第七章原電池與金屬腐蝕

1、1第七章第七章 原電池與金屬腐蝕原電池與金屬腐蝕 第一節(jié)第一節(jié) 氧化還原反應(yīng)及其方程式的配平氧化還原反應(yīng)及其方程式的配平第二節(jié)第二節(jié) 原電池原電池第三節(jié)第三節(jié) 電極電勢的應(yīng)用電極電勢的應(yīng)用第四節(jié)第四節(jié) 金屬腐蝕與防護金屬腐蝕與防護2氧化數(shù)氧化數(shù)定義為某元素一個原子的定義為某元素一個原子的荷電數(shù)荷電數(shù)，這種荷電數(shù)，這種荷電數(shù)由假設(shè)把每個化學(xué)鍵中的電子指定給電負性較大的原由假設(shè)把每個化學(xué)鍵中的電子指定給電負性較大的原子而求得。子而求得。氧化數(shù)的確定規(guī)則：氧化數(shù)的確定規(guī)則： (1) (1) 在在單質(zhì)單質(zhì)中，元素的氧化數(shù)為中，元素的氧化數(shù)為零零。（2 2）單原子離子單原子離子中，元素的氧化數(shù)等于該離子

2、所帶中，元素的氧化數(shù)等于該離子所帶的的電荷數(shù)電荷數(shù)。一、氧化數(shù)（表示元素在化合物中所處的化合狀態(tài)）一、氧化數(shù)（表示元素在化合物中所處的化合狀態(tài)）3（3 3）離子離子的總電荷數(shù)等于各元素原子氧化數(shù)的代數(shù)的總電荷數(shù)等于各元素原子氧化數(shù)的代數(shù)和和；中性中性分子中，所有元素原子氧化數(shù)的代數(shù)和等于分子中，所有元素原子氧化數(shù)的代數(shù)和等于零零。(4) (4) 氧氧元素在化合物中的氧化數(shù)一般為元素在化合物中的氧化數(shù)一般為-2-2，但在過氧化物，但在過氧化物（如（如H H2 2O O2 2、NaNa2 2O O2 2等）中，氧的氧化數(shù)為等）中，氧的氧化數(shù)為-1-1；在超氧化物（如；在超氧化物（如KOKO2 2）

3、中氧化數(shù)為）中氧化數(shù)為- 1/2 ;- 1/2 ;在氧的氟化物（如在氧的氟化物（如O O2 2F F2 2、OFOF2 2）中，氧）中，氧化數(shù)分別為化數(shù)分別為+1+1和和+2+2；( (5 5) )氫氫在化合物中的氧化數(shù)一般為在化合物中的氧化數(shù)一般為+1+1，但在活潑金屬的氫化物，但在活潑金屬的氫化物中（如中（如NaHNaH等），氫的氧化數(shù)為等），氫的氧化數(shù)為-1-1；4標(biāo)出標(biāo)出Mn元素的氧化數(shù)元素的氧化數(shù) MnO4- MnO42- 標(biāo)出標(biāo)出鉻的氧化數(shù)鉻的氧化數(shù) Cr2O3 CrO42- Cr2O72- 7 +6 +3 +6 +6 5v 氧化還原定義：氧化還原定義： 2H2 + O2 =2H2

4、O CuO+H2=Cu+H2O Zn+Cu2+=Cu+Zn2+氧化還原反應(yīng)：氧化還原反應(yīng)：凡是有電子凡是有電子得失得失或者共用電子對或者共用電子對偏移偏移(電子轉(zhuǎn)移電子轉(zhuǎn)移)的一類反應(yīng)的一類反應(yīng)稱稱氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)。其特征是反應(yīng)前后有些元素的。其特征是反應(yīng)前后有些元素的氧化數(shù)氧化數(shù)升高、升高、有的降低。有的降低。 氧化氧化失電子的過程失電子的過程 還原還原得電子的過程得電子的過程 氧化還反應(yīng)的氧化還反應(yīng)的本質(zhì)本質(zhì)電子得失電子得失二、氧化還原反應(yīng)及其方程式的配平二、氧化還原反應(yīng)及其方程式的配平6氧化劑氧化劑 + + 還原劑還原劑 還原產(chǎn)物還原產(chǎn)物 + + 氧化產(chǎn)物氧化產(chǎn)物失電子、氧化數(shù)升

