電極電勢課件

1、 物理化學(xué)電子教案第十章 第十章電解與極化作用10.1 分解電壓10.3 電解時電極上的競爭反應(yīng)10.2 極化作用10.4 金屬的電化學(xué)腐蝕、防腐與金屬的鈍化10.5 化學(xué)電源*10.5 電有機合成簡介10.1 理論分解電壓理論分解電壓 使某電解質(zhì)溶液能連續(xù)不斷發(fā)生電解時所必須外加的最小電壓，在數(shù)值上等于該電解池作為可逆電池時的可逆電動勢( )()EE理論分解可逆分解電壓的測定 使用Pt電極電解HCl，加入中性鹽用來導(dǎo)電，實驗裝置如圖所示。 逐漸增加外加電壓，由安培計G和伏特計V分別測定線路中的電流強度I 和電壓E，畫出I-E曲線。電源分解電壓的測定陽極陰極PtVG 外加電壓很小時，幾乎無電流

2、通過，陰、陽極上無H2 (g) 和Cl2(g)放出。 隨著E的增大，電極表面產(chǎn)生少量氫氣和氯氣，但壓力低于大氣壓，無法逸出。E分分解解電流I電壓E123測定分解電壓時的電流-電壓曲線 所產(chǎn)生的氫氣和氯構(gòu)成了原電池，外加電壓必須克服這反電動勢，繼續(xù)增加電壓，I 有少許增加，如圖中1-2段分解電壓的測定 當外壓增至2-3段，氫氣和氯氣的壓力等于大氣壓力，呈氣泡逸出，反電動勢達極大值 Eb,max。 再增加電壓，使I 迅速增加。將直線外延至I = 0 處，得E(分解)值，這是使電解池不斷工作所必需外加的最小電壓，稱為分解電壓。E分分解解電流I電壓E123測定分解電壓時的電流-電壓曲線分解電壓的測定(

3、)()()EEEIR分解可逆不可逆 要使電解池順利地進行連續(xù)反應(yīng)，除了克服作為原電池時的可逆電動勢外，還要克服由于極化在陰、陽極上產(chǎn)生的超電勢 和 ，以及克服電池電阻所產(chǎn)生的電位降 。這三者的加和就稱為實際分解電壓。()陽()陰IR 顯然分解電壓的數(shù)值會隨著通入電流強度的增加而增加。實際分解電壓()()()E不可逆陽陰極化（polarization） 當電極上無電流通過時，電極處于平衡狀態(tài)，這時的電極電勢分別稱為陽極可逆(平衡)電勢和陰極可逆(平衡)電勢可逆可逆,（陽）（陰） 在有電流通過時，隨著電極上電流密度的增加，電極實際分解電勢值對平衡值的偏離也愈來愈大，這種對可逆平衡電勢的偏離稱為電極

4、的極化。10.2 極化作用 根據(jù)極化產(chǎn)生的不同原因，通常把極化大致分為兩類：濃差極化和電化學(xué)極化。 （1）濃差極化 在電解過程中，電極附近某離子濃度由于電極反應(yīng)而發(fā)生變化，本體溶液中離子擴散的速度又趕不上彌補這個變化，就導(dǎo)致電極附近溶液的濃度與本體溶液間有一個濃度梯度，這種濃度差別引起的電極電勢的改變稱為濃差極化。10.2 極化作用 用攪拌和升溫的方法可以減少濃差極化 也可以利用滴汞電極上的濃差極化進行極譜分析。 例如電解一定濃度的硝酸銀溶液10.2 極化作用+AgAg ()eAg(s)m 陰極反應(yīng)+Ag |AgAg1lnRTFa可逆電解時Ag |AgeAg1lnRTFa不可逆，陰陰可逆不可逆

