第4章 電化學(xué)與金屬腐蝕-2016

1、電化學(xué)與金屬腐蝕電化學(xué)與金屬腐蝕第第4章章氧化還原的基本概念氧化還原的基本概念1. 氧化氧化與與還原還原 得失氧得失氧化合價升降化合價升降得失得失電子電子 氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)電子傳遞反應(yīng)；電子傳遞反應(yīng)； 氧化半反應(yīng)與還原半反應(yīng)氧化半反應(yīng)與還原半反應(yīng)-eOx eRednn氧化型還原型氧化型還原型2. 氧化還原電對：氧化態(tài)氧化還原電對：氧化態(tài)/還原態(tài)、還原態(tài)、Ox/Red 如：如：Cu2+/Cu、MnO4-/Mn2+、MnO4-/MnO2 MnO2/Mn2+、Fe3+/Fe2+、Fe2+/Fe3. 氧化數(shù)氧化數(shù)中學(xué)的化合價中學(xué)的化合價 平均氧化數(shù)、分?jǐn)?shù)氧化數(shù)平均氧化數(shù)、分?jǐn)?shù)氧化數(shù)22334

2、S O S : 28 Fe O Fe: 3+7-4MnO7+MnXVolta電池的構(gòu)造電池的構(gòu)造Cu-Zn原電池裝置原電池裝置4.1 原電池原電池2+2+-1rmZn(s)Cu(aq)Zn(aq)Cu(s)218.7kJ molH 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能鹽橋的作用鹽橋的作用：補(bǔ)充電荷、補(bǔ)充電荷、維持電荷平衡。鹽橋是維持電荷平衡。鹽橋是一倒插的一倒插的U型管型管,內(nèi)含內(nèi)含KCl或或KNO3溶液，可用瓊脂溶液，可用瓊脂溶膠或多孔塞保護(hù)，使溶膠或多孔塞保護(hù)，使KCl或或KNO3溶液不會自溶液不會自動流出。動流出。鋅極：氧化反應(yīng)，負(fù)極鋅極：氧化反應(yīng)，負(fù)極銅極：

3、還原反應(yīng)，正極銅極：還原反應(yīng)，正極2+-Zn(s)=Zn(aq)2e2+-Cu(aq)2eCu(s)一、原電池一、原電池(1) 半電池半電池電極；半電池反應(yīng)電極；半電池反應(yīng)電極反應(yīng)電極反應(yīng)電池反應(yīng)：電池反應(yīng)： Zn(s) + Cu2+(aq) = Zn2+(aq) + Cu(s) (2) 半反應(yīng)（電極反應(yīng)）涉及同一元素的氧化態(tài)和半反應(yīng)（電極反應(yīng)）涉及同一元素的氧化態(tài)和還原態(tài)還原態(tài)(需配平需配平)a(氧化態(tài)氧化態(tài)) + neb( (還原態(tài)還原態(tài)) )式中式中n是所寫電極反應(yīng)中電子的化學(xué)計(jì)量數(shù)是所寫電極反應(yīng)中電子的化學(xué)計(jì)量數(shù) (3) 兩個兩個氧化還原電對氧化還原電對：不表示電極液的組成：不表示電極

4、液的組成負(fù)極負(fù)極“”在左邊，正極在左邊，正極“”在右邊在右邊物相界面用物相界面用“ ”，鹽橋用鹽橋用“ ”表示表示同相不同物種用同相不同物種用“，”分開，溶液、氣體要分開，溶液、氣體要注明注明ci，pi 液相中的多種離子及氣體需使用惰性電極液相中的多種離子及氣體需使用惰性電極2121( )Zn Zn (1.0mol L ) Cu (1.0mol L ) Cu( )金屬電極如金屬電極如 Cu、Zn、Ag惰性電極如惰性電極如 Pt、石墨棒石墨棒113212L2.0mol2ClL0.1mol2Fe 101325PaClL1.0mol2Fe 如：如：Pt|H2(p)|H+(c)Pt,H2(p)|H+(

5、c) 、Pt|Fe3+(c)，F(xiàn)e2+(c)、Ag|AgCl|Cl-(c)例例3：將下列反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池并寫出原電池符號：將下列反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池并寫出原電池符號213112 ( )Pt Fe1.0mol L , Fe0.1mol L Cl2.0mol LCl 101325Pa Pt( )為何負(fù)極導(dǎo)體不用為何負(fù)極導(dǎo)體不用Fe？電極類型電極類型l第一類電極第一類電極：金屬電極和氣體電極：金屬電極和氣體電極 l第二類電極第二類電極：難溶鹽和難溶氧化物電極：難溶鹽和難溶氧化物電極l第三類電極第三類電極：氧化還原電極氧化還原電極電極組成電極組成電極反應(yīng)電極反應(yīng)金屬電極金屬電極Ag(s) | Ag+ (c

6、)Ag+(c+) + e Ag(s)氣體電極氣體電極Pt(s) |Cl2(p) | Cl- (c)Cl2(p) + 2e 2Cl-(c-)難溶鹽電極難溶鹽電極Ag(s)| AgCl(s)| Cl- (c)AgCl(s) + e Ag(s) + Cl-(c-)氧化還原電極氧化還原電極Pt(s) | Sn4+(c1) ,Sn2+(c2)Sn4+(c1) + 2e Sn2 +(c1) 二、原電池的熱力學(xué)二、原電池的熱力學(xué)1.電池反應(yīng)的電池反應(yīng)的rGm與電動勢與電動勢E的關(guān)系的關(guān)系 對電動勢為對電動勢為E的電池反應(yīng)：的電池反應(yīng)： Cu2+ZnZn2+Cu 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓和標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)，根

7、據(jù)標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓和標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)，可求得可求得(298.15K時時)：任一自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可以組成一個原電池。任一自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可以組成一個原電池。電池的電動勢電池的電動勢E0，對外輸出電功，電池反應(yīng)自發(fā)，對外輸出電功，電池反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行；那么進(jìn)行；那么E和和 rGm的關(guān)系？的關(guān)系？-1rm-1rm217.2 kJ mol212.69 kJ molHG rGm= wmax = -QE = -nFErGm= -nFE由于由于rGm是系統(tǒng)可用來做非體積功的那部分能量是系統(tǒng)可用來做非體積功的那部分能量 ,rm G nFE 標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下：標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下：1.電池反應(yīng)的電池反應(yīng)的rGm與電動勢與電