5、高，被氧化失電子、氧化數(shù)升高，被氧化得電子、氧化數(shù)降低，被還原得電子、氧化數(shù)降低，被還原氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)特點：特點：在同一反應(yīng)中，有失電子的物質(zhì)在同一反應(yīng)中，有失電子的物質(zhì)還原劑，同時有得電還原劑，同時有得電子的物質(zhì)子的物質(zhì)氧化劑，氧化劑，7二、二、氧化還原反應(yīng)的配平氧化還原反應(yīng)的配平1 1、氧化數(shù)法：氧化數(shù)法：原則：氧化數(shù)降低值原則：氧化數(shù)降低值= =氧化數(shù)增加值氧化數(shù)增加值 反應(yīng)前后原子總數(shù)相等反應(yīng)前后原子總數(shù)相等（1 1）寫出基本反應(yīng)式）寫出基本反應(yīng)式 （2 2）找出氧化劑中元素氧化數(shù)降低的數(shù)值和還原劑中元）找出氧化劑中元素氧化數(shù)降低的數(shù)值和還原劑中元素氧化數(shù)升高的數(shù)值素氧化數(shù)升

6、高的數(shù)值 HClO3 + P4 HCl + H3PO4( - -1 ) ( ( +5 ) = - - 6( + +5 ) 0 0 4 4 = + 208（3）按照最小公倍數(shù)的原則對各氧化數(shù)的變化值）按照最小公倍數(shù)的原則對各氧化數(shù)的變化值相應(yīng)相應(yīng)的系數(shù)的系數(shù)10和和3，使氧化數(shù)降低值和升高值相等，都是，使氧化數(shù)降低值和升高值相等，都是60 （4）找出的系數(shù)分別寫在氧化劑和還原劑的分子式前面）找出的系數(shù)分別寫在氧化劑和還原劑的分子式前面，并使方程式兩邊的，并使方程式兩邊的Cl和和P原子數(shù)目相等原子數(shù)目相等 （5）檢查兩邊的）檢查兩邊的H原子數(shù)目，找出參加反應(yīng)的水分子數(shù)原子數(shù)目，找出參加反應(yīng)的水分子

7、數(shù) 9原則：原則：1、還原劑失去電子總數(shù)等于氧化劑得到電子總數(shù)、還原劑失去電子總數(shù)等于氧化劑得到電子總數(shù)2、反應(yīng)物和產(chǎn)物各元素原子總數(shù)相等，反應(yīng)物和產(chǎn)物離子、反應(yīng)物和產(chǎn)物各元素原子總數(shù)相等，反應(yīng)物和產(chǎn)物離子 電荷總數(shù)相等電荷總數(shù)相等 先將兩個半反應(yīng)配平，先將兩個半反應(yīng)配平， 再將兩個半反應(yīng)合并為氧化還原再將兩個半反應(yīng)合并為氧化還原反應(yīng)的方法稱為反應(yīng)的方法稱為離子離子-電子法電子法2、離子、離子-電子法：電子法：10 (1) 將反應(yīng)物和產(chǎn)物以離子形式寫出，例如：將反應(yīng)物和產(chǎn)物以離子形式寫出，例如： 2422MnOHClMnClH O (2) 將氧化還原反應(yīng)分為兩個半反應(yīng)，一個發(fā)生氧將氧化還原反應(yīng)

8、分為兩個半反應(yīng)，一個發(fā)生氧化反應(yīng)，另一個發(fā)生還原反應(yīng)：化反應(yīng)，另一個發(fā)生還原反應(yīng)：2ClCl 242MnOHMnH O 離子離子- -電子法的配平步驟如下：電子法的配平步驟如下：氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)還原反應(yīng)11 (3) 分別配平兩個半反應(yīng)分別配平兩個半反應(yīng)，使半反應(yīng)式兩邊的，使半反應(yīng)式兩邊的原子總原子總數(shù)和電荷總數(shù)相等數(shù)和電荷總數(shù)相等： 22ClCl2e242MnO8H5eMn4H O (4) 確定兩個半反應(yīng)得、失電子數(shù)的最小公倍數(shù)，確定兩個半反應(yīng)得、失電子數(shù)的最小公倍數(shù)，將兩個半反應(yīng)分別乘以相應(yīng)系數(shù)，使其得、失電將兩個半反應(yīng)分別乘以相應(yīng)系數(shù)，使其得、失電子數(shù)相等，再將兩個半反應(yīng)合并為一個