5、（）AgeAglnaRTFa，Ae,Aggaa陽極上有類似的情況，但可逆不可逆（2）電化學(xué)極化 電極反應(yīng)總是分若干步進行，若其中一步反應(yīng)速率較慢，需要較高的活化能10.2 極化作用 為了使電極反應(yīng)順利進行所額外施加的電壓稱為電化學(xué)超電勢（亦稱為活化超電勢)這種極化現(xiàn)象稱為電化學(xué)極化。 為了使超電勢都是正值，把陰極超電勢 和陽極超電勢 分別定義為： 陰陽 陽極上由于超電勢使電極電勢變大，陰極上由于超電勢使電極電勢變小。 ()陰陰可逆不可逆超電勢()陽陽不可逆可逆 在某一電流密度下，實際發(fā)生電解的電極電勢 與可逆電極電勢 之間的差值稱為超電勢。不可逆可逆影響超電勢的因素影響超電勢的因素 電極材料、

6、電極表面狀態(tài)、電流密度、電解電極材料、電極表面狀態(tài)、電流密度、電解質(zhì)的性質(zhì)、濃度及溶液中的雜質(zhì)等，因此超電勢質(zhì)的性質(zhì)、濃度及溶液中的雜質(zhì)等，因此超電勢的測定重現(xiàn)性不好。的測定重現(xiàn)性不好。 一般地一般地: 金屬析出超電勢較小，而析出氣體金屬析出超電勢較小，而析出氣體,特別是特別是H2和和O2的超電勢較大。的超電勢較大。超電勢的測定極化曲線（polarization curve） 超電勢或電極電勢與電流密度之間的關(guān)系曲線稱為極化曲線，極化曲線的形狀和變化規(guī)律反映了電化學(xué)過程的動力學(xué)特征。(1)電解池中兩電極的極化曲線 隨著電流密度的增大，兩電極上的超電勢也增大陰極析出電勢變小由于極化使外加的電壓增

7、加，額外消耗了電能。陽極析出電勢變大電解池中兩電極的極化曲線E可逆可逆陰陰E可逆可逆+E不可逆不可逆陽陽陰極曲線陰極曲線陽極曲線陽極曲線j(電流密度)電極電勢電極電勢 極化曲線（polarization curve）極化曲線（polarization curve）(2) 原電池中兩電極的極化曲線 原電池中，負極是陽極，正極是陰極。 利用這種極化降低金屬的電化腐蝕速度。 隨著電流密度的增加，陽極析出電勢變大，陰極析出電勢變小。 由于極化，使原電池的作功能力下降。極化曲線（polarization curve）電解池中兩電極的極化曲線電解池中兩電極的極化曲線j(電流密度)E可逆可逆E可逆可逆 -

8、-E不可逆不可逆陰陰陽陽負極曲線正極曲線電極電勢電極電勢 電解質(zhì)溶液通常用水作溶劑，在電解過程中， 在陰極會與金屬離子競爭還原。+H 利用氫在電極上的超電勢，可以使比氫活潑的金屬先在陰極析出，這在電鍍工業(yè)上是很重要的。 例如，只有控制溶液的pH，利用氫氣的析出有超電勢，才使得鍍Zn，Sn，Ni，Cr等工藝成為現(xiàn)實。氫超電勢 金屬在電極上析出時超電勢很小，通?？珊雎圆挥嫛６鴼怏w，特別是氫氣和氧氣，超電勢值較大。 從氫氣在幾種電極上的超電勢，在石墨和汞等材料上，超電勢很大，而在金屬Pt，特別是鍍了鉑黑的鉑電極上，超電勢很小。 影響超電勢的因素很多，如電極材料、電極表面狀態(tài)、電流密度、溫度、電解質(zhì)的

