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1、11.1 电动势的测定及其应用一、电动势的测定法（对消法）E:电池的电动势 （可逆两电极间的电势差）测E的要求：通过电池的电流为无限小 (几乎没有电流流过)不能用一般的电压表测定（表针转动须要电流，测得的是端电压）E 的测定常用对消法的测定常用对消法 运用的仪器：电位差计运用的仪器：电位差计(电势差电势差计计)测定测定Ex值的原理：值的原理：I检流计=0,电阻丝长为AB I检流计=0,电阻丝长为AC计算原理：已知电阻丝的长度，可以测量 (仪器设置问题)一般伏特计能测定电池电动势吗？一般伏特计能测定电池电动势吗？R R0 0时，时，EVEV，只有伏特计的输入阻抗趋向于无穷大，只有伏特计的输入阻抗
2、趋向于无穷大时才能近似地测得电池的电动势。对消法可以达到这一时才能近似地测得电池的电动势。对消法可以达到这一目的，如下图。目的，如下图。电池电动势外电阻内电阻如右图所示，当如右图所示，当K与与ES接通时，接通时，当当K与与Ex接通时，接通时，则则 对消法测电动势的试验装置工作电源电位计检流计标准电池待测电池检流计检流计标准电池：标准电池：标准电池：电动势已知，并数值保持长期稳定不变的电池。电池反应：(-)Cd(Hg)Cd2+Hg(l)+2e-(+)Hg2SO4(s)+2e-2Hg(l)+SO42-Hg2SO4(s)+Cd(12.5)+8/3H2OCdSO48/3H2O(s)+2Hg(l)常用的
3、标准电池：Weston电池Cd(12.5)|CdSO48/3H2O饱和液|Hg2SO4(s)|Hg(l)电池电动势：（与温度有关）单位：V温度单位：K化学反应热力学性质的测量化学反应热力学性质的测量1.rGm、rHm、rSm、Qr 的测定设计电池，测定E和温度系数，按以下关系式计算就行。2.E、K 等量的测定例例1：化学反应：设计的电池：整理得：求标准电动势求标准电动势E E求标准平衡常数求标准平衡常数K K求标准电极电势求标准电极电势依据德拜依据德拜-休克尔公式：休克尔公式：以以作图作图例例1：测定未知的：测定未知的例例2 2：求求平衡常数平衡常数A.A.求求AgCl(s)AgCl(s)的的
4、设计电池，使电池反应为设计电池，使电池反应为溶度积常数溶度积常数B.B.求水的求水的电池反应为：电池反应为：H2OH+OH-电池电池:例例3 3：测离子平均活度系数测离子平均活度系数g g和和 b 已知，测定已知，测定E，可求出，可求出g gpHpHpHpH值的测定值的测定值的测定值的测定1.参比电极参比电极：电极电势已知，并可用于测定其他电极的电极电势的电极。要求：易于制备，运用便利，电势稳定常见的参比电极：标准氢电极 甘汞电极 Ag-AgCl电极 氢醌电极 等 规定为0 有精确值（与标准氢电极比较后得到的）一极标准（不便）二级标准（好用）甘汞电极：甘汞电极：Hg(s)|Hg2Cl2(s)|
5、Cl-(a)25时：具体值可以查表！标准氢电极与甘汞电极标准氢电极与甘汞电极 pH是描述溶液中酸度的一种尺度，过去的定义是：是描述溶液中酸度的一种尺度，过去的定义是：pH -lg 国家标准对国家标准对pH下了一个操作定义。其规定是：下了一个操作定义。其规定是：参比电极参比电极KCl浓溶液溶液浓溶液溶液XH2()|Pt(s)EX 参比电极参比电极KCl浓溶液标准溶液浓溶液标准溶液SH2()|Pt ES EX-ES=pH(X)-pH(S)在上述测量过程中氢电极运用不便利，常用醌氢醌电在上述测量过程中氢电极运用不便利，常用醌氢醌电极或玻璃电极等一类氢离子响应电极来代替。极或玻璃电极等一类氢离子响应电