8、動勢E的關(guān)系的關(guān)系 電動勢電動勢(V)法拉第常數(shù)，法拉第常數(shù)，1mol電子電子電量。電量。F=NAe=96485 Cmol-1電池反應(yīng)中電池反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量的物質(zhì)的量2. 電池反應(yīng)的電池反應(yīng)的K與標(biāo)準(zhǔn)電動勢與標(biāo)準(zhǔn)電動勢E的關(guān)系的關(guān)系 以上討論可知，電化學(xué)方法實(shí)際上是熱力學(xué)方法以上討論可知，電化學(xué)方法實(shí)際上是熱力學(xué)方法的具體運(yùn)用。的具體運(yùn)用。rmlnG RTK rmG nFE lnRTE KnF0.05917lgE KnT =298 K 按電池書面表示式寫出的電池反應(yīng)在熱力學(xué)上自按電池書面表示式寫出的電池反應(yīng)在熱力學(xué)上自發(fā)時，發(fā)時， rGm0，E為正值，即只有自發(fā)反應(yīng)，電池為

9、正值，即只有自發(fā)反應(yīng)，電池才能做有用功；反之，若寫出的電池反應(yīng)為非自發(fā)反才能做有用功；反之，若寫出的電池反應(yīng)為非自發(fā)反應(yīng)，應(yīng)， rGm0，E為負(fù)值，不可能對外做功。為負(fù)值，不可能對外做功。如果電極有個類似于生成焓的電勢就好了如果電極有個類似于生成焓的電勢就好了4.2 電極電勢電極電勢一、標(biāo)準(zhǔn)電極電勢一、標(biāo)準(zhǔn)電極電勢 1. 電極電勢電極電勢的產(chǎn)生的產(chǎn)生雙電層理論雙電層理論溶解溶解沉積沉積沉積沉積溶解溶解M(s)溶解溶解沉積沉積Mn+(aq) + ne金屬板金屬板溶液溶液金屬板金屬板 當(dāng)溶解與沉積的當(dāng)溶解與沉積的速度相等時，達(dá)到速度相等時，達(dá)到動態(tài)平衡，形成動態(tài)平衡，形成雙雙電層電層(double

10、 electric layer)。 在金屬與溶液間在金屬與溶液間由于電荷不均等產(chǎn)由于電荷不均等產(chǎn)生了電勢差。實(shí)際生了電勢差。實(shí)際上雙電層結(jié)構(gòu)的溶上雙電層結(jié)構(gòu)的溶液一側(cè)，由于離子液一側(cè)，由于離子的熱運(yùn)動而呈現(xiàn)一的熱運(yùn)動而呈現(xiàn)一種梯次分布，即形種梯次分布，即形成成擴(kuò)散雙電層擴(kuò)散雙電層結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。4.2 電極電勢電極電勢一、標(biāo)準(zhǔn)電極電勢一、標(biāo)準(zhǔn)電極電勢如如: (Zn2+/Zn); (Cu2+/Cu); (O2/OH); (MnO4/Mn2+); (Cl2/Cl)等。等。 1. 電極電勢電極電勢：此電勢差即為：此電勢差即為電極電勢電極電勢。用符。用符號號: (氧化態(tài)氧化態(tài)/還原態(tài)還原態(tài))表示。表示。兩

11、電極的兩電極的 值大小值大小(高低高低)不同，其差值即為電池的不同，其差值即為電池的電電動勢動勢E。 E= (正極正極)- (負(fù)極負(fù)極) 單個電極的電極電勢單個電極的電極電勢 無法測定。在實(shí)際應(yīng)用中只需知無法測定。在實(shí)際應(yīng)用中只需知道道 的相對值而不必去追究它們的絕對值。的相對值而不必去追究它們的絕對值。 國際上統(tǒng)一國際上統(tǒng)一(人為人為)規(guī)定規(guī)定:標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)氫電極的電極電勢氫電極的電極電勢 為零為零2(H /H )0V2.標(biāo)準(zhǔn)氫電極標(biāo)準(zhǔn)氫電極H+(c)H2(p)Pt標(biāo)準(zhǔn)氫電極標(biāo)準(zhǔn)氫電極：鉑黑電極、鉑黑電極、a(H+) = 1(活度，濃度活度，濃度) 、室溫、室溫、入入p(H2) =100kPa的

12、純氫氣的純氫氣流流 22H (aq)2eHg電電極極反反應(yīng)應(yīng)：4.標(biāo)準(zhǔn)電極電勢標(biāo)準(zhǔn)電極電勢3. 參比電極參比電極甘汞電極甘汞電極或或氯化銀電極氯化銀電極如：右圖的如：右圖的甘汞電極甘汞電極：Pt Hg Hg2Cl2 Cl-KClKCl溶液溶液HgHg2 2ClCl2 2HgHgPtPt22 Hg Cl (s)2e2Hg(l)2 Cl (aq)電極反應(yīng) ：電極反應(yīng) ：122NCE(Cl )1.0mol L(Hg Cl /Hg)0.2801VcEE標(biāo)準(zhǔn)甘汞電極：標(biāo)準(zhǔn)甘汞電極：122SCE(Cl )2.8mol L (KCl )(Hg Cl /Hg)=0.2412VcEE飽和甘汞電極：飽和甘汞電極：

13、飽和飽和 2.866 0.401 0.3419 0 -0.7618 -2.71 /V F2(g)+2e = 2F(aq) O2(g)+2H2O+4e=4 OH(aq) Cu2+(aq)+2e = Cu(s) 2H+(aq)+2e = H2 (g) Zn2+(aq)+2e = Zn(s) Na+(aq)+e =Na(s) 電電 極極 反反 應(yīng)應(yīng) F2/F O2/OH Cu2+/Cu H+/H2 Zn2+/Zn Na+/Na 電電 對對 氧化能力逐漸增強(qiáng)氧化能力逐漸增強(qiáng)還原能力逐漸增強(qiáng)還原能力逐漸增強(qiáng)5. 標(biāo)準(zhǔn)電極電勢表標(biāo)準(zhǔn)電極電勢表(附錄附錄10)表的物理意義和注意事項(xiàng)表的物理意義和注意事項(xiàng)1)