9、性質(zhì)、濃度及溶液中的雜質(zhì)等。氫在幾種電極上的超電勢 所以標準氫電極中的鉑電極要鍍上鉑黑。氫在幾種電極上的超電勢Tafel 公式（Tafels equation） 早在1905年，Tafel 發(fā)現(xiàn)，對于一些常見的電極反應(yīng)，超電勢與電流密度之間在一定范圍內(nèi)存在如下的定量關(guān)系：lnabj式中 j 是電流密度， 是單位電流密度時的超電勢值，與電極材料、表面狀態(tài)、溶液組成和溫度等因素有關(guān)， 是超電勢值的決定因素。ab在常溫下一般等于0.050 V 在電解池中在電解池中, 其外加電壓達到分解電壓的其外加電壓達到分解電壓的數(shù)值數(shù)值, 反應(yīng)就開始進行反應(yīng)就開始進行; 相應(yīng)電極只要電極相應(yīng)電極只要電極電勢達到離

10、子析出電勢電勢達到離子析出電勢, 電極反應(yīng)就進行電極反應(yīng)就進行, 這就涉及到離子析出次序問題。這就涉及到離子析出次序問題。10.3 電解時電極上的競爭反應(yīng)陰極上的反應(yīng)z+z+z+M|MM|MM1lnRTzFa 判斷在陰極上首先析出何種物質(zhì)，應(yīng)把可能發(fā)生還原物質(zhì)的電極電勢計算出來，同時考慮它的超電勢。電極電勢最大的首先在陰極析出。電解時陰極上發(fā)生還原反應(yīng)。 發(fā)生還原的物質(zhì)通常有(1)金屬離子，(2)氫離子（中性水溶液中 ）。+7H10a2+H |HHH1lnRTFa 10.3 電解時電極上的競爭反應(yīng)10.3 電解時電極上的競爭反應(yīng) 陽極上的反應(yīng)zzzA|AA|AAl()nRTazF陽 判斷在陽極

11、上首先發(fā)生什么反應(yīng)，應(yīng)把可能發(fā)生氧化物質(zhì)的電極電勢計算出來，同時要考慮它的超電勢。電極電勢最小的首先在陽極氧化。電解時陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)。發(fā)生氧化的物質(zhì)有：（2）陽極本身發(fā)生氧化（1）陰離子，如 等Cl ,OH,E陽極 析出陰極 析出分解分解電壓 電解水溶液時，因 或 的析出，會改變 或 的濃度，計算電極電勢時應(yīng)把這個因素考慮進去+H2OOH2H 確定了陽極、陰極析出的物質(zhì)后，將兩者的析出電勢相減，就得到了實際分解電壓。 因為電解池中陽極是正極，電極電勢較高，所以用陽極析出電勢減去陰極析出電勢。1. 金屬的析出與氫的超電勢金屬的析出與氫的超電勢 首先討論電解含有金屬離子首先討論電解含有金屬離子

12、 Mz+ 的水溶液時的水溶液時, Mz+與與H+何者優(yōu)先還原？何者優(yōu)先還原？在陰極上在陰極上:M(s)ze(aq)Mz (g)He2(aq)2H2 陰極上析出金屬時陰極上析出金屬時, 超電勢一般較小超電勢一般較小, 常忽略不常忽略不計計, 即即陰陰 = 0.超超陰陰超超陰陰，平平陰陰，析析 azFRT1ln析出電勢為析出電勢為: 氫析出超電勢較大氫析出超電勢較大, 且在不同金屬上超電勢不且在不同金屬上超電勢不同同, 不能忽略不能忽略. 由于超電勢存在由于超電勢存在, 氫析出電勢向負向氫析出電勢向負向移動移動.例例1 電解電解 AgNO3(a = 1) 水溶液水溶液.)(H21e)10(H27-

13、pa Ag(s)e1)(Ag aV799. 0Ag,Ag 析析解解: 在陰極上析出反應(yīng)在陰極上析出反應(yīng): 已知已知, 陰極上離子的析出電勢愈高陰極上離子的析出電勢愈高, 氧化態(tài)易被氧化態(tài)易被還原為還原態(tài)還原為還原態(tài). 因此在陰極上因此在陰極上, 即使不考慮氫超電勢即使不考慮氫超電勢, Ag+也比也比H+易析出易析出; 若考慮氫超電勢若考慮氫超電勢, H2析出更困難析出更困難.22H,H414. 0 V析析 例例2 電解電解 CdSO4(a = 1) 水溶液水溶液, 氫在金屬氫在金屬Cd析出超電勢為析出超電勢為0.48V.)(H21e)10(H27-pa Cd(s)2e1)(Cd2 aV403.