9、配平的氧子數(shù)相等，再將兩個半反應(yīng)合并為一個配平的氧化還原反應(yīng)的離子方程式化還原反應(yīng)的離子方程式： +2+4222MnO +10Cl +16H = 2Mn+5Cl +8H O210Cl5Cl10e+2+42)2MnO +16H +10e = 2Mn+8H O12 最后，在配平的離子方程式中添加不參與反最后，在配平的離子方程式中添加不參與反應(yīng)的陽離子和陰離子，寫出相應(yīng)的化學(xué)式，就可應(yīng)的陽離子和陰離子，寫出相應(yīng)的化學(xué)式，就可以得到配平的氧化還原反應(yīng)方程式以得到配平的氧化還原反應(yīng)方程式。13一、一、 原電池原電池Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+Zn2+SO42-Cu2+SO42-鹽橋銅極：銅

10、極： Cu2+ + 2e-= Cu鋅極：鋅極： Zn = Zn2+ + 2e- 合并：合并：Zn+Cu2+=Zn2+Cu原電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能原電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能原電池原電池化學(xué)電源化學(xué)電源第二節(jié)第二節(jié) 原電池原電池發(fā)生了氧化還原反應(yīng)發(fā)生了氧化還原反應(yīng)14 原電池由兩個半電池組成。原電池由兩個半電池組成。在半電池中有一固態(tài)物在半電池中有一固態(tài)物質(zhì)作為導(dǎo)體，稱為質(zhì)作為導(dǎo)體，稱為電極電極，每一，每一半電池半電池都是由電極導(dǎo)體都是由電極導(dǎo)體和電解質(zhì)溶液組成。和電解質(zhì)溶液組成。 分別在兩個半電池中發(fā)生的氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)，分別在兩個半電池中發(fā)生的氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)，稱為稱為半電池反應(yīng)半電池反應(yīng)或

11、或電極反應(yīng)電極反應(yīng)。原電池的兩極所發(fā)生的。原電池的兩極所發(fā)生的總的氧化還原反應(yīng)稱為總的氧化還原反應(yīng)稱為電池反應(yīng)電池反應(yīng)。15（2）原電池的符號表達式）原電池的符號表達式電池符號的書寫有如下的規(guī)則：電池符號的書寫有如下的規(guī)則：寫出正極和負極的符號，負極（寫出正極和負極的符號，負極（-）寫在左邊，正）寫在左邊，正 極（極（+）寫在右邊；）寫在右邊；用用“|”表示物質(zhì)間的兩相界面；表示物質(zhì)間的兩相界面；用用“”表示鹽橋，鹽橋左右分別為原電池的負極、表示鹽橋，鹽橋左右分別為原電池的負極、 正極；正極；如有多種離子參加反應(yīng)，各離子之間用如有多種離子參加反應(yīng)，各離子之間用“,隔開；隔開；注明參加反應(yīng)各物質(zhì)

12、的濃度（氣體注明分壓）；注明參加反應(yīng)各物質(zhì)的濃度（氣體注明分壓）；無固體電極的電對，采用惰性電極起導(dǎo)電作用。惰無固體電極的電對，采用惰性電極起導(dǎo)電作用。惰 性電極在電池符號中要表示出來。性電極在電池符號中要表示出來。16 (-) ZnZn2+( 0.020molL-1) | Ni 2+( 0.080molL-1 )Ni(+)寫出下列反應(yīng)的原電池符號寫出下列反應(yīng)的原電池符號 Zn(s) +Ni 2+ ( 0.080molL-1 ) = Zn2+( 0.020molL-1) +Ni(s) 17二、電極電勢二、電極電勢電極電勢電極電勢 ：由電極和電解質(zhì)溶液接觸處存在雙電層，導(dǎo)致金屬及其鹽溶由電極和電

13、解質(zhì)溶液接觸處存在雙電層，導(dǎo)致金屬及其鹽溶液間存在電勢差（平衡電勢）。液間存在電勢差（平衡電勢）。它跟電極種類、溶液中相應(yīng)離子它跟電極種類、溶液中相應(yīng)離子的濃度，以及溫度、壓力等因素的濃度，以及溫度、壓力等因素有關(guān)。有關(guān)。 Zn2+SO42-Cu2+SO42-電動勢：電動勢：Cu-Zn原電池中發(fā)生了電子原電池中發(fā)生了電子的定向移動，說明兩極間存在電勢差，的定向移動，說明兩極間存在電勢差，這種電勢差稱為原電池的電動勢，這種電勢差稱為原電池的電動勢，用用E表示，單位表示，單位V E = + - - 18標(biāo)準(zhǔn)電極電勢（標(biāo)準(zhǔn)電極電勢（ ）標(biāo)準(zhǔn)氫電極標(biāo)準(zhǔn)氫電極 (H(H+ +/H/H2 2)電極反應(yīng)電極