14、 表中表中 代數(shù)值按從小到大順序編排。代數(shù)值按從小到大順序編排。 代數(shù)值越大，表明電對的氧化態(tài)越易得電子，即氧化代數(shù)值越大，表明電對的氧化態(tài)越易得電子，即氧化態(tài)就是越強(qiáng)的氧化劑；態(tài)就是越強(qiáng)的氧化劑； 代數(shù)值越小，表明電對的還原代數(shù)值越小，表明電對的還原態(tài)越易失電子，即還原態(tài)就是越強(qiáng)的還原劑；態(tài)越易失電子，即還原態(tài)就是越強(qiáng)的還原劑； 如如: (Cl2/Cl-)=1.3583V， (Br2/Br-)=1.066V， (I2/I-) =0.5355V，可知：，可知：Cl2氧化性較強(qiáng)，而氧化性較強(qiáng)，而I-還原性較強(qiáng)。還原性較強(qiáng)。2) 與與Ka越大為強(qiáng)酸，共軛堿為弱堿類似，越大為強(qiáng)酸，共軛堿為弱堿類似，

15、 越大，越大，則其氧化態(tài)為強(qiáng)氧化劑，還原態(tài)為弱還原劑，反之則其氧化態(tài)為強(qiáng)氧化劑，還原態(tài)為弱還原劑，反之亦然。亦然。金屬活動性順序由強(qiáng)到弱：金屬活動性順序由強(qiáng)到弱： 由小到大由小到大非金屬活動性順序由弱到強(qiáng)：非金屬活動性順序由弱到強(qiáng)： 由小到大由小到大表的物理意義和注意事項(xiàng)表的物理意義和注意事項(xiàng)3) 類似于：較強(qiáng)酸類似于：較強(qiáng)酸+較強(qiáng)堿較強(qiáng)堿=較弱酸較弱酸+較弱堿較弱堿較強(qiáng)氧化劑較強(qiáng)氧化劑+較強(qiáng)還原劑較強(qiáng)還原劑=較弱氧化劑較弱氧化劑+較弱還原劑較弱還原劑即即 值較高的氧化態(tài)物質(zhì)能和值較高的氧化態(tài)物質(zhì)能和 值較低的還原態(tài)物質(zhì)值較低的還原態(tài)物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)發(fā)生氧化還原反應(yīng)(對角線規(guī)則對角線規(guī)則)

16、()()0E正正負(fù)負(fù)氧氧化化劑劑電電對對還還原原劑劑電電對對4) 代數(shù)值與電極反應(yīng)中化學(xué)計(jì)量數(shù)的選配無關(guān)代數(shù)值與電極反應(yīng)中化學(xué)計(jì)量數(shù)的選配無關(guān) 代數(shù)值是反映物質(zhì)得失電子傾向的大小，它與物代數(shù)值是反映物質(zhì)得失電子傾向的大小，它與物質(zhì)的數(shù)量無關(guān)。質(zhì)的數(shù)量無關(guān)。 如：如：Zn2+2e- = Zn 與 2Zn2+4e- = 2Zn 數(shù)值相同數(shù)值相同5) 代數(shù)值與半反應(yīng)的方向無關(guān)代數(shù)值與半反應(yīng)的方向無關(guān)如如Cu2+2e- = Cu與與Cu = Cu2+2e- 數(shù)值相同數(shù)值相同 IUPAC規(guī)定，表中電極反應(yīng)以還原反應(yīng)表示（故規(guī)定，表中電極反應(yīng)以還原反應(yīng)表示（故有稱之謂有稱之謂“還原電勢還原電勢”），無論電

17、對物質(zhì)在實(shí)際反應(yīng)），無論電對物質(zhì)在實(shí)際反應(yīng)中的轉(zhuǎn)化方向如何，其中的轉(zhuǎn)化方向如何，其 代數(shù)值不變。代數(shù)值不變。表的物理意義和注意事項(xiàng)表的物理意義和注意事項(xiàng)6) 一些電對一些電對 與介質(zhì)酸堿性有關(guān)：與介質(zhì)酸堿性有關(guān)：酸表和堿表：酸表和堿表：均以還原反應(yīng)表示時，電池反應(yīng)均以還原反應(yīng)表示時，電池反應(yīng)=正極反應(yīng)負(fù)極反正極反應(yīng)負(fù)極反應(yīng)，電池電動勢正極電勢負(fù)極電勢，電子可消掉應(yīng)，電池電動勢正極電勢負(fù)極電勢，電子可消掉ab, 7) 查閱標(biāo)準(zhǔn)電極電勢數(shù)據(jù)時，要注意電對的具體存在查閱標(biāo)準(zhǔn)電極電勢數(shù)據(jù)時，要注意電對的具體存在形式、狀態(tài)和介質(zhì)條件等都必須完全符合。形式、狀態(tài)和介質(zhì)條件等都必須完全符合。 如：如：Fe2

18、+(aq)+2e- = Fe(s) (Fe2+/ Fe)= -0.447VFe3+(aq)+e- = Fe2+(aq) (Fe3+/ Fe2+) = 0.771VH2O2(aq)+2H+(aq)+2e- = 2H2O (H2O2/H2O)=1.776VO2(g)+2H+(aq) + 2e-= H2O2(aq) (O2/H2O2)= 0.695V22O4H4e2H O22O 2H O4e4OH表的物理意義和注意事項(xiàng)表的物理意義和注意事項(xiàng)a22O /H O1.229Vb22O /H O0.400V二、表示電極電勢的二、表示電極電勢的Nernst方程方程1. Nernst方程式方程式rmrmlnGG

19、RTQ 正極：正極：aOx1 + ne- = cRed1 負(fù)極：負(fù)極：dOx2 + ne- = bRed2電池：電池：aOx1 + bRed2 = cRed1 + dOx2rmGnFE rmG nFE ln nFEnFERTQ 0.05917lnlg(298.15K)RTEEQEQTnFn電池反應(yīng)的電池反應(yīng)的Nernst方程方程正極：正極：aOx1 + ne- = cRed1 負(fù)極：負(fù)極：dOx2 + ne- = bRed2電池：電池：aOx1 + bRed2 = cRed1 + dOx20.05917lnlg(298.15K)RTEEQEQTnFn=EE正正正正負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)代代入入，整整理理：0

