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1、4.1 氧化还原方程式的配平氧化还原方程式的配平4.3 氧化还原反应的方向和限度氧化还原反应的方向和限度4.6 电解及其应用电解及其应用4.7 金属的腐蚀与防腐金属的腐蚀与防腐4.2 电极电势电极电势4.4 电势图及其应用电势图及其应用4.5 实用电池实用电池第第4章章 氧化还原反应氧化还原反应1 +1 +3 +5 +7 1. 氧化数氧化数表示各元素在化合物中所处的化合状态。表示各元素在化合物中所处的化合状态。单质单质 H2O NaH Na2O2 、 H2O2、O2F2 、 OF2、 SO2v离子化合物，离子化合物，氧化数为元素原子的电荷数氧化数为元素原子的电荷数v共价化合物，共价化合物，氧化
2、数为原子的表观电荷数氧化数为原子的表观电荷数中性分子，各元素原子的氧化数的代数和为零中性分子，各元素原子的氧化数的代数和为零复杂离子中，各元素原子氧化数的代数和为离子的总电荷数复杂离子中，各元素原子氧化数的代数和为离子的总电荷数氧化数可为整数也可为分数或小数，氧化数可为整数也可为分数或小数，Fe3O4中中Fe的氧化数为的氧化数为氯的氧化数氯的氧化数 2. 配平方法配平方法配平原则：配平原则：氧化数升高与降低的总数相等氧化数升高与降低的总数相等 质量守恒定律质量守恒定律氧化还原方程式的配平氧化还原方程式的配平一、氧化数法一、氧化数法（1 1）将反应分解为两个）将反应分解为两个半反应式半反应式，并
3、配平，并配平（2 2）根据得失电子总数相等的原则，合并两个半反应式）根据得失电子总数相等的原则，合并两个半反应式配平原则：配平原则：得失电子总数相等得失电子总数相等 质量守恒质量守恒 电荷守恒电荷守恒半反应式半反应式半反应式半反应式酸性酸性酸性酸性碱性碱性碱性碱性注意注意注意注意多氧原子一侧多氧原子一侧多氧原子一侧多氧原子一侧HH+ +HH2 2OO不能出现不能出现不能出现不能出现OHOH 少氧原子一侧少氧原子一侧少氧原子一侧少氧原子一侧HH2 2OOOHOH 不能出现不能出现不能出现不能出现HH+ +氧化还原方程式的配平氧化还原方程式的配平二、离子二、离子-电子法电子法4.2 电极电势电极电
4、势原电池原电池电极电势的产生电极电势的产生电极电势的测定电极电势的测定影响电极电势的因素影响电极电势的因素电极电势的应用电极电势的应用本节目录本节目录一、原电池一、原电池1. 原电池的组成原电池的组成 rGm(298.15K) = 212.55 kJmol 1+ee 将化学能直接转变为电能的装置将化学能直接转变为电能的装置构成原电池的三个条件构成原电池的三个条件:必须有必须有自发进行自发进行的氧化还原反应的氧化还原反应两个电极和电解质两个电极和电解质装置内构成电的装置内构成电的通路通路CuCuSO4ZnZnSO4电极电势电极电势原电池的原电池的电极反应式电极反应式互为逆反应互为逆反应电对电对用
5、用“氧化型氧化型/还原型还原型”来表示。如：来表示。如： “Zn2+/Zn”、 “Cu2+/Cu”Cu2+ 2e Cu(s)ReOx氧化型氧化型+ ne 还原型还原型ReOx电池反应式：电池反应式：Cu(s) + 2Ag+ = Cu2+ + 2Ag(s)() 氧化反应：氧化反应：Cu(s) = Cu2+ + 2e (3)(+) 还原反应：还原反应：Ag+ + e = Ag(s) (4)铜铜银银原原电电池池() 氧化反应：氧化反应： Zn(s) = Zn2+ + 2e (1) (+) 还原反应：还原反应： Cu2+ + 2e = Cu(s) (2) 电池反应式：电池反应式：Zn(s) + Cu2
6、+ = Zn2+ + Cu(s) 铜铜锌锌原原电电池池2. 原电池的电极反应式和符号原电池的电极反应式和符号电极电势电极电势金属难溶盐电极（如甘汞电极）金属难溶盐电极（如甘汞电极）非金属离子电极非金属离子电极金属金属-金属离子电极金属离子电极同种金属不等电荷数离子电极同种金属不等电荷数离子电极电极的种类电极的种类电极电势电极电势() Zn | Zn2+(c1) Cu2+(c2) | Cu(+)负极写在左边负极写在左边“|”“|”表示相与相之间的界表示相与相之间的界面面“”表示盐桥表示盐桥正极写在右边正极写在右边(1)负极负极“”在左边，正极在左边，正极“+”在右边，盐桥在右边，盐桥“”在在溶液