14、 0CdCd ，析析解解: 在陰極上析出反應(yīng)在陰極上析出反應(yīng): 可見可見,由于氫超電勢的存在由于氫超電勢的存在,H2析出困難的多析出困難的多;即使在即使在 pH = 4 的溶液的溶液, H2析出也在析出也在Cd之后之后,此時此時: 可見可見, 由于氫超電勢存在由于氫超電勢存在, 使得電動次序在使得電動次序在H 之之前的活潑金屬能優(yōu)先析出前的活潑金屬能優(yōu)先析出; 甚至甚至Na+在汞陰極上也會在汞陰極上也會生成鈉汞齊生成鈉汞齊, 不會放出不會放出H2.V7166. 02366. 022HH ，析析22HH414. 0 V，析析V894.0 當溶液存在多種金屬離子當溶液存在多種金屬離子, 可根據(jù)它們

15、析出電可根據(jù)它們析出電勢的不同用電解沉積的辦法將其分離勢的不同用電解沉積的辦法將其分離, 析出電勢越析出電勢越正的金屬最先被分離出來正的金屬最先被分離出來.分離條件分離條件:2. 金屬離子的分離金屬離子的分離 為了使分離效果較好，后一種離子反應(yīng)時，前為了使分離效果較好，后一種離子反應(yīng)時，前一種離子的活度應(yīng)減少到一種離子的活度應(yīng)減少到 以下，這樣要求兩種以下，這樣要求兩種離子的析出電勢相差一定的數(shù)值。離子的析出電勢相差一定的數(shù)值。7107ln10RTzF 1 0.41V 2 0.21V 3 0.14Vzzz當 若若Cu2+濃度降為濃度降為1/100時時, 電極電勢降為電極電勢降為0.06V. 若

16、電極電勢降低若電極電勢降低0.2V時時, Cu2+濃度約為濃度約為10-7, 可以認可以認為為Cu2+已全部沉積出來已全部沉積出來, 達到分離的目的達到分離的目的.電勢下降為電勢下降為:VFRT03. 01 . 0ln2CuCu ，析析，析析 2CuCuCu1 . 01ln2aFRT ，析，析 隨著隨著Cu的析出的析出, Cu2+濃度逐漸降低濃度逐漸降低, 電極電勢電極電勢逐漸向負向變化逐漸向負向變化, 當當Cu2+濃度降為原來的十分之一濃度降為原來的十分之一時時, 其析出電勢為其析出電勢為: 例如例如:用電沉積分離含有用電沉積分離含有Cu2+ 和其它金屬離子和其它金屬離子的溶液的溶液, 假定

17、假定Cu2+先析出先析出:析出電勢為析出電勢為: 2CuCuCu1ln2aFRT ，析析 例例3 25時用銅電極電解分別含有時用銅電極電解分別含有0.1molkg-1的的 CuSO4和和ZnSO4溶液溶液, 當電流密度為當電流密度為 0.01Acm-2時時H2在金屬在金屬Cu上的超電勢為上的超電勢為0.584V. 在陰極上析出物質(zhì)的順序是什么在陰極上析出物質(zhì)的順序是什么?解解: 若不考慮若不考慮 Cu 和和 Zn析出超電勢時析出超電勢時:VaFRT3074. 01ln222CuCu/CuCu ，析析 當當Zn開始在陰極上析出時開始在陰極上析出時, 溶液中溶液中Cu2+濃濃度為多少度為多少?(已