6、极来代替。pH值的操作定义值的操作定义2.用醌氢醌电极测pHC6H4O2C6H4(OH)2 C6H4O2 +C6H4(OH)2醌氢醌在水中存在以下分解平衡：醌氢醌 醌 氢醌电极反应：稀溶液中：pH8.5时，氢醌酸式解离，并易发生氧化。醌-氢醌为等分子复合物，溶解度很小，用量不必太多。运用醌氢醌电极留意事项醌氢醌电极醌氢醌电极 醌氢醌：醌氢醌：C6H4O2C6H4(OH)2，简写为，简写为QH2Q电极反应为：电极反应为：Q+2H+2e-H2Q由于醌氢醌微溶于水，故由于醌氢醌微溶于水，故 a(Q)及及a(H2Q)分别等于分别等于它们的浓度它们的浓度(即即1)，又因为此两种物质的浓度，又因为此两种物
7、质的浓度相等相等,所以所以 E(Q+2H+2e-H2Q)+Ina(H+)经测定经测定298.15K时时 (Q+2H+2e-H2Q)0.6994V。E(QH2Q,298.15K)0.6994+0.0592 lga(H+)当溶液当溶液pH7.1时，醌氢醌电极作阴极时，醌氢醌电极作阴极(正极正极)：298.15K时该电池的电动势为：时该电池的电动势为：Emf E+-E-0.6994+0.0592lga(H+)-E(甘甘汞汞)当溶液的当溶液的pH7.1时，醌氢醌电极作阳极时，醌氢醌电极作阳极(负极负极)298.15K时电池的电动势为：时电池的电动势为：Emf E+-E-E(甘汞甘汞)-0.6994-0
8、.0592lga(H+)醌氢醌电极的制备和运用都极为简便，但不能用于醌氢醌电极的制备和运用都极为简便，但不能用于pH8.5的碱性溶液和含强氧化剂的溶液。的碱性溶液和含强氧化剂的溶液。玻璃电极玻璃电极 将玻璃电极与甘汞电极插入待测溶液中组成电池：将玻璃电极与甘汞电极插入待测溶液中组成电池：Ag(s)AgCl(s)HCl(a)玻璃薄膜玻璃薄膜 待测溶液待测溶液(pHx)甘汞电极甘汞电极电极的电极电势电极的电极电势 E(玻璃玻璃)(玻璃玻璃)+Ina(H+)以玻璃电极代替标准氢电极，当为待测溶液时以玻璃电极代替标准氢电极，当为待测溶液时测出电动势的值是测出电动势的值是EX,换成标准溶液换成标准溶液S
9、时测出电动时测出电动势为势为ES，于是可以得出：，于是可以得出：pH(X)pH(S)+(EX-ES)11.2法拉第定律法拉第定律Faradays Law 在电极界面上发生化学变更物质的质量在电极界面上发生化学变更物质的质量 与通入的电与通入的电量成正比。量成正比。通电于若干个电解池串联的线路中，当所取的基本通电于若干个电解池串联的线路中，当所取的基本粒子的荷电数相同时粒子的荷电数相同时在各个电极上发生反应的物质其在各个电极上发生反应的物质其物质的量相同物质的量相同，析出物质的质量与其摩尔质量成正比。析出物质的质量与其摩尔质量成正比。请看P390例11-6电流效率电流效率表示式表示式表示式表示式
10、（1 1）电流效率电流效率=100%理论计算耗电量理论计算耗电量实际消耗电量实际消耗电量表示式表示式（2）电流效率电流效率=100%电极上产物的实际量电极上产物的实际量理论计算应得量理论计算应得量 Faraday定律揭示了通入的电量与析出物质之间的定量关系。该定律的运用没有什么限制条件在任何温度、任何压力下均可以运用。电解时电极上的反应电解时电极上的反应 阴极阴极上的反应上的反应 电解时阴极上发生还原反应。发生电解时阴极上发生还原反应。发生还原的物质通常有还原的物质通常有(1)金属离子，金属离子，(2)氢离子（中性水氢离子（中性水溶液中溶液中 ）。）。推断在阴极上首先析出何种物质，应把可能发生