20、.059170.05917lg lgQQnn正正正正正正負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)0.05917lgQn電極電勢的電極電勢的Nernst方程方程正極：正極：aOx1 + ne- = cRed1 負(fù)極：負(fù)極：dOx2 + ne- = bRed2電池：電池：aOx1 + bRed2 = cRed1 + dOx20.05917lgQnQ：電極反應(yīng)的反應(yīng)商：電極反應(yīng)的反應(yīng)商還原電勢對應(yīng)的電極反應(yīng)還原電勢對應(yīng)的電極反應(yīng)包含其它參與電極反應(yīng)的包含其它參與電極反應(yīng)的物質(zhì)的影響物質(zhì)的影響0.05917 ()/lg ()/acccncc氧氧化化態(tài)態(tài)還還原原態(tài)態(tài)不推薦記此公式不推薦記此公式與電極電勢定義與電極電勢定義 不匹配不

21、匹配其它物質(zhì)呢其它物質(zhì)呢0.05917lgQn2Cl (g)2e2Cl (aq)-22-Cl22Cl0.05917(Cl /Cl )(Cl /Cl )lg2/cpp-+242MnO8H5eMn (aq)4H O2+-+4-2+Mn48MnOH0.05917(MnO /Mn )lg51.51 0.0946pHccc中性條件下：中性條件下：E=0.85V3. 影響濃度影響濃度的因素的因素(1) 電極物質(zhì)自身電極物質(zhì)自身(氧化型或還原型氧化型或還原型)的濃度或的濃度或分壓變化分壓變化c ccc還還原原型型氧氧化化型型，還還原原型型，或或，則則氧氧化化型型-RedOx Ox+ eRed0.05917

22、=lg ncnc 電電極極反反應(yīng)應(yīng)：二、表示電極電勢的二、表示電極電勢的Nernst方程方程 例例1 計(jì)算計(jì)算OH-濃度為濃度為0.100moldm-3時，氧的電極時，氧的電極電勢電勢 (O2/OH-)。已知已知：p(O2)=101.325kPa，T=298.15K。 解：從附錄解：從附錄10中可查得氧的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢：中可查得氧的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢： (O2/OH -)=0.401V O2(g)+ 2H2O +4e- 4OH -(aq) 當(dāng)當(dāng)c(OH -)=0.100moldm-3時，氧的電極電勢為時，氧的電極電勢為 4220.05917V (OH/(O /OH )lg4 (O )/ccpp）334

23、0.05917V0.100mol dm/1mol dm0.401Vlg4101.325kPa /100kPa= 0.460V 濃差電池濃差電池2-4121( )Cu Cu (1.0 10 mol L ) Cu (1.0mol L ) Cu(+)2+(Cu /Cu)0.3419V正正2+2+Cu0.059171(Cu /Cu)lg20.34190.5917 2.000.224Vc負(fù)負(fù)0.118VE正正負(fù)負(fù)-40.05917orlg20.059171.0 100lg0.118V21.0EEQ負(fù)極發(fā)生負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氧化反應(yīng)，其氧化態(tài)其氧化態(tài)位于電池位于電池反應(yīng)方程反應(yīng)方程式的右邊式的右邊212-

24、41Cu (1.0mol L )Cu (1.0 10 mol L )(2) 介質(zhì)的酸堿性介質(zhì)的酸堿性 說明介質(zhì)的酸堿性對含氧酸鹽氧化性的影響較大。說明介質(zhì)的酸堿性對含氧酸鹽氧化性的影響較大。 解：半反應(yīng)式為：解：半反應(yīng)式為： Cr2O72-+14H+6e-=2Cr3+7H2O Nernst方程為：方程為： 例例2：計(jì)算當(dāng)：計(jì)算當(dāng)pH=5.00，c(Cr2O72-)=0.0100moldm-3，c(Cr3+)=1.00 10-6 moldm-3時，重鉻酸鉀溶液中的時，重鉻酸鉀溶液中的 (Cr2O72-/ Cr3+)值。值。5 146 20.05917(0.01) (10 )1.23VlgV6(1

25、0 )=0.639V322327214270.05917V (Cr )/Cr O/Crlg6 (Cr O)/ (H )/cccccca22222b2 O /H O1.229V (1) O pH14 O /H O? (2) O /OH?pp例3：已知，求 ：若例3：已知，求 ：若，時，時，22 (1) O4H4e2H O解：解：141 pH14 H10mol Lc，即，即222a224O4140.059171O /H OO /H Olg4/H0.05917 1.229lg 10=0.401V 4ppc22(2) O 2H O4e4OH1b2+-14-3O /OH OH1.0mol LpH14,

26、(H )=1.0 10mol dmcc即當(dāng)即當(dāng)此時此時b2a22pH=14O /OHO /H O0.401 V+-22O4H4e2H O水作還原劑：水作還原劑：2222+O /H OO /H O4H0.05921lg1.2290.0592pH4c電勢電勢pH圖圖： pH-222H O2eH2OH水作氧化劑： 水作氧化劑： -22222H O/HH O/HOH0.0592lg0.8280.0592pOH2c 只考慮只考慮pH對電極電勢的影響對電極電勢的影響0.0592pH +2H /H與考慮電對的結(jié)果一致。與考慮電對的結(jié)果一致。 F2 + 2e 2F- O2穩(wěn)定區(qū)穩(wěn)定區(qū) H2O穩(wěn)定區(qū)穩(wěn)定區(qū) H2

27、穩(wěn)定區(qū)穩(wěn)定區(qū)Na+ + e Na0 2 4 6 8 10 12 14 pH /V 3.2 2.4 1.6 0.8 0-0.8-1.6-2.4-3.2-4.0B 2H2O +2e H2(g) +2OH-b a A O2(g) + 4 H+ + 2e 2H2O 水作為水作為氧化劑氧化劑的的E-pH圖圖水作為水作為還原劑還原劑的的E-pH圖圖由于動力學(xué)等因素的影由于動力學(xué)等因素的影響，實(shí)測值要比理論值響，實(shí)測值要比理論值偏差偏差0.5 V，為圖中，為圖中a、b虛線。虛線。利用水的利用水的EpH圖可以圖可以判斷氧化劑和還原劑能判斷氧化劑和還原劑能否在水溶液中穩(wěn)定存在。否在水溶液中穩(wěn)定存在。水水的的 p