14、反應(yīng) 2H2H+ + +2e +2e- - = H= H2 2規(guī)定電極電勢規(guī)定電極電勢 (H(H+ +/H/H2 2）=0.00V.=0.00V.c(Hc(H+ +)=1.0mol)=1.0mol L L-1-1H H2 2(100kPa)(100kPa)條件條件將鍍有鉑黑的鉑片浸入將鍍有鉑黑的鉑片浸入H H+ +水溶液中，水溶液中，并通入標(biāo)準(zhǔn)壓力的并通入標(biāo)準(zhǔn)壓力的H H2 2組成組成19標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢的測定電極電勢的測定測定某電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢，由標(biāo)準(zhǔn)氫電極與標(biāo)準(zhǔn)狀測定某電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢，由標(biāo)準(zhǔn)氫電極與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的某電極組成原電池，測定此原電池的電動勢，態(tài)下的某電極組成原電池，測定此原電

15、池的電動勢，根據(jù)根據(jù) E E = = 正極正極 - - 負極負極求出待測標(biāo)準(zhǔn)電極相對于標(biāo)準(zhǔn)氫電極的電極電勢求出待測標(biāo)準(zhǔn)電極相對于標(biāo)準(zhǔn)氫電極的電極電勢 ，稱其為該待測電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢。稱其為該待測電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢。常見的電對的標(biāo)常見的電對的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢見準(zhǔn)電極電勢見P93P93。(-)(-)標(biāo)準(zhǔn)氫電極標(biāo)準(zhǔn)氫電極 待測標(biāo)準(zhǔn)電極待測標(biāo)準(zhǔn)電極(+)(+)=20標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：v指定溫度指定溫度T T和標(biāo)準(zhǔn)壓力和標(biāo)準(zhǔn)壓力p p（10100 0kPakPa）下該）下該物質(zhì)的狀態(tài)物質(zhì)的狀態(tài)v氣體：各組分分壓力為氣體：各組分分壓力為10100 0kPakPa的理想氣體的理想氣體v溶液：標(biāo)準(zhǔn)壓力下溶質(zhì)濃

16、度為溶液：標(biāo)準(zhǔn)壓力下溶質(zhì)濃度為1mol/L1mol/Lv液體或固體：標(biāo)準(zhǔn)壓力下的純液體或固體液體或固體：標(biāo)準(zhǔn)壓力下的純液體或固體21測定銅電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢的裝置測定銅電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢的裝置22使用標(biāo)準(zhǔn)電極電勢表應(yīng)注意使用標(biāo)準(zhǔn)電極電勢表應(yīng)注意：（1 1）標(biāo)準(zhǔn)電極電勢的值與電極反應(yīng)書寫方式無關(guān)）標(biāo)準(zhǔn)電極電勢的值與電極反應(yīng)書寫方式無關(guān)表中采用的是表中采用的是還原電勢還原電勢，電極反應(yīng)均寫成還原反應(yīng)形式，電極反應(yīng)均寫成還原反應(yīng)形式如如標(biāo)準(zhǔn)鉛電極：標(biāo)準(zhǔn)鉛電極：做正極時，電極反應(yīng)為做正極時，電極反應(yīng)為 PbPb2+2+2e+2e- -=Pb=Pb； ( (PbPb2+2+/Pb/Pb）=-0.1264

17、V=-0.1264V 做負極時，電極反應(yīng)為做負極時，電極反應(yīng)為 Pb-2ePb-2e- - = Pb = Pb2+2+， ( (PbPb2+2+/Pb/Pb）=-0.1264V=-0.1264V即：即：標(biāo)準(zhǔn)電極電勢與電極反應(yīng)方向無關(guān)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢與電極反應(yīng)方向無關(guān) 也可以是，也可以是，2Pb=2Pb2Pb=2Pb2+2+4e+4e- - (Pb(Pb2+2+/Pb/Pb）=-0.1264V=-0.1264V即：即：標(biāo)準(zhǔn)電極電勢與半反應(yīng)式中系數(shù)無關(guān)，僅表示在水溶液標(biāo)準(zhǔn)電極電勢與半反應(yīng)式中系數(shù)無關(guān)，僅表示在水溶液中得失電子能力中得失電子能力23（2）同一電對在不同介質(zhì)（酸、堿）中，其電極反同一電對在