11、还推断在阴极上首先析出何种物质，应把可能发生还原物质的电极电势计算出来，同时考虑它的超电势。电极原物质的电极电势计算出来，同时考虑它的超电势。电极电势最大的首先在阴极析出。电势最大的首先在阴极析出。电解时电极上的反应电解时电极上的反应阳极上的反应阳极上的反应 电解时阳极上发生氧化反应。发生氧电解时阳极上发生氧化反应。发生氧化的物质通常有：（化的物质通常有：（1）阴离子，如）阴离子，如 等，等，（2）阳极本身发生氧化）阳极本身发生氧化。推断在阳极上首先发生什么反应，应把可能发生推断在阳极上首先发生什么反应，应把可能发生氧化物质的电极电势计算出来，同时要考虑它的超电氧化物质的电极电势计算出来，同时
12、要考虑它的超电势。电极电势最小的首先在阳极氧化。势。电极电势最小的首先在阳极氧化。电解时电极上的反应电解时电极上的反应分解电压分解电压 确定了阳极、阴极析出的物质后，将两者的析出电确定了阳极、阴极析出的物质后，将两者的析出电势相减，就得到了实际分解电压。势相减，就得到了实际分解电压。因为电解池中阳极因为电解池中阳极是正极，电极电势较高，所以用阳极析出电势减去阴是正极，电极电势较高，所以用阳极析出电势减去阴极析出电势。极析出电势。电解水溶液时，由于电解水溶液时，由于 或或 的析出，会变更的析出，会变更 或或 的浓度，计算电极电势时应把这个因素考虑进去。的浓度，计算电极电势时应把这个因素考虑进去。
13、电解时电极上的反应电解时电极上的反应金属离子的分别金属离子的分别 假如溶液中含有多个析出电势不同的金属离子，可以限假如溶液中含有多个析出电势不同的金属离子，可以限制外加电压的大小，使金属离子分步析出而达到分别的目制外加电压的大小，使金属离子分步析出而达到分别的目的。的。为了使分别效果较好，后一种离子反应时，前一种离为了使分别效果较好，后一种离子反应时，前一种离子的活度应削减到子的活度应削减到 以下，这样要求两种离子的析以下，这样要求两种离子的析出电势相差确定的数值。出电势相差确定的数值。金属离子的分别金属离子的分别使金属离子分步析出（达到分别的目的）限制外加电压的大小溶液中含有多种金属离子（若
14、：析出电势不同的）例：例：Ag+(0.01moldm-3)Cu2+(1moldm-3)H+(1moldm-3)可在阴极析出超电势高，先不析出析出Ag析出Cu 电势限制在0.337V以上，可以实现两金属的分别。E例：例：故在阴极上析出的先后依次为故在阴极上析出的先后依次为Ag,Cu,H2。阳极可能析出的物质为阳极可能析出的物质为OH-,SO42-。因。因SO42-的的析出电势很高，在水溶液中不行能放电，所以只析出电势很高，在水溶液中不行能放电，所以只可能是可能是OH-在阳极反应析出在阳极反应析出O2电沉积电沉积、电解冶炼、电解冶炼 阴极产品：电镀、金属提纯、保护、产品的美化阴极产品：电镀、金属提
15、纯、保护、产品的美化（包括金属、塑料）和制备（包括金属、塑料）和制备 及有机物的还原产物等。及有机物的还原产物等。阳极产品：铝合金的氧化和着色、制备氧气、双阳极产品：铝合金的氧化和着色、制备氧气、双氧水、氯气以及有机物的氧化产物等。氧水、氯气以及有机物的氧化产物等。常见的电解制备有氯碱工业、由丙烯腈制乙二腈、常见的电解制备有氯碱工业、由丙烯腈制乙二腈、用硝基苯制苯胺等。用硝基苯制苯胺等。电解的应用电解的应用 离子共同析出离子共同析出 要使两种离子同时在阴极析出，就必需使它们具有相近的析出电势 例如，(Zn2+2e-Zn)-0.763 V (Cu2+2e-Cu)0.337 V 在加入络合剂NaC