28、H圖圖氧化態(tài)氧化態(tài)上上+還原態(tài)還原態(tài)下下 = 還原態(tài)還原態(tài)上上+氧化態(tài)氧化態(tài)下下(3) 生成沉淀生成沉淀、 生成配合物生成配合物、或、或 生成弱電解質(zhì)生成弱電解質(zhì)2+-22+-+Cu/Cu-2I /ICueCu0.15VI2e2I0.54V正極：負(fù)極：+2+2+CuCu0.0592(Cu/Cu )lg1cc正似乎似乎Cu2+不能氧化不能氧化I-為為I2，但，但CuI為難溶電解質(zhì)為難溶電解質(zhì)+-1sp,CuICuII/1.0 mol LcKcc-120.150.0592 lg(1.3 10/1.0)0.85V正 正正 負(fù)負(fù)，Cu2+可能氧化可能氧化I-為為I22+Cu/CuI0.85V2+-Cu

29、IeCuI金屬難溶金屬難溶鹽電極鹽電極派生電極派生電極0.0592lg ()Qz派生原生原生派生電極標(biāo)準(zhǔn)態(tài)派生電極派生電極0.0592lg ()Qz派生派生派生派生電極任意態(tài)0.0592lg ()Qz派生原生原生派生電極任意態(tài)-AgCl + e = Ag + Cl0.0592lg1cKzc+Ag /AgAgAgCl/Agsp,AgClAg 0.0592lgzc-AgCl/AgAgCl/AgCl0.0592lg1/ccKcz+-AgCl/Agsp,AgClAgCAg /lAgAg (3) 生成沉淀生成沉淀、 生成配合物生成配合物、或、或 生成弱電解質(zhì)生成弱電解質(zhì)例例4：298K時，在時，在Ag+

30、/Ag電極中加入過量電極中加入過量I-，設(shè)達(dá)到，設(shè)達(dá)到平衡時平衡時c(I-)=0.10 mol L-1，另一個電極為，另一個電極為Cu2+/Cu，c(Cu2+)=0.010 mol L-1，現(xiàn)將兩電極組成原電池，現(xiàn)將兩電極組成原電池，寫出電池的符號、電池反應(yīng)式。寫出電池的符號、電池反應(yīng)式。+2+-18s,AgIAg /AgCu/Cu0.80V, 0.34V, 1.0 10K解：欲寫電池符號，需先確定正負(fù)極，即需要計(jì)算解：欲寫電池符號，需先確定正負(fù)極，即需要計(jì)算電極電勢，根據(jù)電極電勢，根據(jù)Nernst方程：方程：+-+Ag /AgAg /AgAgIAg /Ags10.05917 lg0.0591

31、7 lg0.20VccK 2+2+2+Cu/CuCu/CuCu0.059171lg0.28V2c-32+-3( )Ag AgI I (0.10mol dm ) Cu(0.010mol dm ) Cu(+)電池符號為：電池符號為： 2+-3-3Cu(0.010mol dm )+2Ag+2I (0.10mol dm )=Cu+2AgI電極反應(yīng)為：電極反應(yīng)為：0.48VE 可見，生成沉淀、配合物或弱電解質(zhì)對對可見，生成沉淀、配合物或弱電解質(zhì)對對 和和E的影的影響是巨大的，甚至改變原來氧化還原反應(yīng)的反向響是巨大的，甚至改變原來氧化還原反應(yīng)的反向4.3 電極電勢在化學(xué)上的應(yīng)用電極電勢在化學(xué)上的應(yīng)用一、氧

32、化劑和還原劑相對強(qiáng)弱的比較一、氧化劑和還原劑相對強(qiáng)弱的比較 已知已知 值大的氧化態(tài)物質(zhì)是強(qiáng)氧化劑；值大的氧化態(tài)物質(zhì)是強(qiáng)氧化劑； 值小的還原態(tài)物質(zhì)是強(qiáng)還原劑。值小的還原態(tài)物質(zhì)是強(qiáng)還原劑。對角線規(guī)則對角線規(guī)則：左下方氧化劑可與右上方還原劑反應(yīng)：左下方氧化劑可與右上方還原劑反應(yīng)1. 氧化劑的選擇氧化劑的選擇：例例7：Cl-、Br-、I-混合溶液鑒定混合溶液鑒定I-：-22-2+242-3+3+2+27(Cl /Cl )1.358V(Br /Br )1.066V(I /I )0.536V(MnO /Mn)1.51V(Cr O /Cr )1.23V(Fe /Fe )0.771VEEEEEE一、氧化劑和還

33、原劑相對強(qiáng)弱的比較一、氧化劑和還原劑相對強(qiáng)弱的比較 2. 濃度濃度和和pH對氧化還原性的影響：對氧化還原性的影響：例例5：下列電極在標(biāo)準(zhǔn)條件下誰是最強(qiáng)的氧化劑？若：下列電極在標(biāo)準(zhǔn)條件下誰是最強(qiáng)的氧化劑？若MnO4/Mn2+的電極改為在的電極改為在pH=5.00的條件下，其氧化性相的條件下，其氧化性相對強(qiáng)弱次序?qū)⒃鯓痈淖儯恳阎獙?qiáng)弱次序?qū)⒃鯓痈淖?？已?(MnO4-/Mn2+) = 1.507V， (Br2/Br-) = 1.066V， (I2/I-) = 0.5355V解：解：(1)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下可用在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下可用 的大小進(jìn)行比較。的大小進(jìn)行比較。 (MnO4-/Mn2+) (Br2/Br-)

34、 (I2/I-)所以在上述物質(zhì)中所以在上述物質(zhì)中MnO4-是最強(qiáng)的氧化劑，是最強(qiáng)的氧化劑，I-是最強(qiáng)的是最強(qiáng)的還原劑，即氧化性的強(qiáng)弱次序是還原劑，即氧化性的強(qiáng)弱次序是MnO4-Br2I2(2) pH=5.0時，計(jì)算得時，計(jì)算得 (MnO4/Mn2+) = 1.034V。電極。電極電勢相對大小次序?yàn)殡妱菹鄬Υ笮〈涡驗(yàn)?(Br2/Br-) (MnO4-/Mn2+) (I2/I-)，這就是說，當(dāng)，這就是說，當(dāng)KMnO4溶液的酸性減弱成溶液的酸性減弱成pH=5.00時，氧化性強(qiáng)弱的次序變?yōu)闀r，氧化性強(qiáng)弱的次序變?yōu)锽r2MnO4-I22-3+A272223+2+-22222-B422: Cr O /Cr

