文档介绍：电化学与金属腐蚀
第4章
本章学习要求
(3)了解电解池中电解产物一般规律,明确电化学腐蚀及其防止的原理。
(1)了解原电池的组成、半反应式以及电极电势的概念。能用能斯特方程计算电极电势和原电池电动势。
(2) 熟悉浓度对电极电势的影响以及电极电势的应用:能比较氧化剂还原剂的相对强弱,判断氧化还原反应进行的方向和程度。
目录
原电池
电极电势在化学上的应用
化学电源
电解
金属的腐蚀与防止
电极电势
原电池
研究化学反应和电现象之间关系的学科叫电化学。
热化学:热能与化学能之间的关系。
电化学:电能与化学能之间的关系。
将氧化还原反应的化学能转变为电能的装置。
原电池结构
盐桥的作用:盐桥是一倒插的U型管或其它装置,内含KCl或KNO3溶液,可用琼脂溶胶或多孔塞保护,使KCl或KNO3溶液不会自动流出。补充电荷、维持电荷平衡。
K+
原电池中的化学反应
正极反应: Cu2+ +2e- Cu
负极反应: Zn - 2e- Zn2+
电势: Zn—低, Cu—高
电极名: Zn—负, Cu—正
电池反应: Cu2++Zn→Zn2++Cu
1、原电池组成与反应
2 若干概念
(1)原电池是由两个半电池组成的;半电池中的反应就是半反应,即电极反应。因此将半电池又叫电极。
如:电池反应 Cu(s) + 2Ag+(aq) = Cu2+(aq) + 2Ag(s)
在负极上发生Cu的氧化反应: Cu(s)=Cu2+(aq)+2e-
在正极上发生Ag+的还原反应:2Ag+(aq)+2e-=2Ag(s)
对于自发进行的电池反应,都可以把它分成两个部分(相应于两个电极的反应),一个表示氧化剂的(被)还原,一个表示还原剂的(被)氧化。对于其中的任一部分称为原电池的半反应式。
(2)半反应(电极反应)涉及同一元素的氧化态和还原态:
a(氧化态) + ne-
b(还原态)
从反应式可以看出,每一个电极反应中都有两类物质:一类是可作还原剂的物质,称为还原态物质,如上面所写的半反应中的Zn、Cu、Ag等;另一类是可作氧化剂的物质,称为氧化态物质,如Zn2+、Cu2+、Ag+等。
式中n是按所写电极反应中电子的化学计量数
(3) 氧化态和相应的还原态物质能用来组成电对,通常称为氧化还原电对,用符号“氧化态/还原态”表示。
一般只把作为氧化态和还原态的物质用化学式表示出来,通常不表示电极液的组成。如,铜锌原电池中的两个半电池的电对可分别表示为Zn2+/Zn和Cu2+/Cu。
又如:Fe3+/Fe2+, O2/OH-, Hg2Cl2/Hg, MnO4-/Mn2+ 等。
(-)Zn|ZnSO4(c1) CuSO4(c2)|Cu(+)
(4) 任一自发的氧化还原反应都可以组成一个原电池。
原电池装置可用图式表示。
例如:Cu-Zn原电池可表示为
规定:负极写在左边,正极写在右边,以双虚垂线( )表示盐桥,以单垂线(|)表示两个相之间的界面。用“,”来分隔两种不同种类或不同价态溶液。