16、N生成了络离子，使得铜的平衡电势变为-0.763V，锌为-1.108V，两者相差0.345V，再加上两者的超电势也不相同，例如，在阴极电流密度为0.005 A cm-2时，铜的超电势为 -0.685 V，锌的超电势为-0.316 V，因此，铜的析出电势为:-1.448V，锌的析出电势为:-1.424V，两者仅相差0.024V，在这样的条件下，就可以使铜、锌同时析出，从而实现锌铜合金电镀。两种金属离子同时析出的条件两种金属离子同时析出的条件两种金属离子同时析出的条件：析出电势相等第一种金属的电势其次种金属的电势通过调整离子的浓度可达到共同析出的目的优点：优点：可以实现合金电镀，可以实现合金电镀，
17、即：即：在一个镀槽中，同在一个镀槽中，同时沉积含有两种或两种以时沉积含有两种或两种以上金属元素镀层。上金属元素镀层。电沉积电沉积 目前金属离子电沉积的基体已不仅是金属，用化学沉积法使其表面形成很薄的导电层，再把塑料置于电镀槽的阴极，镀上各种金属.全部电沉积过程都须要选择适宜的电解液、添加剂等以提高效率，改善镀层质量。应当指出除传统意义上的电镀之外，发展功能性新型镀层以满足新材料、新技术和人民生活需求是电沉积探讨的重要课题。电解冶炼电解冶炼 电解冶炼按电解的介质可分为水溶液电电解冶炼按电解的介质可分为水溶液电解冶金和熔盐电解冶金。解冶金和熔盐电解冶金。铜的电解精炼：铜电解精炼时的电化学铜的电解精
18、炼：铜电解精炼时的电化学系统是系统是阳极为粗铜、阴极为纯铜，电解阳极为粗铜、阴极为纯铜，电解液主要含有液主要含有CuSO4和和H2SO4。Cu2+e Cu 0.34V Cu+e Cu 0.51V Cu2+e Cu+0.17V 4H+O2+4e 2H2O 1.229V 电解冶炼电解冶炼 一般由于一般由于Cu2+离子的电极电势较离子的电极电势较Cu+离子的更离子的更负，主要发生的二价铜离子的阳极溶解；而一价负，主要发生的二价铜离子的阳极溶解；而一价铜离子的反应为次要的，铜离子的反应为次要的，阴极过程阴极过程Cu2+离子的还原尽管电解液是酸性，离子的还原尽管电解液是酸性，一般状况氢析出的电势较铜更负
19、，所以在阴极很一般状况氢析出的电势较铜更负，所以在阴极很少有氢气析出。少有氢气析出。在铜电解精炼时，比铜电极电势更负的杂质如在铜电解精炼时，比铜电极电势更负的杂质如:Fe、Ni、Zn等，可在阳极共溶，进入电解液，但等，可在阳极共溶，进入电解液，但不能在阴极与铜析出；而电极电势较铜正的杂质不能在阴极与铜析出；而电极电势较铜正的杂质虽可能在阴极共析，却不能在阳极共溶而进入电虽可能在阴极共析，却不能在阳极共溶而进入电解液，只能进入阳极泥，这类金属包括解液，只能进入阳极泥，这类金属包括Ag、Au、铂族等。这样就达到分别杂质精炼金属铜以及资铂族等。这样就达到分别杂质精炼金属铜以及资源充分利用的目的。源充
20、分利用的目的。11.3 金属腐蚀分两类：（1）化学腐蚀 金属表面与介质如气体或非电解质液体等因发生化学作用而引起的腐蚀，称为化学腐蚀。化学腐蚀作用进行时无电流产生。（2）电化学腐蚀 金属表面与介质如潮湿空气或电解质溶液等，因形成微电池，金属作为阳极发生氧化而使金属发生腐蚀。这种由于电化学作用引起的腐蚀称为电化学腐蚀。将含有杂质的粗锌放入稀硫酸中，腐蚀速度比纯锌快既有化学腐蚀,又有电化学腐蚀杂质杂质 腐蚀电池腐蚀电池 金属的电化学腐蚀是金属与介质接触时发生的自溶金属的电化学腐蚀是金属与介质接触时发生的自溶解过程。在这个过程中金属被氧化，所释放的电子完全解过程。在这个过程中金属被氧化，所释放的电子
