際通用符號,分別是Oxidationstate(氧化態)和Reducingstate(還原態)的縮寫。從上面的半反應式可以看出,每一個電極反應中都有兩類物質:一類是可作還原劑的物質,稱為還原態物質,如上面所寫的半反應中的Zn、Cu、Ag等;另一22+2++類是可作氧化劑的物質,稱為氧化態物質,如Zn、Cu、Ag等。氧化態和相應的還原態物質能用來組成電對,通常稱為氧化還原電對,并用符號“氧化態/還原態”表示。這里只把作為氧化態和還原態的物質用化學式表示出來,通常不表示2+電極液的組成。例如,銅鋅原電池中的兩個半電池的電對可分別表示為Zn/Zn和2+Cu/Cu。(2)原電池的圖式原電池的裝置可用圖式來表示。例如,銅鋅原電池可用下列圖式來表示:(-)Zn,ZnSO(c)CuSO(c),Cu(+)4421按規定,負極寫在左邊,正極寫在右邊,以雙虛垂線()表示鹽橋,以單垂線()表示兩個相之間的界面。鹽橋的兩邊應該是半電池組成中的溶液。同一個銅電極,在銅鋅原電池中作為正極,這時表示為CuSO(c)|Cu(+),但是在銀銅原電池42-)Cu|CuSO(c)。中作為負極,這時表示為(42可用來組成半電池電極的氧化還原電對,除金屬及其對應的金屬鹽溶液以外,+-還有非金屬單質及其對應的非金屬離子(如H和H,O和OH)、同一種金屬不同價223+2+的離子(如Fe和Fe)等。對于后兩者,在組成電極時常需外加導電體材料如Pt,+以氫電極為例,可表示為H(c)|H|Pt。24.1.2電極電勢原電池能夠產生電流的事實,說明在原電池的兩極之間有電勢差存在,也說明了每一個 內容來自淘豆網www.mmzffe.live轉載請標明出處.
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