7、中。溶液中。(2)两相两相界面用界面用“ ”分开，分开，同相同相不同物种用不同物种用“,”分开，溶分开，溶液、气体要注明液、气体要注明ci，pi。(3)必要时应加电极必要时应加电极(如如Pt、C)。原电池的符号原电池的符号电极电势电极电势例例 电池符号电池符号Sn2+ + 2Fe3+= Sn4+ + 2Fe2+例例 写出下列氧化还原反应构成的原电池符号和电极反应式写出下列氧化还原反应构成的原电池符号和电极反应式Sn2+ + 2Fe3+ = Sn4+ + 2Fe2+ 电极电势电极电势-+-+M平衡电极电势平衡电极电势 平衡时平衡时M与与Mn+溶液之间的电势差。溶液之间的电势差。其数值取决于金属的
8、本性，并与盐溶液的浓度、温度有关。其数值取决于金属的本性，并与盐溶液的浓度、温度有关。-+MM活泼活泼M不活泼不活泼-+溶解溶解 沉积沉积 沉积沉积 溶解溶解M Mn+ + ne二、电极电势的产生二、电极电势的产生电极电势电极电势(g, 100kPa)v规定标准氢电极的电极电势值为零，即规定标准氢电极的电极电势值为零，即 (H+/H2) = 0 V 2H+ 2e H2Pt H2(100 kPa) H+(1 molL1)三、电极电势的测定三、电极电势的测定1. 标准氢电极标准氢电极(standard hydrogen electrode)电极电势电极电势2. 标准电极电势标准电极电势待测电极处于
9、待测电极处于标准态标准态所测得的电极电势，所测得的电极电势， (Mn+/M) (+) Cu2+ + 2e Cu ) ( ) 2H+ + 2e H2总反应总反应: H2 + Cu2+ 2H+ + CuE = (Cu2+/Cu) (H+ /H2) (Cu2+/Cu)= E100kPa0.342 (Zn2+/Zn)= E电极电势电极电势 2.866F2 + 2e 2FF2/F 1.358Cl2 + 2e 2ClCl2/Cl 1.229O2 + 4H+ + 4e 2H2OO2/H2O 0.342Cu2+ + 2e CuCu2+/Cu02H+ + 2e 2H2H+/H2 0.762Zn2+ + 2e Z
10、nZn2+/Zn 2.931K+ + e KK+/K 3.040Li+ + e LiLi+/Li /V电极反应电极反应电对电对还还原原型型物物质质还还原原能能力力越越强强氧氧化化型型物物质质氧氧化化能能力力越越弱弱电电对对中中常用电对的标准电极电势常用电对的标准电极电势(298.15K)电极电势电极电势例 判断氧化性还原性强弱例例 请请问问下下列列三三个个电电对对，在在标标准准条条件件下下哪哪个个是是最最强强的的氧氧化化剂剂，哪个是最强的还原剂哪个是最强的还原剂? 解：解：v非标准态、非水溶液非标准态、非水溶液不能不能用用E比较物质氧化还原能力比较物质氧化还原能力v电极电势与电极反应式写法无关
11、电极电势与电极反应式写法无关注注意意甘汞电极甘汞电极标准甘汞电极标准甘汞电极饱和甘汞电极饱和甘汞电极电极电势电极电势化学能全部转化为电功，则等温、等压条件下：化学能全部转化为电功，则等温、等压条件下：J/mol电子转移总数电子转移总数V法拉第常数法拉第常数96485 C/mol标准态下标准态下Walter Nernst (18641941)v德国卓越的物理学家、物理化学家和化学史家德国卓越的物理学家、物理化学家和化学史家v曾获曾获1920年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖(1)发明能斯特灯发明能斯特灯(2)建议用铂氢电极为零电位电势建议用铂氢电极为零电位电势(3)得出电极电势与溶液浓度的关系式，即得
12、出电极电势与溶液浓度的关系式，即Nernst方程方程 rGm = Wmax= EQ = zFE四、影响电极电势的因素四、影响电极电势的因素电极电势电极电势例计算G例例 计算由标准氢电极和标准镉电极组成原电池反应的标准计算由标准氢电极和标准镉电极组成原电池反应的标准吉布斯自由吉布斯自由能能变。变。原电池符号原电池符号电池反应电池反应解：解：E(Cd2+/Cd) = 0.4030 V E(H+/H2) = 0 VE = E(+) E() = 0 ( 0.4030)V = 0.4030V fGm = zFE = 2 96485 Cmol1 0.4030V = 77770 Jmol1 = 77.77
13、kJmol1电极电势电极电势Nernst方程方程E = E + lnRTzF氧化型氧化型m还原型还原型n当当R = 8.314 J K 1 mol 1, F = 96485 J V 1mol 1, T = 298.15 K时时, 电极反应通式电极反应通式 m 氧化型氧化型 + ze = n 还原型还原型 E = E + lg0.0592z氧化型氧化型m还原型还原型nv气体用气体用相对相对分压表示；溶液用分压表示；溶液用相对相对浓度表示浓度表示v纯固体或纯液体物质不写入纯固体或纯液体物质不写入v电极反应中电对以外物质也应写入，但电极反应中电对以外物质也应写入，但溶剂溶剂(如如H2O)不写入不写入