21、完全为氧化剂消耗，构成一个为氧化剂消耗，构成一个自发的短路电池自发的短路电池。可以发生析氢腐蚀，也可以发生吸氧腐蚀。可以发生析氢腐蚀，也可以发生吸氧腐蚀。（2）与电解质溶液接触的一种金属也会因表面不匀）与电解质溶液接触的一种金属也会因表面不匀整或含杂质而在金属表面形成多数微电池，这些整或含杂质而在金属表面形成多数微电池，这些微型腐蚀电池导致金属被腐蚀。微型腐蚀电池导致金属被腐蚀。铁、碳及电解质溶液就构成微型腐蚀电池。铁、碳及电解质溶液就构成微型腐蚀电池。铁是阳极：铁是阳极：Fe Fe2+2e-碳作为阴极：碳作为阴极：假如电解质溶液是酸性，则阴极上有氢气放出假如电解质溶液是酸性，则阴极上有氢气放
22、出 2H+2e-H2 假如电解质溶液是碱性，则阴极上发生反应假如电解质溶液是碱性，则阴极上发生反应 O2+2H2O+4e-4OH-。杂质与金属形成的微电池使铁不断被溶解。杂质与金属形成的微电池使铁不断被溶解。（3）金属表面不同部位电解质溶液浓度不匀）金属表面不同部位电解质溶液浓度不匀整形成的浓差电池也能产生电化学腐蚀。整形成的浓差电池也能产生电化学腐蚀。如将两块金属铁电极放在稀如将两块金属铁电极放在稀NaCl 溶液中，溶液中，在一个电极表面通氮气另一电极通空气，这在一个电极表面通氮气另一电极通空气，这时两电极间产生电势差并引起了电流的流淌。时两电极间产生电势差并引起了电流的流淌。该电池的电极反
23、应为：该电池的电极反应为：缺氧电极：阳极缺氧电极：阳极 Fe-2e-Fe2+氧足电极：阴级氧足电极：阴级 O2+2H2O+4e-4OH-所形成的腐蚀电池阳极反应一般都是金属的溶解过程所形成的腐蚀电池阳极反应一般都是金属的溶解过程 M Mz+ze-阴极反应在不同条件下可以是不同的反应，最常见的有下阴极反应在不同条件下可以是不同的反应，最常见的有下列两种反应：列两种反应：H+离子还原成氢气的反应（释氢腐蚀）离子还原成氢气的反应（释氢腐蚀）2H+2e-H2。该反应通常简洁发生在酸性溶液中和在氢超电势较小的金该反应通常简洁发生在酸性溶液中和在氢超电势较小的金属材料上。属材料上。氧气还原成氧气还原成OH
24、-离子的反应（耗氧腐蚀）离子的反应（耗氧腐蚀）O2+2H2O+4e 4OH-。在中性或碱性溶液中，以及溶液里溶解有足够量的氧气时，在中性或碱性溶液中，以及溶液里溶解有足够量的氧气时，常发生此反应。若在酸性环境中，发生反应常发生此反应。若在酸性环境中，发生反应 O2+4H+4e-2H2 腐蚀电流腐蚀电流 腐蚀电池的极化腐蚀电池的极化曲线曲线(电势电流关电势电流关系系,横坐标接受对数横坐标接受对数标度），称为标度），称为Evans(埃文斯埃文斯)极化图极化图.电电流密度流密度j腐蚀事实上腐蚀事实上代表了金属的腐蚀速代表了金属的腐蚀速率。率。电势电势pHpH图及其应用图及其应用1.1.电势电势-pH
25、-pH图图很多电极电势与参与电极反应离子浓度H离子浓度有关电势-pH图：以反应的平衡电势为纵坐标，溶液的pH为横坐标 所作的水溶液体系的物相图。表示的是电极反应达平衡时的状态，亦称“电化学平衡图”电势-pH图的应用：从图中可看出各组分生成的条件及稳定存在的范围 能解决水溶液中发生的一系列氧化还原反应及平衡问题在离子分别、湿法冶金、金属防腐等技术中常常用到 (2)没H或OH参与的电化学反应：平衡电势与pH无关 (图为平行于横轴的直线)电势电势pH图中三种类型的直线：图中三种类型的直线：(1)有H或OH参与的电化学反应：平衡电势与pH有关 (图为斜线)(3)有H或OH参与的非电化学反应：反应只与反