18、知已知 ).,337. 0Cu/Cu2V V7628. 0/ZnZn2 VaFRT7924. 01ln222ZnZn/ZnZn ，析析，析析，析析，析析2HZnCu 因此因此:222HHH/HH1ln aFRT，析析V9980. 0584. 0101ln9650015.298314. 87 22CuCu/Cu1ln27924. 0aFRT 陰陰 當當Zn開始在陰極上析出時開始在陰極上析出時, 陰極電勢降為陰極電勢降為 0.7924V.則溶液中則溶液中Cu2+濃度為濃度為:39Cu1030. 62 a 2Cu1ln2337. 0aFRT 例例4 25時用鉑電極電解分別含有時用鉑電極電解分別含有0

19、.1molkg-1的的 CuSO4、ZnSO4和溶和溶H2SO4液液(1)電解時那種物質(zhì)先析出，初始電壓是多少？電解時那種物質(zhì)先析出，初始電壓是多少？ (2)當?shù)诙N金屬析出時，電壓應(yīng)為多少？此時當?shù)诙N金屬析出時，電壓應(yīng)為多少？此時溶液中第一種金屬的殘余濃度是多少？溶液中第一種金屬的殘余濃度是多少？ ,337. 0Cu/Cu2V V7628. 0/ZnZn2 (3) 當電壓加到多大時，當電壓加到多大時，H2開始析出？開始析出？已知已知H2在在Cu上的超電勢為上的超電勢為1V,在在Zn上的超電勢上的超電勢為為1.3V, 在在 Pt上的超電勢可忽略不計。上的超電勢可忽略不計。 解：電極反應(yīng)：解：

20、電極反應(yīng)：陰極：陰極： 陽極：陽極： H2O 2H+ + O2 + 2e- = 1.187V比較上述陰極反應(yīng)，比較上述陰極反應(yīng)，Cu先析出先析出假設(shè)假設(shè)H2在在Cu上的超電勢為上的超電勢為1V, (H+/H2)= 1.041VCu2+ + 2e- Cu = 0.307 VZn2+ + 2e- Zn = - 0.792 V2H+ + 2e- H2 = - 0.041 VE分解分解 = +- = 1.187V 0.307V= 0.880 V Zn將接著析出，當將接著析出，當Zn析出時析出時- = Zn= 0.792 VCu2+的濃度：的濃度： 此時溶液中的此時溶液中的H+ 的濃度為的濃度為 0.4

21、 mol.dm-3。 陽極陽極H+的濃度為的濃度為0.6 mol.dm-3，+ = 1.216V E分解分解 = 2.557V當當H2在在Zn上析出時，上析出時，= 1.3V , (H2)= 1.341V+=？ H2O 2H+ + O2 + 2e-221O22H /OH ln()=1.205V2pRTaFp1.997V U V341. 1ln2 22ZnZnHZnaFRT dm mol1079. 2 -320ZnZn22ac析析析析,2,1 共沉積條件為共沉積條件為:或或2221111ln1ln azFRTazFRT下幾種情況金屬離子可共同析出下幾種情況金屬離子可共同析出: 不同不同,1與與2

22、相差較大相差較大, 而使而使21 、析析析析, 2, 1 相差不大相差不大,都很小都很小;21 、 調(diào)節(jié)兩種離子活度調(diào)節(jié)兩種離子活度 a1與與 a2進行補償進行補償, 如如Cd與與Cu, Zn與與Cu,相差很大相差很大,也不同也不同, 但當加入但當加入KCN時時, 由于都生成絡(luò)合物由于都生成絡(luò)合物,使得析出電勢十分接使得析出電勢十分接近而同時析出近而同時析出,這就是電鍍合金的基本原理這就是電鍍合金的基本原理.3. 金屬離子的共沉積金屬離子的共沉積陽極過程有下幾種情況陽極過程有下幾種情況: 陽極發(fā)生的是氧化反應(yīng)陽極發(fā)生的是氧化反應(yīng), 一般析出電勢愈低的一般析出電勢愈低的離子愈易在陽極放電而氧化離

