第4章电化学与金属腐蚀 佳木斯大学化学与药学院 2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室
2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室 2 第4章 电化学与金属腐蚀
教学基本要求 1.了解原电池、电极电势的概念,能用能斯特方 程式进行有关计算。 2能应用电极电势的数据判断氧化剂和还原剂的 相对强弱及氧化还原反应自发进行的方向和程 度。了解摩尔吉布斯函数变ΔrGm与原电池电动 势、ΔrGm与氧化还原反应平衡常数的关系。 3联系电极电势的概念,了解电解的基本原理 了解电解在工程实际中的某些应用。 4.了解金属腐蚀及防护原理。 2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室
2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室 3 教学基本要求 1.了解原电池、电极电势的概念，能用能斯特方 程式进行有关计算。 2.能应用电极电势的数据判断氧化剂和还原剂的 相对强弱及氧化还原反应自发进行的方向和程 度。了解摩尔吉布斯函数变rGm与原电池电动 势、rGm与氧化还原反应平衡常数的关系。 3.联系电极电势的概念，了解电解的基本原理， 了解电解在工程实际中的某些应用。 4.了解金属腐蚀及防护原理
i要角容 (一)原电池1.原电池中的化学反应 2.原电池的热力学 (二)电极电势1.标准电极电势 2.电极电势的能斯特方程 (三)电动势与电极电势在化学上的应用 1.氧化剂和还原剂相对强弱的比较 2.氧化还原反应方向的判断 3.氧化还原反应进行程度的衡量 (四)电解 1.分解电压和超电势 2.电解池中两极的电解产物 3电解的应用 (五)金属的腐蚀及防止 2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室
2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室 4 主要内容 （一）原电池 1. 原电池中的化学反应 2. 原电池的热力学 （二）电极电势 1. 标准电极电势 2. 电极电势的能斯特方程 （三）电动势与电极电势在化学上的应用 1. 氧化剂和还原剂相对强弱的比较 2. 氧化还原反应方向的判断 3. 氧化还原反应进行程度的衡量 （四）电解 1. 分解电压和超电势 2. 电解池中两极的电解产物 3. 电解的应用 （五）金属的腐蚀及防止
54-1原电池 原电池中的化学反应 1氧化与还原 Cuso,+ Znso+Cu △rGm=-21255kJmo1 可分为:Cu2++2==Cu还原半反应 zn-2e=Zn2+氧化半反应 氧化态I+还原态工一还原态I+氧化态工 其中:高氧化值者Cu2+、zn2+称氧化态 低氧化值者cu、zn称还原态 2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室
2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室 5 §4－1 原电池 一 原电池中的化学反应 CuSO4+Zn ZnSO4+Cu ΔrGm 可分为:Cu2++2e- Cu Zn-2e- Zn2+ 氧化态Ⅰ+还原态Ⅱ 还原态Ⅰ+氧化态Ⅱ 还原半反应 氧化半反应 y =-212.55kJ·mol-1 1.氧化与还原 其中:高氧化值者 Cu2+ 、Zn2+ 称氧化态; 低氧化值者 Cu、 Zn 称还原态
2氧化数(值) 概念:化合物中某元素的形式荷电数。 规定:某元素的一个原子的荷电数,可由假设把每 个键的电子指定给电负性较大的原子而求得。 计数规则 ①单质中,元素的氧化数为零 ②单原子离子中,元素的氧化数=电荷数; ③多原子离子中, 各元素的氧化数之和=电荷数 ④中性分子中,各元素的氧化数之和=0; 2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室
2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室 6 2.氧 化 数(值） 规定:某元素的一个原子的荷电数，可由假设把每 个键的电子指定给电负性较大的原子而求得。 概念：化合物中某元素的形式荷电数。 ①单质中，元素的氧化数为零； ②单原子离子中，元素的氧化数=电荷数； ③多原子离子中， 各元素的氧化数之和=电荷数； ④ 中性分子中，各元素的氧化数之和=0； 计数规则：