26、应物的浓度及pH值有 关，而不受电势的影响 （图为平行于纵轴的直线）2.Zn2.Zn H H2 2O O系统的系统的E E-pH-pH图图锌稳定存在的电势pH范围！3.3.电势电势pHpH图的应用图的应用 EpH图可用来指导金属的腐蚀与防护探讨工作。线上的点为平衡态，非线上的点为非平衡态；线上方：氧化态稳定，线下方：还原态稳定；随意两条线所对应的电极，均能构成电池；高电势电极的氧化态物质能氧化低电势电极的还原态物质；E-0.9V时：时：Zn在酸性溶液中，即使有氧气存在的状况下也不会发生氧化。在酸性溶液中，即使有氧气存在的状况下也不会发生氧化。阴极爱护原理 材料的表面处理材料的表面处理 1 非金
27、属涂层非金属涂层 2 电镀电镀:将耐腐蚀较强的金属或合金覆将耐腐蚀较强的金属或合金覆盖在金属表面可分别形成阳盖在金属表面可分别形成阳阴极爱护阴极爱护层层.3 钝化钝化金属的钝化金属的钝化金属的钝化金属的钝化金属的钝化：在氧化过程中，金属表面形成了一层致密的氧化金属的钝化：在氧化过程中，金属表面形成了一层致密的氧化 膜后，从而阻挡了金属接着腐蚀的现象。膜后，从而阻挡了金属接着腐蚀的现象。化学致钝：化学致钝：铁丝放入稀硝酸中 很快被腐蚀 铁丝放入浓硝酸中 短暂被腐后，会停止（钝化了）电化学致钝：将金属接在电源的正极上，限制确定的阳极电势，即可钝化。例：Fe在0.5MH2SO4溶液中的钝化。铁丝表面
28、形成了一层致密的氧化膜自腐蚀电势：-0.25V (极化起先前自动溶解的电极电势)ab段：金属的正常溶解 （阳极电势 i ）de段：金属处于钝化状态 （电流很小）ef段：电势较高，金属以高价形式溶解或有O2析出bc段：大量Fe2+与SO42形成FeSO4，阻滞了阳极反应 金属的钝化：de段为金属钝化 区，氧化膜的厚度一般为 1-10nm膜结构困难，目前还没有完全弄清晰！电化学爱护电化学爱护 1 阳极爱护阳极爱护 凡是在某些化学介质中，通过确定的阳凡是在某些化学介质中，通过确定的阳极电流，能够引起钝化的金属，原则上都可极电流，能够引起钝化的金属，原则上都可以接受阳极爱护法防止金属的腐蚀。以接受阳极
29、爱护法防止金属的腐蚀。2 阴极爱护阴极爱护 第一种方法又称为牺牲阳极爱护法：它是第一种方法又称为牺牲阳极爱护法：它是在腐蚀金属系统上联结电势更负的金属，作在腐蚀金属系统上联结电势更负的金属，作为更有效的阳极，称为爱护器。为更有效的阳极，称为爱护器。其次种方法其次种方法外加电流的阴极爱护法：外加电流的阴极爱护法：该法是将被爱护金该法是将被爱护金属与外电源的负极相连，属与外电源的负极相连，并在系统中引入另一协并在系统中引入另一协助阳极，与外电源的正助阳极，与外电源的正极相连极相连,电流由协助阳极电流由协助阳极(由金属或非金属导体组由金属或非金属导体组成成)进入腐蚀电池的阴极进入腐蚀电池的阴极和阳极
30、区，再回到直流和阳极区，再回到直流电源电源B。当腐蚀电池中的。当腐蚀电池中的阴极区被外部电流极化阴极区被外部电流极化到腐蚀电池中阳极的开到腐蚀电池中阳极的开路电势，则全部金属表路电势，则全部金属表面处于同一电势，腐蚀面处于同一电势，腐蚀电流消逝。电流消逝。外加电流阴极爱护法：外加电流阴极爱护法：例：地下管道的阴极爱护法阴极爱护公司阴极爱护公司（该法是目前公认的最经济、有效的方法之一）由外加电源组成一个电解池，将被爱护金属作阴极，废金属作阳极。缓蚀剂的缓蚀作用缓蚀剂的缓蚀作用缓蚀剂：加入到确定的介质中，能明显抑制金属腐蚀的少量物质。（万分之几）在可能组成原电池的体系中加缓蚀剂，变更介质的性质，降