23、子愈易在陽極放電而氧化. 若陽極材料為若陽極材料為Zn、Cu等活潑金屬等活潑金屬. 則電解時則電解時既可能是陽極溶解既可能是陽極溶解, 又可能是又可能是OH- -等負離子放電等負離子放電; 當當然那一個反應(yīng)放電電勢低然那一個反應(yīng)放電電勢低, 那一個優(yōu)先放電那一個優(yōu)先放電. 一般含氧酸根離子一般含氧酸根離子 , 因析出電因析出電勢較高勢較高, 在水溶液中不可能在陽極上放電在水溶液中不可能在陽極上放電 . 33424NOPOSO、 若陽極材料為若陽極材料為Pt等惰性金屬等惰性金屬, 電解時只能是電解時只能是負離子放電負離子放電, 即即Cl- -、Br- -、 I- -、OH- -被氧化為被氧化為C

24、l2、Br2、I2 和和O2 .4. 陽極反應(yīng)陽極反應(yīng)例例5 用用Cu電極電解電極電解1molkg-1的的CuSO4水溶液水溶液. e21)(CuCu(s)2aV337. 0Cu,Cu 溶溶解解解解: 金屬金屬Cu的溶解電勢的溶解電勢:O2析出電勢為析出電勢為: eOH)(O21)10(2OH227-pa222OOHO,Oln aFRT析析2O710lg05915. 0401. 0 2O815. 0 V 因此在陽極上因此在陽極上, 即使不考慮即使不考慮O2析出超電勢析出超電勢, 也首也首先發(fā)生的是先發(fā)生的是Cu的溶解的溶解; 而不是而不是O2析出析出. 陰極產(chǎn)品：電鍍、金屬提純、保護、產(chǎn)品的美

25、化（包括金屬、塑料）和制備 及有機物的還原產(chǎn)物等2H 陽極產(chǎn)品：鋁合金的氧化和著色、制備氧氣、雙氧水、氯氣以及有機物的氧化產(chǎn)物等。 常見的電解制備有氯堿工業(yè)、由丙烯腈制乙二腈、用硝基苯制苯胺等。電解的應(yīng)用1、通過調(diào)節(jié)電極電勢方便并顯著地、通過調(diào)節(jié)電極電勢方便并顯著地 改變反應(yīng)速度改變反應(yīng)速度 . 2、較易控制電極反應(yīng)方向、較易控制電極反應(yīng)方向 . 3、電極反應(yīng)一般在常溫常壓下進行、電極反應(yīng)一般在常溫常壓下進行 .電化學(xué)方法的主要優(yōu)點電化學(xué)方法的主要優(yōu)點 4、反應(yīng)所用氧化劑或還原劑為電子，環(huán)境污染、反應(yīng)所用氧化劑或還原劑為電子，環(huán)境污染少少. 10.4 金屬的電化學(xué)腐蝕、防腐與金屬的鈍化金屬腐蝕

26、分兩類：（1）化學(xué)腐蝕 金屬表面與介質(zhì)如氣體或非電解質(zhì)液體等因發(fā)生化學(xué)作用而引起的腐蝕，稱為化學(xué)腐蝕。化學(xué)腐蝕作用進行時無電流產(chǎn)生。（2）電化學(xué)腐蝕 金屬表面與介質(zhì)如潮濕空氣或電解質(zhì)溶液等，因形成微電池，金屬作為陽極發(fā)生氧化而使金屬發(fā)生腐蝕。這種由于電化學(xué)作用引起的腐蝕稱為電化學(xué)腐蝕。 將含有雜質(zhì)的粗鋅放入稀硫酸中，腐蝕速度比純鋅快既有化學(xué)腐蝕,又有電化學(xué)腐蝕Zn雜質(zhì)雜質(zhì)2H (氣泡）24H SO金屬的電化學(xué)腐蝕銅板上的鐵鉚釘為什么特別容易生銹？ 暴露在空氣中，表面被潮濕空氣或雨水浸潤，空氣中的 和海邊空氣中的NaCl溶解其中，形成電解質(zhì)溶液，這樣組成了原電池22CO ,SO銅作陰極，鐵作陽極

