氧化还原反应与电化学.ppt

第三节电解与金属腐蚀、防护分解电压(E分)例：Pt为电极电解0.1mol·L-1的NaOH溶液1阳极4OH–(aq)=O2(g)+2H2O(l)+4e–2阴极2H+(aq)+2e–=H2(g)3(-)Pt,H2(p?)|H+(1×10-13mol·L-1)||OH-(0.1mol·L-1)|O2(p?),Pt(+)4内部电池—反电池5?O2/OH-=0.401+(0.059/4)lg[1/(0.1)4]=0.46V?H+/H2=0+(0.059/2)lg[(10-13)2/1]=-0.77VE反=?正-?负=0.46–(-0.77)=1.23V电解水时电解电流

随外加电压的变化E理=1.23VE实=1.7V1.7V克服理论反电动势所需电压(1)理论分解电压(E分(理))01使电解反应得以顺利进行所需最低电压(2)实际分解电压(E分(实))02E超=E分(实)–E分(理)(3)超电压(E超)0301极化02极化：析出电势偏离平衡电势的现象03超电势(η)：偏离的部分极化与超电势由于电极表面附近和溶液深处的离子浓度差异引起的极化(次要因素)结果：?阴↓,?阳↑,进而E反↑①浓差极化由于电化学反应阻力引起的极化(主要因素)结果：?阴↓,?阳↑,进而E反↑②电化学极化壹贰(2)极化产生的原因结果：?阴↓,?阳↑,进而E反↑以H+放电为例：H+(本体溶液）→H+（电极表面）H+（电极表面）+e–→H(并吸附在电极表面上）H→H2(吸附在电极上的氢分子）?H2→H2（g)(形成氢气离开电极表面）√√金属析出的超电势较小，气体较大。电解池：极化使E反↑原电池：极化使E↓?阴(析)=?阴(平)–?阴阳极超电势(?阳)阴极超电势(?阴)?阳(析)=?阳(平)+?阳(3)超电势(?)阴极—还原反应—析出电势较高的氧化态物质01阳极—氧化反应—析出电势较低的还原态物质02阳小还同学！03对象：溶质、溶剂、电极等044.电解产物的判断规律原则：(2)放电一般规律电极阴极(还原)阳极(氧化)反应物质金属离子或H+离子金属或负离子1.电极电势大于Al的金属离子放电，析出相应金属;2.电极电势小于等于Al的金属离子不放电,放电的是H+离子,得到H2。1.除Pt、Au外，金属做阳极时，金属失电子发生溶解2.惰性电极简单负离子如S2-、I-、Br-、Cl-等放电得到相应单质3.复杂负离子时不能放电,是OH-放电,得到O2电解产物用石墨做电极电解CuCl2溶液阳极反应:阴极反应:2Cl-=Cl2+2e–Cu2++2e–=Cu用石墨做电极电解Na2SO4溶液阳极反应:阴极反应:4OH–=2H2O+O2+4e–2H++2e–=H2用金属镍做电极电解NiSO4溶液阳极反应:阴极反应:Ni=Ni2++2e–Ni2++2e–=Ni电镀原理5.电解的应用(1)电镀(2)电抛光(3)电解加工(4)阳极氧化金属做阳极，发生溶解(1)电镀(2)电抛光電解拋光機制示意圖01金属制品为阳极，金属钝化与金属溶解交替进行金属表面上凸起部分钝化的稳定性低于凹陷部分，溶解速率较高，对金属制品表面起整平与出光的作用不同金属电抛光需要特定成分的电解液中和工艺条件020304电抛光理论仍然是不够成熟的。电解加工基于电解过程中的阳极溶解原理并借助于成型的阴极，将工件按一定形状和尺寸加工成型的一种工艺方法，称为电解加工。阴极阳极加工前阴极阳极加工后随着工具相对工件不断跟进，工件金属不断被电解，电解产物不断被电解液冲走，最终两极间各处的间隙趋于一致，工件表面形成与工具工作面基本相似的形状。对于难加工材料、形状复杂或薄壁零件的加工具有显著优势。炮管膛线，叶片，整体叶轮，模具，异型孔及异型零件，倒角和去毛刺等加工。(4)阳极氧化阳极反应：2Al+6OH–=Al2O3+6e–+3H2