35、 =1.33V, H O /H O=1.78V, O /H O =0.68V, Fe /Fe0.77V, Cl /Cl =1.36V; :CrO /CrO0.13V, HO /OH0.87V 例6：已知：(1) K2Cr2O7在酸性介質(zhì)中能氧化哪些物質(zhì)？寫出反在酸性介質(zhì)中能氧化哪些物質(zhì)？寫出反應(yīng)方程式應(yīng)方程式(2) 欲使欲使CrO2-在堿性介質(zhì)中氧化，選擇哪種氧化劑在堿性介質(zhì)中氧化，選擇哪種氧化劑為好？寫出反應(yīng)方程式為好？寫出反應(yīng)方程式(3) K2Cr2O7在在1mol L-1 HCl中能否使中能否使Cl-氧化？為什氧化？為什么？如在么？如在12mol L-1濃濃HCl中，反應(yīng)能否進(jìn)行？通過中

36、，反應(yīng)能否進(jìn)行？通過計(jì)算說明計(jì)算說明解：解：(1) K2Cr2O7在酸性介質(zhì)中可氧化：在酸性介質(zhì)中可氧化： (3) K2Cr2O7在在1mol L-1 HCl中不能使中不能使Cl-氧化。氧化。2+3+2-2+3+3+272FeFe:Cr O +6Fe +14H =2Cr6Fe7H O 0.56VE (2) 欲使欲使CrO2-在堿性介質(zhì)中氧化，應(yīng)選擇：在堿性介質(zhì)中氧化，應(yīng)選擇： 2-+3+222272222H OO : Cr O +3H O +8H =2Cr3O7H O 0.65VE 2-27225+2but: +4H O +Cr2H =25CrOOH O -2-2222242 H O (HO

37、):2CrO +3HO =2CrOOHH O 1.00VE-2-22242 Cl :2CrO +3Cl +8OH =2CrO6Cl4H O 1.49VE2-+3+2722Cr O +6Cl +14H =2Cr3Cl7H O 0.03V0E 2-+3+2722Cr O +6Cl +14H =2Cr3Cl7H O 0.03V0E二、氧化還原反應(yīng)方向的判斷二、氧化還原反應(yīng)方向的判斷 只要只要E0，當(dāng)當(dāng) (正正) (負(fù)負(fù))時，即：作為氧化時，即：作為氧化劑電對的電極電勢代數(shù)值大于作為還原劑電對的電劑電對的電極電勢代數(shù)值大于作為還原劑電對的電極電勢代數(shù)值時，就能滿足反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件。極電勢代數(shù)值時，就

38、能滿足反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件。 反應(yīng)方向判據(jù)：反應(yīng)方向判據(jù)：rGmrmrmln/= GRTQ KGnFE rGm0 Q/K1 Q0 (正正) (負(fù)負(fù)) 正向自發(fā)正向自發(fā) rGm0 Q/K1 QK E0 (正正) (MnO4-/Mn2+)，故而，故而pH=5.00時，時，Cl2可以氧化可以氧化Mn2+為為MnO4-。(2) 電池電動勢的能斯特方程電池電動勢的能斯特方程0.05917lgEEQn4-22422216MnOH25Cl /ClMnO /MnClMn0.05917lg10(/)cccpp = 0.324 V 0，正向自發(fā)，正向自發(fā)三、氧化還原反應(yīng)進(jìn)行程度的衡量三、氧化還原反應(yīng)進(jìn)行程度的衡量氧

39、化還原反應(yīng)進(jìn)行的程度也就是氧化還原反應(yīng)在達(dá)到氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的程度也就是氧化還原反應(yīng)在達(dá)到平衡時，生成物相對濃度與反應(yīng)物相對濃度之比，由平衡時，生成物相對濃度與反應(yīng)物相對濃度之比，由氧化還原反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)氧化還原反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K的大小來衡量。的大小來衡量。 lg0.05917nEKK106，完全反應(yīng)，完全反應(yīng)-1-1rm34.2 kJ mol40 kJ molG ?En與 有關(guān)與 有關(guān)1 0.36V20.18V30.12VnEnEnE一般地，一般地，E0.20.4V，氧化還，氧化還原反應(yīng)可定量進(jìn)行。濃度難以逆原反應(yīng)可定量進(jìn)行。濃度難以逆轉(zhuǎn)反應(yīng)方向轉(zhuǎn)反應(yīng)方向(不包括不包括pH、弱電解、弱電解

40、質(zhì)、沉淀、配合物的生成質(zhì)、沉淀、配合物的生成)rmrmln= GRTKGnFE 解：先設(shè)想按上述氧化還原反應(yīng)組成一個標(biāo)準(zhǔn)條件下解：先設(shè)想按上述氧化還原反應(yīng)組成一個標(biāo)準(zhǔn)條件下的原電池：的原電池： 負(fù)極負(fù)極 Cu2+(aq)2e- Cu(s) (Cu2+/Cu)0.3419V 正極正極 2Ag+(aq)2e-2Ag(s) (Ag/Ag)0.7996V 例例8： 計(jì)算下列反應(yīng)在計(jì)算下列反應(yīng)在298.15K時的時的K。 Cu(s)2Ag+(aq) Cu 2+(aq)2Ag(s) = 0.7996V-0.3419V= 0.4577V E正極正極負(fù)極負(fù)極根據(jù)公式：根據(jù)公式： 20.4577lg15.470

41、.059170.05917nEK K=3.0 1015 結(jié)果表明：該反應(yīng)進(jìn)行的程度是相當(dāng)徹底的。結(jié)果表明：該反應(yīng)進(jìn)行的程度是相當(dāng)徹底的。 2222 MnOs4HCl aqMnClaqClg2H O l例9：判斷 222MnO /MnCl /Cl 1.23V1.36V0.13V0 EEE 解解：不能不能在在20、標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下能否向右進(jìn)行？、標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下能否向右進(jìn)行？2222MnO4H2ClMnCl2H O 欲使反應(yīng)正向進(jìn)行，至少需要多大濃度的欲使反應(yīng)正向進(jìn)行，至少需要多大濃度的HCl？2+2+-ClMn42HCl/0.0592lg2cppEEcc+-2+2ClHClMnccccpp6HCl0.05921