27、所以鐵很快腐蝕形成鐵銹。CuCuFe+H+H- -2e2e2H O2H O2CO2SO2O2O2+Fe電化學(xué)腐蝕示意圖22H H O或鐵銹的組成鐵在酸性介質(zhì)中只能氧化成二價鐵：2+Fe(s)Fe2e 二價鐵被空氣中的氧氣氧化成三價鐵，三價鐵在水溶液中生成 沉淀， 又可能部分失水生成 3Fe(OH)3Fe(OH)23Fe O 所以鐵銹是一個由 等化合物組成的疏松的混雜物質(zhì)。2+3+323Fe ,Fe ,Fe(OH) ,Fe O腐蝕時陰極上的反應(yīng)(1)析氫腐蝕酸性介質(zhì)中 在陰極上還原成氫氣析出。+H2+H+22H12HeH (g) (H |H )lnaRTFa 設(shè) +27HH1, 10aa+2(H

28、 |H )0.413 V鐵陽極氧化，當 時認為已經(jīng)發(fā)生腐蝕，2+6(Fe )10a2+2+61(Fe |Fe)(Fe |Fe)ln100.617VRTzF這時組成原電池的電動勢為，是自發(fā)電池。0.204V 如果既有酸性介質(zhì)，又有氧氣存在，在陰極上發(fā)生消耗氧的還原反應(yīng)： 這時與 (-0.617V)陽極組成原電池的電動勢為2+(Fe |Fe)E1.433 V（2）耗氧腐蝕+2+2O27H 1, 10 , (O |H O,H )0.816Vaa設(shè)則 +22O (g)+4H4e2H O1.229 V+2+224OH1(O |H O,H )ln4RTFa a顯然耗氧腐蝕比析氫腐蝕嚴重得多。金屬的防腐（1

29、 1）非金屬防腐）非金屬防腐 在金屬表面涂上油漆、搪瓷、在金屬表面涂上油漆、搪瓷、塑料、瀝青塑料、瀝青以及高分子材料以及高分子材料等，等，構(gòu)成一個保護層，構(gòu)成一個保護層，將金屬與腐蝕介質(zhì)隔開，將金屬與腐蝕介質(zhì)隔開，起保護作用。起保護作用。（2 2）金屬保護層）金屬保護層 在被保護的金屬上鍍另一種金屬在被保護的金屬上鍍另一種金屬或合金。例如在黑色金屬上可鍍鋅、錫、銅、鉻、鎳或合金。例如在黑色金屬上可鍍鋅、錫、銅、鉻、鎳等。在銅制品上可鍍鎳、銀、金等。等。在銅制品上可鍍鎳、銀、金等。 金屬的腐蝕是一個嚴重的問題金屬的腐蝕是一個嚴重的問題, 每年都有大量的金屬遭每年都有大量的金屬遭到不同程度的腐蝕到

30、不同程度的腐蝕, 使得機器、設(shè)備、輪船、車輛等金屬制使得機器、設(shè)備、輪船、車輛等金屬制品的使用壽命大大縮短。常用的金屬防腐方法有品的使用壽命大大縮短。常用的金屬防腐方法有: 在金屬的保護層分為兩種在金屬的保護層分為兩種, 即陽極保護層和陰極保護即陽極保護層和陰極保護層層. 屬于前一種的是鍍上去的金屬比被保護的金屬具有較屬于前一種的是鍍上去的金屬比被保護的金屬具有較負的電極勢負的電極勢. 例如將鋅鍍于鐵上例如將鋅鍍于鐵上(鋅為陽極、鐵為陰極鋅為陽極、鐵為陰極), 后后者是鍍上去的金屬有較正的電極勢者是鍍上去的金屬有較正的電極勢, 如把錫鍍在鐵上如把錫鍍在鐵上(此時此時錫為陰極、鐵為陽極錫為陰極、