⑤化合物中,一般:H+1(-1) o—-2(-1,+1,+2); MI+1;MⅡ+2。 例如:CocO2CH4C2H5OH 碳的氧化数+2+4 -2 又如:S2O32S2O82S4062Fe3O 硫和铁氧做数+2+7+5/2+8/3 再如: 各元素的氧化数+3-1-3+1 因为电负性是21253025 氧化还原反应就是氧化数发生变化的反应 如:Cl2+H2==2Hc 虽然没有电子的转移,仍然是氧化还原反应 2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室
2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室 7 ⑤ 化合物中，一般：H — +1（-1）； O — -2（-1，+1，+2）； MⅠ— +1；MⅡ—+2。 例如： CO CO2 CH4 C2H5OH 碳的氧化数 +2 +4 -4 -2 又如： S2O3 2- S2O8 2- S4O6 2- Fe3O4 硫和铁的氧化数 +2 +7 +5/2 +8/3 PI3 N I3 各元素的氧化数 +3 -1 -3 +1 因为电负性是 2.1 2.5 3.0 2.5 再如： 氧化还原反应就是氧化数发生变化的反应。 如：Cl2+H2==2HCl 虽然没有电子的转移，仍然是氧化还原反应
二原电池 Cu2++Zn-Zn2++im =-218.66kJ mol-1 1原电池结构: 根据检流计指针偏转方向 知电流方向:Cu→Zn 可知电势:zn低Cu高 ZnSo,( Cuso, 因而电极名:zn负,Cu正 2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室
2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室 8 二 原 电 池 Cu2++Zn→Zn2++Cu ΔrHm 1 原电池结构： 根据检流计指针偏转方向 知电流方向： Cu→Zn 可知,电势:Zn—低,Cu—高 因而电极名:Zn—负,Cu—正 y =-218.66kJ·mol-1
2.电极反应和电池符号 由电流方向知两极反应: e 负极反应:zn-2e==zn2+ 氧化半反应 正极反应:Cu2+2e=Cu 还原半反应 Znso 4 CusO 4 电池反应:Cu2++Zn==Zn2++Cu 盐桥的作用:沟通二溶液中的电荷保证反应继续进行 2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室
2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室 9 e 2. 电极反应和电池符号 - 由电流方向知两极反应: 负极反应：Zn-2e- Zn2+ 氧化半反应 正极反应：Cu2++2e- Cu 还原半反应 电池反应: Cu2++Zn Zn2++Cu 盐桥的作用:沟通二溶液中的电荷保证反应继续进行
电池符号规定 负在左,正在右 离子在中间,导体在外侧; 固-液有界面(),液液有盐桥(| 如 (-)Zn|Zn2+(b)‖Cu2+(b2)|Cu(+) ) Pt Fe3+, Fe2+ ll C1- cl2 Pt (+) (-)Zn H2S04 Cu (+ 2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室
2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室 10 电池符号 规定： 负在左，正在右； 离子在中间，导体在外侧； 固-液有界面（|），液-液有盐桥（‖） 如： （-）Zn∣Zn2+(b1)‖Cu2+(b2)∣Cu（+） （-）Pt∣Fe3+ ，Fe2+‖Cl-∣Cl2∣Pt（+） （-）Zn∣H2SO4∣Cu（+）
3几个概念 (1)原电池是由两个半电池组成的;半 电池中的反应就是半反应即电极反应 所以半电池又叫电极(不是电极导体) (2)半反应(电极反应)涉及同一元素 的氧化态和还原态: 氧化态+ne==还原态 2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室
2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室 11 3 几个概念 (1)原电池是由两个半电池组成的；半 电池中的反应就是半反应,即电极反应 所以半电池又叫电极（不是电极导体）。 氧化态+ne- 还原态 (2)半反应（电极反应）涉及同一元素 的氧化态和还原态：