31、低腐蚀速度。例：例：油田钻头的爱护油田钻头的爱护加加 缓缓 蚀蚀 剂剂 高温，加酸，对钻头的腐蚀性很强。缓蚀剂的分类：缓蚀剂的分类：缓蚀剂的分类：缓蚀剂的分类：依据缓蚀剂所能抑制的电极过程分阳极缓蚀剂阴极缓蚀剂混和型缓蚀剂（三类）极化曲线图极化曲线图阳极缓蚀剂阴极缓蚀剂混和型缓蚀剂缓蚀剂的种类：缓蚀剂的种类：缓蚀剂的种类：缓蚀剂的种类：11.4(自学）自学）化学电源的特点化学电源的特点 1 化学电源的特点化学电源的特点 （1）能量转换效率高）能量转换效率高 化学电源能量转换效率化学电源能量转换效率远远高于火力发电。从理论上讲可以达到远远高于火力发电。从理论上讲可以达到100%。（2）污染相对较
32、少污染相对较少 （3）便于运用便于运用 化学电源的特点还在于具有可携带性、运用化学电源的特点还在于具有可携带性、运用便利。可以做成适合不同工作须要的多种性能的便利。可以做成适合不同工作须要的多种性能的装置，从而为一些用于特殊目的的设备供应电能，装置，从而为一些用于特殊目的的设备供应电能，这是其它供电方式无法比拟的。这是其它供电方式无法比拟的。化学电源的特点化学电源的特点 2 化学电源的分类化学电源的分类 一次电池一次电池 二次电池二次电池又称蓄电池又称蓄电池 燃料电池燃料电池 3 性能指标性能指标 （1）容量）容量是指是指1安培电流持续通过安培电流持续通过1小时所给小时所给出的电量出的电量(I
33、、t)。（2）理论质量比能量）理论质量比能量是指是指1kg反应物所产生反应物所产生的电能的电能(whkg-1)。（3）化学电源的寿命包括运用寿命，充放寿命和）化学电源的寿命包括运用寿命，充放寿命和贮存寿命。贮存寿命。一次电池一次电池锌银电池锌银电池 锌银电池的结构式为：锌银电池的结构式为：Zn（s）Zn(OH)2(s)|KOH(40%)+K2ZnO2(饱和溶液饱和溶液)Ag2O(s)|Ag(s)或写成或写成 Zn(s)ZnO(s)|KOH(40%)|Ag2O(s)|Ag(s)负极反应：负极反应：Zn+2OH-Zn(OH)2+2e-Zn(OH)2+2e-Zn+2OH-=-1.249 V 正极反应
34、：正极反应：Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH-(Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH-)=0.345V 电池反应：电池反应：Zn+Ag2O=ZnO+Ag 二次电池二次电池 1 铅酸蓄电池铅酸蓄电池 铅酸蓄电池的构成如下：铅酸蓄电池的构成如下：Pb(s)H2SO4(aq,b)PbO2(s)|Pb(s)负极：负极：Pb+HSO4-PbSO4+H+2e-正极：正极：PbO2+3H+HSO4-+2e-PbSO4+2H2O 电池反应：电池反应：Pb+PbO2+2H+2HSO4-=2PbSO4+2H2O 二次电池二次电池2 镉镍电池镉镍电池 Pb(s)Cd(OH)2(s)KOH(aq)Ni(OH)