31、鐵為陽極). 當保護層完整時當保護層完整時, 上述兩類保護層沒有原則性區(qū)別上述兩類保護層沒有原則性區(qū)別. 但但當保護層受到損壞而變得不完整時當保護層受到損壞而變得不完整時, 情況就不同了情況就不同了. 陰極保護層失去了保護作用陰極保護層失去了保護作用, 它和被保護的金屬形成了它和被保護的金屬形成了原電池原電池, 由于被保護的金屬是陽極由于被保護的金屬是陽極, 因為陽極要氧化因為陽極要氧化, 所以保所以保護層的存在反而加速了腐蝕護層的存在反而加速了腐蝕. 但陽極保護層則不然但陽極保護層則不然, 即使保即使保護層被破壞護層被破壞, 由于被保護的金屬是陰極由于被保護的金屬是陰極, 所以受腐蝕的是保所

32、以受腐蝕的是保護層本身護層本身, 而被保護的金屬則不受腐蝕而被保護的金屬則不受腐蝕.金屬的防腐（3）電化學(xué)保護 1保護器保護 將被保護的金屬如鐵作陰極，較活潑的金屬如Zn作犧牲性陽極。陽極腐蝕后定期更換。又稱犧性陽極保護法。例如在海上航行的輪船船體常犧性陽極保護法。例如在海上航行的輪船船體常鑲上鋅塊鑲上鋅塊, 在海水中形成原電池在海水中形成原電池, 以保護船體。以保護船體。 2陰極電保護 外加電源組成一個電解池，將被保護金屬作陰極，廢金屬作陽極。3陽極電保護 用外電源，將被保護金屬接陽極，在一定的介質(zhì)和外電壓作用下，使陽極鈍化。（4）加緩蝕劑 在可能組成原電池的系統(tǒng)中加緩蝕劑，在可能組成原電池

33、的系統(tǒng)中加緩蝕劑，改變介質(zhì)的性質(zhì)。如改變介質(zhì)的性質(zhì)。如許多有機化合物許多有機化合物, , 如胺類、吡啶、喹啉、如胺類、吡啶、喹啉、硫脲等能被金屬表面所吸附硫脲等能被金屬表面所吸附, , 可以使陽極或陰極更加極化可以使陽極或陰極更加極化, , 大大大降低陽極或陰極的反應(yīng)速率大降低陽極或陰極的反應(yīng)速率, ,緩解金屬的腐蝕緩解金屬的腐蝕, , 這些物質(zhì)叫這些物質(zhì)叫做緩蝕劑。做緩蝕劑。（5）制成耐蝕合金 在煉制金屬時加入其它組分，提高耐在煉制金屬時加入其它組分，提高耐蝕能力。如在煉鋼時加入蝕能力。如在煉鋼時加入Mn，Cr等元素制成不銹鋼。等元素制成不銹鋼。（6）金屬的鈍化金屬的鈍化 鐵易溶于稀硝酸鐵易溶于稀硝酸, 但不溶于濃硝酸但不溶于濃硝酸. 把鐵預(yù)先放在濃硝把鐵預(yù)先放在濃硝酸中浸過后酸中浸過后, 即使再把它放在稀硝酸中即使再把它放在稀硝酸中, 其腐蝕速率也比原其腐蝕速率也比原來未處理前有顯著的下降甚至不溶解來未處理前有顯著的下降甚至不溶解.這種現(xiàn)象叫做化學(xué)鈍這種現(xiàn)象叫做化學(xué)鈍化化.10.5 化學(xué)電源化學(xué)電源分類一次電池 電池中的反應(yīng)物質(zhì)進行一次電化學(xué)反應(yīng)放電之后，就不能再次利用，如干電池、紐扣電池。這種電池造成嚴重的材料浪費和環(huán)境污染。金屬封頂蓋封口紙頸圈紙金屬外殼絕緣紙筒電芯紙托底紙金屬底