42、lg2EEc 2222 MnOs4HCl aqMnClaqClg2H O l例9：判斷 在在20、標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下能否向右進(jìn)行？、標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下能否向右進(jìn)行？6HCl0.05921lg2EEc-1HCl05.4 mol LEc令令，-1HCl0.2V(2)73 mol LEzc令令，-1HCl6HClHCl=12.1 mol L0.05921lg0.06V2cEEc采采用用濃濃：難以達(dá)到難以達(dá)到減小減小Cl2的分壓，并加熱促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行的分壓，并加熱促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行四、相關(guān)常數(shù)的求得四、相關(guān)常數(shù)的求得Ag AgCl11( )Ag AgCl(s) Cl (0.010mol L ) Ag (0.010mol L )

43、Ag(+)+AgAg0.0592lgcEEnc負(fù)負(fù), ,正正, ,-spCl/0 0.0592 lg0.010Kcsp20 0.0592 lg0.010K-10sp1.8 10K由由E求：求： 準(zhǔn)確度準(zhǔn)確度spfa, , KKK例例7：已知下列電池電動勢：已知下列電池電動勢E=0.34V，求，求AgCl的的spK任何一個自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都能組成一個任何一個自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都能組成一個自發(fā)電池，但作為實(shí)用的化學(xué)電源，還需自發(fā)電池，但作為實(shí)用的化學(xué)電源，還需考慮反應(yīng)速率、反應(yīng)的穩(wěn)定性和可控性、考慮反應(yīng)速率、反應(yīng)的穩(wěn)定性和可控性、輸出電壓高、電容量大、便攜性等問題。輸出電壓高、電容量大、便攜性等

44、問題。因此實(shí)用化學(xué)電源不多。因此實(shí)用化學(xué)電源不多。按使用特點(diǎn)可分為：按使用特點(diǎn)可分為：1. 一次性電池一次性電池2. 蓄電池蓄電池3. 燃料電池等。燃料電池等。4.4 化學(xué)電源化學(xué)電源1. 一次性電池一次性電池電解液：電解液：ZnCl2和和NH4Cl糊糊狀混合物狀混合物正極：正極：MnO2 + 2NH4+ + 2e- MnO(OH) + 2NH3負(fù)極：負(fù)極：Zn Zn2+ + 2e- (2) 堿性電池堿性電池電解液：濃電解液：濃KOH負(fù)極：負(fù)極：Zn+4OH-=Zn(OH)42-+2e-公稱電壓公稱電壓1.5V (1) 鋅錳干電池鋅錳干電池(3) 氧化銀電池氧化銀電池電解液：濃電解液：濃KOH

45、正極：正極：Ag2O、AgO、HgOAg2O + 2H2O+2e- 2Ag+2OH-負(fù)極：負(fù)極：Zn +2OH- Zn(OH)2+2e-公稱電壓公稱電壓1.5V1. 一次性電池一次性電池 (1) 鉛蓄電池鉛蓄電池電解液：電解液：H2SO4正極：正極：PbO2+3H+HSO4-+2e- PbSO4+2H2O負(fù)極：負(fù)極：Pb + HSO4- PbSO4+H+2e-公稱電壓公稱電壓2.0V充電反應(yīng)：充電反應(yīng)：陽極：陽極：PbSO4+2H2O PbO2+3H+HSO4-+2e-陰極：陰極：PbSO4+H+2e- Pb + HSO4- 2. 蓄電池蓄電池(2) 鎳鎘電池和鎳鐵電池：電壓鎳鎘電池和鎳鐵電池

46、：電壓1.2V正極正極(NiO2)：NiO2 + 2H2O + 2e- Ni(OH)2 + 2OH-負(fù)極負(fù)極(Cd)：Cd + 2OH- Cd(OH)2 + 2e-2. 蓄電池蓄電池(3) 鎳氫電池：電壓鎳氫電池：電壓1.2V( )Ti-NiH2(p)KOH NiO(OH)C(石墨石墨)(+) 222Fe+2NiO(OH)+2H O2Ni(OH) +Fe(OH)放電充電2. 蓄電池蓄電池(4) 鋰電池：電壓鋰電池：電壓3.6V正極：鋰合金金屬氧化物為；負(fù)極：石正極：鋰合金金屬氧化物為；負(fù)極：石墨；使用非水電解質(zhì)墨；使用非水電解質(zhì) LiCoO2+6C = Li(1-x)CoO2 +LixC6正極

47、反應(yīng)：放電時鋰離子嵌入，充電時正極反應(yīng)：放電時鋰離子嵌入，充電時鋰離子脫嵌。鋰離子脫嵌。 充電時：充電時：LiFePO4 Li1-xFePO4 + xLi+ + xe-放電時：放電時：Li1-xFePO4 + xLi+ + xe- LiFePO4負(fù)極反應(yīng)：放電時鋰離子脫嵌，充電時負(fù)極反應(yīng)：放電時鋰離子脫嵌，充電時鋰離子嵌入鋰離子嵌入LiCoO23.7 V140 mAh/gLi2Mn2O44.0 V100 mAh/gLiFePO43.3 V100 mAh/gLi2FePO4F3.6 115 mAh/g(5) 燃料電池燃料電池：-1-1rmrm237.2kJ mol ;286.0kJ molGH2

48、. 蓄電池蓄電池能量轉(zhuǎn)換效率？能量轉(zhuǎn)換效率？rmrm/0.83GH= =實(shí)際達(dá)到效率實(shí)際達(dá)到效率5070%，柴油發(fā)電機(jī)效率，柴油發(fā)電機(jī)效率40% 氫氧燃料電池氫氧燃料電池 直接甲醇燃料電池直接甲醇燃料電池 鈉硫電池鈉硫電池4.5 電電 解解利用外加電能的方法迫使反應(yīng)進(jìn)行的過程叫電解。在利用外加電能的方法迫使反應(yīng)進(jìn)行的過程叫電解。在電解過程中，電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能。電解過程中，電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能。 外電源外電源:正極正極 負(fù)極負(fù)極電解池電解池:陽極陽極陰極陰極反應(yīng)類型反應(yīng)類型: 氧化氧化 還原還原通過兩極離子放電通過兩極離子放電氧化態(tài)氧化態(tài)物質(zhì)得到電子或還原態(tài)物質(zhì)物質(zhì)得到電子或還原態(tài)物質(zhì)失電子失電子過