18、不同介質(zhì)（酸、堿）中，其電極反應(yīng)和標(biāo)準(zhǔn)電極電勢不同。應(yīng)和標(biāo)準(zhǔn)電極電勢不同。 如如ClO3-/Cl-電極：電極： 在酸性溶液中電極反應(yīng)為：在酸性溶液中電極反應(yīng)為： ClO3- + 6H+ + 6e- = Cl- + 3H2O (ClO3-/Cl-）=1.451V 在堿性溶液中電極反應(yīng)為：在堿性溶液中電極反應(yīng)為： ClO3- + 3H2O + 6e- = Cl- + 6OH- （ClO3-/Cl-）=0.62V24（3） 大小反映物質(zhì)在水溶液中氧化大小反映物質(zhì)在水溶液中氧化-還原能力的相對強弱還原能力的相對強弱 (Zn2+/Zn）= -0.76 V (Cu2+/Cu）= 0.34V Cu2+的氧化

19、能力大于的氧化能力大于Zn2+ Zn的還原能力大于的還原能力大于Cu 大，氧化型的氧化能力強，是強氧化劑，還原型是大，氧化型的氧化能力強，是強氧化劑，還原型是 弱還原劑弱還原劑 小，還原型的還原能力強，是強還原劑，氧化型是小，還原型的還原能力強，是強還原劑，氧化型是弱氧化劑。弱氧化劑。25（4） 值是在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的水溶液中測定的，對非值是在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的水溶液中測定的，對非水溶液、高溫下固相及液相反應(yīng)不適用。水溶液、高溫下固相及液相反應(yīng)不適用。26對于任意給定電極，其電極反應(yīng)的通式為對于任意給定電極，其電極反應(yīng)的通式為aa（氧化態(tài)氧化態(tài)）+nene-=bb（還原態(tài)還原態(tài)）則，其電極電勢為：）則，

20、其電極電勢為：EE=EE+baccnFRT)()(ln還 原 態(tài)還 原 態(tài)氧 化 態(tài)氧 化 態(tài)vNernstNernst公式公式非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)電極電勢非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)電極電勢 非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下進行的氧化還原反應(yīng)，非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下進行的氧化還原反應(yīng)，溫度、溫度、濃濃度和壓力對電極電勢會產(chǎn)生影響，德國科學(xué)家度和壓力對電極電勢會產(chǎn)生影響，德國科學(xué)家NernstNernst推導(dǎo)出電極電勢與反應(yīng)溫度、濃度（壓力）、推導(dǎo)出電極電勢與反應(yīng)溫度、濃度（壓力）、溶液酸度之間的定量關(guān)系，即能斯特方程溶液酸度之間的定量關(guān)系，即能斯特方程。27EE=EE+badcOxcnV)(Re)(lg0592.0 Nernst方程說明，可利用改變反應(yīng)

21、物濃度的方方程說明，可利用改變反應(yīng)物濃度的方法，控制物質(zhì)的氧化還原能力法，控制物質(zhì)的氧化還原能力當(dāng)溫度為當(dāng)溫度為 298.15 K 時，將時，將 T、R、F 的量值代入能斯的量值代入能斯特特方程，可得方程，可得:28注意事項注意事項 ( ( 等同平衡常數(shù)表達式等同平衡常數(shù)表達式) )1 1、固體、純液體不出現(xiàn)在濃度項中、固體、純液體不出現(xiàn)在濃度項中2 2、氣體以其相對壓力代入濃度項、氣體以其相對壓力代入濃度項3 3、除氧化態(tài)、還原態(tài)外，還有其他物質(zhì)如：、除氧化態(tài)、還原態(tài)外，還有其他物質(zhì)如：H H+ + ，OHOH- -等參加的電極它們的相對濃度也要代入濃度項等參加的電極它們的相對濃度也要代入濃

22、度項4 4、若氧化態(tài)、還原態(tài)物質(zhì)反應(yīng)系數(shù)不為、若氧化態(tài)、還原態(tài)物質(zhì)反應(yīng)系數(shù)不為1 1，則能，則能斯特方程式中，相應(yīng)于該物質(zhì)的相對濃度項，應(yīng)斯特方程式中，相應(yīng)于該物質(zhì)的相對濃度項，應(yīng)以其相應(yīng)的反應(yīng)系數(shù)為指數(shù)的冪代入。以其相應(yīng)的反應(yīng)系數(shù)為指數(shù)的冪代入。29例例7-1 7-1 計算在計算在298.15K298.15K時，時，ZnZn2+2+的濃度為的濃度為0.001mol/L0.001mol/L時的時的ZnZn2+2+/Zn/Zn電極的電勢值。電極的電勢值。解：點擊反應(yīng)方程式為：解：點擊反應(yīng)方程式為：ZnZn2+2+(aq)+2e(aq)+2e- - Zn(s) Zn(s)查表得：查表得： E E(