35、2(s)NiOOH(s)电极反应和电池反应是：电极反应和电池反应是：负极负极 Cd+2OH-Cd(OH)2+2e-Cd(OH)2+2e-Cd+2OH-0.809V正极正极 2-NiOOH+2H2O+2e-2-Ni(OH)2+2OH-NiOOH+2H2O+2e-Ni(OH)2+2OH-+0.490V电池反应电池反应 2-NiOOH+Cd+2H2O=2Ni(OH)2+Cd(OH)2 锂离子二次电池锂离子二次电池 这种电池中接受特殊炭材料代替金属锂为负极，配这种电池中接受特殊炭材料代替金属锂为负极，配以嵌锂正极材料，在充放电过程中通过锂离子在正、负以嵌锂正极材料，在充放电过程中通过锂离子在正、负极之
36、间来回嵌入或脱嵌以贮存及释放电能。极之间来回嵌入或脱嵌以贮存及释放电能。锂离子二次电池既保持了锂电池的高电势，又避开锂离子二次电池既保持了锂电池的高电势，又避开了金属锂循环性不良和平安性差等缺点，由于锂离子电了金属锂循环性不良和平安性差等缺点，由于锂离子电池具有高的比能量池具有高的比能量(120 w h kg-1)长循环寿命长循环寿命(1000次次)，低自放电等一系列优点，低自放电等一系列优点，1991年起已有小批量商年起已有小批量商品生产，然而，这种电池系统仍有相当大的改进余地。品生产，然而，这种电池系统仍有相当大的改进余地。目前有关锂离子二次电池的探讨已成为二次锂电池探讨目前有关锂离子二次
37、电池的探讨已成为二次锂电池探讨中最活跃，发展也最快速的前沿领域。中最活跃，发展也最快速的前沿领域。燃料电池燃料电池 图图1013比能量与工作时间的关系比能量与工作时间的关系 1铅蓄电池；铅蓄电池；2锌锌氧化银电池；氧化银电池；3发电机发电机(汽油汽油液氧液氧)；4发电机发电机(液氢液氢液氧液氧);5燃料电池燃料电池(液氢液氢液氧液氧)。发电功率均为。发电功率均为1kW氢氧燃料电池氢氧燃料电池H2+O2H2O(1)Pt(s)|H2(g)KOH(aq)O2(g)|Pt(s)负极：负极：H2+2OH-2H2O+2e-正极：正极：O2+H2O+2e-2OH-1、溶液中Ni2+,Cu2+的活度均为1.0
38、0mol kg-1,298.15K电解时 （1）在阴极上何种离子先析出来？（2）其次种离子析出时，先析出离子的浓度为多少？（1）(Cu2+2e-Cu)=0.337V,(Ni2+2e-Ni)=-0.25V,Cu2+先析出Cu2+先析出（2）(Cu2+2e-Cu)+(RT/2F)lnCu2+=(Ni2+2e-Ni),Cu2+=1.410-20mol kg-11.1.电电解解，电电镀镀，化化学学电电源源和和电电化化腐腐蚀蚀等等都都是是热热力学不行逆力学不行逆过过程。（程。（）2.2.测测分分解解电电压压时时，要要运运用用伏伏特特计计，目目的的在在于于测测电电解池两极的端解池两极的端电压电压槽槽电压电
39、压。（）3.3.浓浓差差极极化化是是由由于于电电池池或或电电解解池池中中阴阴极极与与阳阳极极电电解解质质溶液溶液浓浓度不同所引起的。（度不同所引起的。（）4.4.超超电电势势的的大大小小是是电电极极极极化化程程度度的的量量度度。（）推断题推断题NoNoYesYesNoNoYesYes5.凡凡能能通通过过氧氧化化还还原原反反应应生生产产的的产产物物都都可可用用电化学方法生产。（电化学方法生产。（）6.无无论论金金属属多多么么活活泼泼，只只要要有有去去极极剂剂存存在在，金属都不会被腐蚀。（金属都不会被腐蚀。（）7.金属的电势越负，越易被腐蚀。（金属的电势越负，越易被腐蚀。（）YesNoYes为了防止金属的腐蚀，在溶液中加入阳极缓蚀剂，其作用是：(A)降低阳极极化程度；(B)增加阳极极化程度；(C)降低阴极极化程度；(D)增加阴极极化程度。B