49、程將一類導(dǎo)體過程將一類導(dǎo)體和二類導(dǎo)體聯(lián)系起來。和二類導(dǎo)體聯(lián)系起來。 電解池示意圖電解池示意圖一、分解電壓和超電勢一、分解電壓和超電勢陽極反應(yīng)：陽極反應(yīng)：4OH- 4e- 2H2O + O2 陽陽= 0.815V陰極反應(yīng)：陰極反應(yīng)：2H+ + 2e- H2 陰陰= 0.414V 以鉑作電極，電解以鉑作電極，電解0.100moldm-3Na2SO4溶液為例。溶液為例。實(shí)質(zhì)為實(shí)質(zhì)為電解水電解水由電解產(chǎn)物組成的氫氧原電池，由電解產(chǎn)物組成的氫氧原電池，H2為負(fù)極、為負(fù)極、O2為為正極。正極。E =1.23V。該原電池的電子流方向與外加直流電源電子流的該原電池的電子流方向與外加直流電源電子流的方向相反。因

50、而至少需要外加一定值的電壓以克方向相反。因而至少需要外加一定值的電壓以克服該原電池所產(chǎn)生的電動勢，才能使電解順利進(jìn)服該原電池所產(chǎn)生的電動勢，才能使電解順利進(jìn)行。表明分解電壓是由于電解產(chǎn)物在電極上形成行。表明分解電壓是由于電解產(chǎn)物在電極上形成某種原電池，產(chǎn)生某種原電池，產(chǎn)生反向電動勢反向電動勢而引起的。而引起的。一、分解電壓和超電勢一、分解電壓和超電勢觀看分解電壓觀看分解電壓因此，上述實(shí)驗(yàn)至少外電因此，上述實(shí)驗(yàn)至少外電源提供的電動勢源提供的電動勢1.23V電電解才可發(fā)生，此值解才可發(fā)生，此值(1.23V)稱稱理論分解電壓理論分解電壓E(理理)。 事實(shí)上，上述實(shí)驗(yàn)至少需事實(shí)上，上述實(shí)驗(yàn)至少需1.7

51、V才能使其發(fā)生電解。才能使其發(fā)生電解。此值此值(1.7V)稱稱實(shí)際分解電實(shí)際分解電壓壓E(實(shí)實(shí))。電解時電解池的實(shí)際分解電電解時電解池的實(shí)際分解電壓壓E(實(shí)實(shí))與理論分解電壓與理論分解電壓E(理理)之差稱為之差稱為超電壓超電壓E(超超)，即，即E(超超)= E(實(shí)實(shí))- E(理理)E(超超)= (陰陰)+ (陽陽) 超電壓超電壓是由超電勢是由超電勢 構(gòu)成的。由于兩極的超電勢均取構(gòu)成的。由于兩極的超電勢均取正值正值，所以電解池的超電壓：，所以電解池的超電壓：一、分解電壓和超電勢一、分解電壓和超電勢超電勢超電勢導(dǎo)致：導(dǎo)致： 陽極陽極析出電勢升高析出電勢升高，即即 (析,陽)=( 陽陽 +); 陰極

52、陰極析出電勢降低析出電勢降低，即，即 (析,陰)=( 陰陰 -)。 綜合考慮電極電勢和超電勢的因素得出：綜合考慮電極電勢和超電勢的因素得出：在在陰極陰極上進(jìn)行還原反應(yīng)的首先是析出上進(jìn)行還原反應(yīng)的首先是析出電勢代數(shù)值較電勢代數(shù)值較大的氧化態(tài)物質(zhì)大的氧化態(tài)物質(zhì)。 在在陽極陽極上進(jìn)行氧化反應(yīng)的首先是析出上進(jìn)行氧化反應(yīng)的首先是析出電勢電勢(考慮超電勢考慮超電勢因素后的實(shí)際電極電勢因素后的實(shí)際電極電勢)代數(shù)值較小的還原態(tài)物質(zhì)代數(shù)值較小的還原態(tài)物質(zhì)；簡單簡單鹽類水溶液鹽類水溶液電解產(chǎn)物歸納如下電解產(chǎn)物歸納如下:陽極析出的物質(zhì)：陽極析出的物質(zhì)： 析出析出小的小的還原態(tài)還原態(tài)物質(zhì)物質(zhì)依次為：依次為： 金屬電極

53、金屬電極, S2-, X- ,OH-,含氧酸根含氧酸根電極反應(yīng)電極反應(yīng) M-ne-Mn+ 2X-2e-X2 4OH- 4e-2H2O+O2依次為：不活潑金屬正離子依次為：不活潑金屬正離子(如如Cu2+、Zn2+)，H+，(活潑金屬離子活潑金屬離子(如如Na+、Mg2+)在水溶液中不放電在水溶液中不放電)電極反應(yīng)電極反應(yīng) 2H+2e-H2 M2+2e-M陰極析出的物質(zhì)：陰極析出的物質(zhì)： 析出析出大的大的氧化態(tài)氧化態(tài)物質(zhì)物質(zhì)二、電解池中兩極的電解產(chǎn)物二、電解池中兩極的電解產(chǎn)物三、電解的應(yīng)用三、電解的應(yīng)用1. 電鍍電鍍：電鍍電鍍是應(yīng)用電解原理在某些金屬是應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或

54、合金表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過程的過程一般將一般將鍍件鍍件作為作為陰極陰極(連接電源連接電源負(fù)極負(fù)極)，鍍層鍍層金屬金屬(如如Ni-Cr合金、合金、Au等等)作為作為陽極陽極(連接電源正極連接電源正極)。 電鍍液一般為含鍍層金屬配離電鍍液一般為含鍍層金屬配離子的溶液。子的溶液。電鍍工作原理示意圖電鍍工作原理示意圖如：電鍍鋅，被鍍零件作為陰極材料，金屬鋅作為如：電鍍鋅，被鍍零件作為陰極材料，金屬鋅作為陽極材料，在鋅鹽陽極材料，在鋅鹽(如如Na2Zn(OH)4)溶液中進(jìn)行電解溶液中進(jìn)行電解 2. 陽極氧化陽極氧化用電解的方法通以陽極電流，使金屬表面形成氧化用電解的方法通以陽極電流，使金屬表面形成氧化膜以達(dá)到防腐耐蝕目的的一種工藝。膜以達(dá)到防腐耐蝕目的的一種工藝。 鋁的陽極氧化鋁的陽極氧化陽極陽極(Al) 2Al + 3H2O 6e- = Al2O3 + 6H+ 主要主