電化學 金屬 材料腐蝕2課件

第七章電化學金屬材料腐蝕復習提問1.命名下列配合物。K[PtCl3NH3]，[Co(NH3)5H2O]Cl3，

[Pt(NH2)(NO2)(NH3)2]

2.舉例說明何謂原電池？3.寫出標態(tài)摩爾Gibbs函數(shù)變與電動勢的關系。4.寫出下列反應的Nernst方程Cu2+(aq)+2e=Cu(s)Zn(s)+Cu2+(aq)=Zn2+(aq)

+

Cu(s)7.2.2影響電極電勢的因素2.酸度對電極電勢的影響例7-5如下反應2MnO4-(aq)+10Cl-(aq)+16H+(aq)=2Mn2+(aq)+5Cl2(g)+8H2O

(l)當c(H+)=0.100mol/L,其它物質處于標態(tài)時，其電動勢為多少？解法一：先計算電極電勢查表Eθ(MnO4-/Mn2+)=1.507V;Eθ(Cl2/Cl-)=1.35827V正極：MnO4-(aq)+8H+(aq)+5e=Mn2+(aq)+4H2O

(l)負極：2Cl-(aq)－2e=Cl2(g)根據(jù)電極反應Nernst公式得E(MnO4-/Mn2+)=1.507V－(0.05917V/5)lg(1/0.10008)=1.412VE(Cl2/Cl-)=Eθ(Cl2/Cl-)=1.35827VE=E(MnO4-/Mn2+)－E(Cl2/Cl-)=0.054V7.3電極電勢的應用例7-6下列電對在標態(tài)時的氧化性強弱順序如何？若在pH=3時其氧化性強弱順序又如何？

Eθ(MnO4-/Mn2+)=1.507V;Eθ(Cl2/Cl-)=1.35827V解:(1)標態(tài)時，Eθ(MnO4-/Mn2+)>Eθ(Cl2/Cl-)氧化能力：MnO4->Cl2(2)pH=3時，c(H+)=1.00×10-3mol/l電極反應：MnO4-(aq)+8H+(aq)+5e=Mn2+(aq)+4H2O

(l)根據(jù)電極反應Nernst公式得E(MnO4-/Mn2+)=1.507V－(0.05917V/5)lg(1/0.0010008)=1.223VE(Cl2/Cl-)=Eθ(Cl2/Cl-)=1.35827V此時，MnO4-氧化能力小于Cl27.3電極電勢的應用7.3.2判斷氧化還原反應進行的方向由rGm=－nEF,得E>0反應自發(fā)正向進行;E<0反應自發(fā)逆向進行;E=0應達到化學平衡.恒溫，化學反應的方向rGm來判斷:rGm<0 反應自發(fā)正向進行;rGm>0 反應自發(fā)逆向進行;rGm=0 反應達到化學平衡.又：E=E(+)-E(-)E(+)>E(-)E(+)<E(-)E(+)=E(-)7.3電極電勢的應用例7-7判斷下列反應能否自發(fā)進行？2MnO4-(aq)+10Cl-(aq)+16H+(aq)=2Mn2+(aq)+5Cl2(g)+8H2O

(l)(1)標準態(tài)時；(2)c(H+)=0.100mol/L,其它物質處于標態(tài)時;(3)當pH=3,其它物質處于標態(tài);。已知：Eθ(MnO4-/Mn2+)=1.507V;Eθ(Cl2/Cl-)=1.35827V解:(1)標態(tài)時，Eθ=Eθ(MnO4-/Mn2+)-Eθ(Cl2/Cl-)>0正反應自發(fā)(2)c(H+)=0.100mol/L,其它物質處于標態(tài)時根據(jù)電極反應Nernst公式得E(MnO4-/Mn2+)=1.507V－(0.05917V/5)lg(1/0.10008)=1.412VE(Cl2/Cl-)=Eθ(Cl2/Cl-)=1.35827VE=E(MnO4-/Mn2+)－E(Cl2/Cl-)=0.054V>0正反應自發(fā)(3)pH=3時，c(H+)=1.00×10-3mol/lE=E(MnO4-/Mn2+)－E(Cl2/Cl-)=1.233V-1.358V<0正反應非自發(fā)7.3電極電勢的應用例7-9試判斷在298.15K時，反應Pb2+(aq)+Sn(s)=Pb(s)+Sn2+(aq)進行的程度；如反應開始時，c(Pb2+)=2.0mol/L,平衡時c(Pb2+)和c(Sn2+)各為多少？解：(1)查表Eθ(Pb2+/Pb)=－0.1262V;Eθ(Sn2+/Sn)=－0.1375VEθ=Eθ(Pb2+/Pb）－Eθ(Sn2+/Sn)＝(－0.1262V)－(－0.1375V)=0.0113V平衡常數(shù)較小，反應進行不完全。(2)設平衡時c(Sn2+)＝xmol/L例7-9試判斷在298.15K時，反應Pb2+(aq)+Sn(s)=Pb(s)+Sn2+(aq)進行的程度；如反應開始時，c(Pb2+)=2.0mol/L,平衡時c(Pb2+)和c(Sn2+)各為多少？Pb2+(aq)+Sn(s)=Pb(s)+Sn2+(aq)平衡濃度/mol/L2.0-xxKθ=x/2.0-x=2.409x=1.4mol/L即，平衡時c(Sn2+)為1.4mol/L;c(Pb2+)為0.6mol/L可見，平衡時c(Pb2+)仍然較大。7.4化學電源7.4.1.干電池（1）鋅錳干電池