23、Zn(Zn2+2+/Zn)=-0.76V/Zn)=-0.76V由能斯特方程式可得：由能斯特方程式可得：222lg2059. 0)/()/(ZnVZnZnEZnZnEVVV85. 0001. 0lg2059. 076. 030第三節(jié)第三節(jié) 電極電勢的應(yīng)用電極電勢的應(yīng)用一、判斷原電池的正、負極，計算原電池的電動勢一、判斷原電池的正、負極，計算原電池的電動勢二、比較氧化劑、還原劑的相對強弱二、比較氧化劑、還原劑的相對強弱三、判斷氧化三、判斷氧化還原反應(yīng)進行的方向還原反應(yīng)進行的方向四四、氧化、氧化還原反應(yīng)進行的程度還原反應(yīng)進行的程度31一、判斷原電池的正、負極，計算原電池一、判斷原電池的正、負極，計算

24、原電池的電動勢的電動勢 在原電池中，在原電池中，正極發(fā)生還原反應(yīng)，負極發(fā)生正極發(fā)生還原反應(yīng)，負極發(fā)生氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)，電極電勢較大的電極是原電池的正極，電極電勢較大的電極是原電池的正極，電極電勢較小的電極是原電池的負極。原電池的電極電勢較小的電極是原電池的負極。原電池的電動勢等于正極的電極電勢減去負極的電極電勢。電動勢等于正極的電極電勢減去負極的電極電勢。 E = + - - 32例如例如 Zn Zn2+2+/Zn/Zn、CuCu2+2+/Cu/Cu兩個點對組成原電池，假設(shè)體兩個點對組成原電池，假設(shè)體系處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。由于系處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。由于E E(Zn(Zn2+2+/Zn)=-0.76 V,

25、E/Zn)=-0.76 V, E（CuCu2+2+/Cu/Cu）=0.34 V,=0.34 V,所以所以ZnZn2+2+/Zn/Zn為原電池的負極，為原電池的負極，CuCu2+2+/Cu/Cu為原電池的正極。為原電池的正極。 aqCusZn2電池反應(yīng)：電池反應(yīng)： sCuaqZn2反應(yīng)方向為從左至右，該電池的電動勢：反應(yīng)方向為從左至右，該電池的電動勢：VVVEEE10. 176. 034. 033 大小反映物質(zhì)在水溶液中氧化大小反映物質(zhì)在水溶液中氧化-還原能力的相對強還原能力的相對強弱弱 越越大，大，電對中電對中氧化氧化態(tài)物質(zhì)態(tài)物質(zhì)的氧化能力強，的氧化能力強，而對而對應(yīng)的應(yīng)的還原還原態(tài)物質(zhì)的還原

26、能力越弱；態(tài)物質(zhì)的還原能力越弱； 越越小，小，電對中還原態(tài)物質(zhì)電對中還原態(tài)物質(zhì)的的還原還原能力強，能力強，而而對應(yīng)的氧化態(tài)物質(zhì)的氧化能力越弱。對應(yīng)的氧化態(tài)物質(zhì)的氧化能力越弱。二、比較氧化劑、還原劑的相對強弱二、比較氧化劑、還原劑的相對強弱34VVVVrV0)/HH( 76. 0)/ZnZn( 77. 0)/FeFe(07. 1)/BrB( 49. 1)/MnMnO(-,:2223224 還還原原能能力力大大小小排排列列下下列列物物質(zhì)質(zhì)的的氧氧化化根根據(jù)據(jù)下下列列電電極極電電勢勢值值如如強氧化劑對應(yīng)弱還原劑強氧化劑對應(yīng)弱還原劑強還原劑對應(yīng)弱氧化劑強還原劑對應(yīng)弱氧化劑 2324ZnHFeBrMnO

27、 222MnBrFeHZn氧化型物質(zhì)的氧化能力：氧化型物質(zhì)的氧化能力：還原型物質(zhì)的還原能力：還原型物質(zhì)的還原能力：35三、判斷氧化三、判斷氧化還原反應(yīng)進行的方向還原反應(yīng)進行的方向 氧化氧化還原反應(yīng)進行的方向與反應(yīng)物本性、濃度、溫度、還原反應(yīng)進行的方向與反應(yīng)物本性、濃度、溫度、介質(zhì)的酸度等因素有關(guān)，當(dāng)外界條件確定時，反應(yīng)方向只取介質(zhì)的酸度等因素有關(guān)，當(dāng)外界條件確定時，反應(yīng)方向只取決于氧化劑、還原劑的本性決于氧化劑、還原劑的本性氧化氧化還原反應(yīng)的方向表示為：還原反應(yīng)的方向表示為：強氧化劑強氧化劑1 + 強還原劑強還原劑2 = 弱還原劑弱還原劑1 + 弱氧化劑弱氧化劑2氧化還原反應(yīng)自發(fā)進行的趨勢：氧