負極：鋅片（鋅皮）正極：MnO2、石墨棒（碳棒）電解質：NH4Cl、ZnCl2、淀粉電極反應負極：Zn-2e-=Zn2+

正極：MnO2+2NH4++2e-→Mn2O3+2NH3↑+H2O總反應：Zn+MnO2+2NH4+→Zn2++Mn2O3+2NH3↑+H2電池符號Zn│ZnCl2、NH4Cl│MnO2，C7.4.2.蓄電池(1)鉛蓄電池

鉛蓄電池的放電過程：負極：Pb+SO42-===

PbSO4+2e-正極：PbO2+SO42-+4H++2e-==PbSO4+2H2O電池總反應：Pb+PbO2+2SO42-+4H+===2PbSO4+2H2O鉛蓄電池的充電過程：陰極：PbSO4+2e-＝Pb+SO42-陽極：PbSO4+2H2O＝PbO2+SO42-+4H++2e-

電池總反應：2PbSO4+2H2O＝Pb+PbO2+2SO42-+4H+放電充電2PbSO4+2H2OPbO2+Pb+2H2SO4充電、放電反應可寫為：鉛蓄電池的性能和用途：

鉛酸性蓄電池的電動勢2.1V，可逆性好，穩(wěn)定，放電電流大，價廉，笨重。常用作汽車的啟動電源，坑道、礦山和潛艇的動力電源，以用變電站的備用電源。7.4.3.新型燃料電池和高能電池

(1)燃料電池還原劑（燃料）：H2聯(lián)氨（NH2-NH2）CH3OHCH4

——負極氧化劑：O2空氣——正極電極材料：多孔碳、多孔鎳，PtPdAg等貴金屬（催化劑）電解質：堿性、酸性、固體電解質、高分子等

負極（燃料極）——多孔碳或多孔鎳（吸附H2）正極（空氣極）——多孔性銀或碳電極（吸附O2）電解液——30%KOH溶液，置于正負極之間。電池符號：（C）Ni│H2│KOH(30%)│O2│Ag(C)電池反應：負極2H2+4OH-=4H2O+4e-（氧化）正極O2+2H2O+4e-=4OH-（還原）總反應2H2+O2=2H2O電動勢：1.229v堿性氫—氧燃料電池堿性氫—氧燃料電池結構1)鋰電池Li—MnO2非水電解質電池：負極——片狀金屬Li正極——MnO2

電解質——LiClO4+混合有機溶劑（碳酸丙烯脂+二甲氧基乙烷）隔膜——聚丙烯電池符號：Li│LiClO4│MnO2│C電池反應：負極Li=Li++e-正極MnO2+Li++e-=LiMnO2總反應Li+MnO2=LiMnO2電池的電動勢：2.69v

Eθ(Li+/Li)=-3.04v2）鎳氫電池（高壓鎳氫電池）

正極：Ni電極NiO（OH）+H2O+e-==Ni(OH)2+OH-負極：氫電極1/2H2+OH-==H2O+e-總反應：1/2H2+NiO(OH)==Ni(OH)2

電解質：KOH電池內氫氣的壓力：0.3~4MPa7.5金屬材料的腐蝕和防腐金屬腐蝕的分類：（1）化學腐蝕金屬表面與介質如氣體或非電解質溶液等因發(fā)生化學作用而引起的腐蝕，稱作化學腐蝕?；瘜W腐蝕作用進行時沒有電流產生。如將鐵塊放入稀硫酸中，

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2。ZnHCl析氫腐蝕與吸氧腐蝕如右圖所示，空氣中的CO2，SO2等可溶解在水中形成電解質溶液，從而形成了原電池。其中鐵是陽極，發(fā)生氧化反應；銅是陰極，發(fā)生還原反應。負極：FeFe2++2e（Fe被腐蝕）正極：（析氫腐蝕）2H＋＋2eH2（吸氧腐蝕）1/2O2＋2H＋＋2e-H2OCuFeH2O析氫腐蝕吸氧腐蝕因為，易知。說明吸氧腐蝕比析氫腐蝕嚴重得多。金屬的防腐（1）在金屬表面涂敷各種保護層(a)非金屬保護層在金屬表面涂上油漆、搪瓷、塑料、瀝青、高分子材料等，使金屬與腐蝕介質隔開。(b)金屬保護層在金屬表面用電鍍或化學鍍的方法鍍上Au，Ag，Ni，C