28、化還原反應(yīng)自發(fā)進行的趨勢： 即：即：36例：判斷標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時，例：判斷標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時，Br2、 I2能否將能否將Fe2+氧化成氧化成Fe3+ )(54. 0/I(I77. 0/Fe(Fe06. 1/Brr(2232VVVB ） .FeBr/Fe(Fe/Brr(22232 化化能氧） B.FeI/Fe(Fe/I(I22232 化化不能氧） 37四、氧化四、氧化還原反應(yīng)進行的程度還原反應(yīng)進行的程度0592. 0lg0592. 0lgEnKnK或：氧化還原反應(yīng)進行的程度可以用反應(yīng)的平衡常數(shù)氧化還原反應(yīng)進行的程度可以用反應(yīng)的平衡常數(shù)來衡量。氧化還原反應(yīng)的平衡常數(shù)與原電池的標(biāo)準(zhǔn)來衡量。氧化還原反應(yīng)的平衡常數(shù)與原電

29、池的標(biāo)準(zhǔn)電動勢的關(guān)系為：電動勢的關(guān)系為：n ：氧化：氧化還原反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)還原反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)38 試估計試估計 298.15 K 時反應(yīng)：時反應(yīng)： 進行的程度。進行的程度。E(Zn2+/Zn)=-0.7621 V, E（Cu2+/Cu）=0.3394V解解：反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電動勢為：反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電動勢為： 2+2+Zn(s)+Cu(aq) Zn(aq)+Cu(s)0.3394V( 0.7621V)1.1015V 298.15 K 時反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)為：時反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)為： )/()/(22ZnZnCuCuE39 K 很大，說明反應(yīng)正向進行得很完全。若很大，說明反應(yīng)正向進行得很完全。若平衡

30、時平衡時 Zn2+ 濃度為濃度為 ，則，則 Cu2+ 濃度濃度僅為僅為 mol L-11.03815.9 10mol L40第第四四節(jié)節(jié) 金屬腐蝕金屬腐蝕與與防護防護41一、金屬的腐蝕一、金屬的腐蝕 42左邊家用燃氣灶的中心部位很容易生銹，而右邊的左邊家用燃氣灶的中心部位很容易生銹，而右邊的食品罐頭放在南極食品罐頭放在南極80多年了，卻很少生銹多年了，卻很少生銹升溫可加升溫可加快金屬腐快金屬腐蝕蝕43溫度對化學(xué)腐蝕的影響：溫度對化學(xué)腐蝕的影響： 升溫加快升溫加快金屬腐蝕金屬腐蝕降溫減慢降溫減慢金屬腐蝕金屬腐蝕4445海邊的鐵制品比較容易生銹，為什么？海邊的鐵制品比較容易生銹，為什么？原電池反原

31、電池反應(yīng)可加快應(yīng)可加快金屬腐蝕金屬腐蝕46化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的差異化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的差異鐵與酸反應(yīng)，鐵被腐蝕。鐵與酸反應(yīng)，鐵被腐蝕。腐蝕速率較慢。腐蝕速率較慢。鐵作負極被腐蝕鐵作負極被腐蝕腐蝕速率較快。腐蝕速率較快。47 原電池的形成條件原電池的形成條件:(1)活潑性不同的兩種金屬（或金屬與石活潑性不同的兩種金屬（或金屬與石墨）墨）構(gòu)成兩個電極構(gòu)成兩個電極(2)電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液(3)構(gòu)成閉合電路構(gòu)成閉合電路(4)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)48發(fā)生發(fā)生_反應(yīng)的是反應(yīng)的是_極（電極消耗）極（電極消耗），又稱又稱陽極陽極。 發(fā)生發(fā)生_反應(yīng)的是反應(yīng)的是_極（電極放出氣體極（電極放出

32、氣體或析出金屬）或析出金屬），又稱，又稱陰極陰極。原電池正負極的判斷原電池正負極的判斷根據(jù)金屬的活潑性判斷根據(jù)金屬的活潑性判斷根據(jù)電極反應(yīng)來判斷根據(jù)電極反應(yīng)來判斷活潑活潑金屬做金屬做_極極, 不活潑不活潑金屬金屬(或可導(dǎo)電的或可導(dǎo)電的非金屬）做非金屬）做_極極還原還原負負正正負負正正氧化氧化49鋼鐵的電化學(xué)腐蝕：鋼鐵的電化學(xué)腐蝕：CO2負極：，電極反應(yīng)式：負極：，電極反應(yīng)式：正極：，電極反應(yīng)式：正極：，電極反應(yīng)式：總反應(yīng)式：總反應(yīng)式：Fe - 2e- Fe2+2H+ + 2e- H2Fe + 2H+ Fe2+ + H2鐵鐵碳碳H2O + CO2 H2CO3H+ + HCO3-50負極：，電極反

33、應(yīng)式：負極：，電極反應(yīng)式：正極：，電極反應(yīng)式：正極：，電極反應(yīng)式：總反應(yīng)式：總反應(yīng)式：2Fe - 4e- 2Fe2+2H2O + O2 + 4e- 4 OH-2Fe+ 2H2O + O2 2 Fe(OH)2鐵鐵碳碳51注意：注意：（1）電化學(xué)腐蝕是通過構(gòu)成無數(shù)微小的原）電化學(xué)腐蝕是通過構(gòu)成無數(shù)微小的原電池而發(fā)生的，作為負極的較活潑金屬將不電池而發(fā)生的，作為負極的較活潑金屬將不斷被腐蝕。而不活潑的金屬（或非金屬或其斷被腐蝕。而不活潑的金屬（或非金屬或其它雜質(zhì)）則被保護。它雜質(zhì)）則被保護。（2）電化學(xué)腐蝕，只有當(dāng)金屬跟電解質(zhì)溶）電化學(xué)腐蝕，只有當(dāng)金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時，才會發(fā)生，并伴有微電流產(chǎn)生。

34、液接觸時，才會發(fā)生，并伴有微電流產(chǎn)生。（3）原電池反應(yīng)能加快金屬腐蝕原電池反應(yīng)能加快金屬腐蝕52兩者往往兩者往往同時同時發(fā)生，電化學(xué)腐蝕更普遍發(fā)生，電化學(xué)腐蝕更普遍相互相互聯(lián)系聯(lián)系較活潑較活潑金屬被氧化金屬被氧化金屬被氧化金屬被氧化本質(zhì)本質(zhì)有有微弱電流微弱電流產(chǎn)生產(chǎn)生無電流無電流產(chǎn)生產(chǎn)生現(xiàn)象現(xiàn)象不純不純金屬或合金金屬或合金跟跟電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液及及氧化劑氧化劑( (O2) )接觸接觸金屬跟具有氧化性金屬跟具有氧化性的物質(zhì)直接接觸的物質(zhì)直接接觸條件條件電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的比較化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的比較 531.金屬腐蝕的本質(zhì)：金屬腐蝕的本質(zhì)：金屬原子金屬原

35、子 金屬金屬_，發(fā)生，發(fā)生_反應(yīng)反應(yīng)氧化氧化失去失去 e-陽離子陽離子2.金屬腐蝕的分類金屬腐蝕的分類化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕電化腐蝕電化腐蝕酸性環(huán)境酸性環(huán)境中性或中性或弱酸弱酸性環(huán)境性環(huán)境（普遍）（普遍）小結(jié)：小結(jié)：54金屬腐蝕的危害金屬腐蝕的危害 金屬的腐蝕對國民經(jīng)濟帶來的損失是驚人的，金屬的腐蝕對國民經(jīng)濟帶來的損失是驚人的，據(jù)據(jù)70年代美國的一份統(tǒng)計報告，全世界每年由于腐年代美國的一份統(tǒng)計報告，全世界每年由于腐蝕而報廢的金屬設(shè)備和材料，約相當(dāng)于金屬年產(chǎn)量蝕而報廢的金屬設(shè)備和材料，約相當(dāng)于金屬年產(chǎn)量的的1/3，至于因設(shè)備腐蝕損壞而引起的停工減產(chǎn)、，至于因設(shè)備腐蝕損壞而引起的停工減產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量下降、污染環(huán)境、危害人體健康甚至造成產(chǎn)品質(zhì)量下降、污染環(huán)境、危害人體健康甚至造成嚴重事故的損失，就更無法估計了。當(dāng)前，世界各嚴重事故的損失，就更無法估計了。當(dāng)前，世界各國都有許多優(yōu)秀的科學(xué)家，從事金屬腐蝕理論及防國都有許多優(yōu)秀的科學(xué)家，從事金屬腐蝕理論及防護方法的研究工作。有志者可選擇這方面的課題研護方法的研究工作。有志者可選擇這方面的課題研究，一定會大有作為；一旦有新的突破，產(chǎn)生的經(jīng)究，一定會大有作為；一旦有新的突破，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益