14、Cr2O72 +14 H+ + 6e 2Cr3+ + 7H2O电子转移数电子转移数法拉第常数法拉第常数Nernst方程方程电极电势电极电势例例 求求298.15K时，时，E(Co3+/Co2+)(1) c(Co2+) = 1.0molL-1, c(Co3+) = 0.1molL 1 (2) c(Co2+) = 0.01molL 1, c(Co3+) = 1.0 molL 1解：解：比值越大比值越大, , 电极电势值越大电极电势值越大比值越小比值越小, , 电极电势值越小电极电势值越小氧化型氧化型m还原型还原型n(2)(1)= 1.74V= 1.92V1. 浓度对电极电势的影响浓度对电极电势的影
15、响电极电势电极电势例计算浓度E = E lg例例 实验测得铜锌原电池的电动势为实验测得铜锌原电池的电动势为1.06 V ，并已知并已知 c(Cu2+) = 0.020 molL 1，问该电池中问该电池中c(Zn2+)的浓度是多少的浓度是多少?解解:电池反应电池反应 Cu2+Zn(s) = Cu(s) + Zn2+（+） Cu2+2e = Cu(s) E(Cu2+/Cu) = 0.3419V（ ）Zn(s) = Zn2+ + 2e E(Zn2+/Zn) =0.7618VE = E(+) E () = 1.1037 Vc(Zn2+) = 0.045molL 11.06 = 1.1037 lg电极电
16、势电极电势例例 当当c(OH) = 0.10 molL 1，p(O2)=100 kPa时时, 计算氧电计算氧电极的电极电势。极的电极电势。O2(g) + 2H2O + 4e = 4OH E(O2/OH) = 0.401V解：解： = 0.46V E(O2/OH) = E(O2/OH) lg例例 c(H+) = 1.0105 molL 1时时，求求电电对对E(MnO4/Mn2+) 的电极电势的电极电势(其它条件都处于标准态，其它条件都处于标准态，T = 298.15K)解：解：= 1.304 V电极电势随溶液酸度的降低而减小电极电势随溶液酸度的降低而减小2. 酸度对电极电势的影响酸度对电极电势的
17、影响电极电势电极电势 例例例例 298K时时, E(Ag+/Ag) = 0.7996V, Ksp(AgCl) = 1.5610 10, 现向现向AgNO3溶液中加入溶液中加入NaCl, 生成生成AgCl沉淀沉淀, 达到平衡时达到平衡时, 溶溶液中液中 c(Cl) = 1molL 1, 计算计算E(Ag+/Ag) 。解解:E(Ag+/Ag) = E(Ag+/Ag) + lg c(Ag+)= 0.7996 + lg(1.561010)= 0.2210V由于由于c(Cl) = 1.0 molL 1E(Ag+/Ag) = E(AgCl/Ag)电极反应电极反应: AgCl + e Cl + Ag氧化型物
18、质生成沉淀，电极电势降低，氧化型物质生成沉淀，电极电势降低，还原型物质生成沉淀，电极电势升高。还原型物质生成沉淀，电极电势升高。c(Ag+) = Ksp (AgCl)/c(Cl) = 1.56 1010 molL 1 3. 沉淀对电极电势的影响沉淀对电极电势的影响电极电势电极电势计算计算E(AgCl / Ag)AgCl(s) + e = Ag(s) + Cl E(AgCl/Ag) E(AgCl/ Ag) = E (Ag+/ Ag) = 0.22V例例 若若Ag+/Ag与与AgCl/Ag组组成成原原电电池池，在在此此体体系系中中加加入入NaCl溶液至溶液中溶液至溶液中 c(Cl) = 1molL
19、 1，计算计算E(AgCl / Ag) 。Ag+ + e = Ag(s) E(Ag+/Ag) 原电池反应达平衡时：原电池反应达平衡时： E (Ag+/ Ag) = E (AgCl / Ag) E(Ag+/Ag) + lg c(Ag+)同样方法算出：同样方法算出：解解: Ag+ + e = Ag + 0.7991 AgCl(s) + e = Ag + Cl + 0.223AgBr(s) + e = Ag + Br + 0.071 AgI (s) + e = Ag + I 0.125减减小小减减 小小降降 低低Ksp c(Ag+) E / V = E(AgCl/Ag) + lg 电极电势电极电势例
20、：例：E(H+/ H2) = 0 V，求，求E(HAc/ H2)= 1.8105 molL 1E (H+/ H2) = E(HAc/ H2)H+的氧化能力的氧化能力减弱减弱氧化型物质生成弱电解质或配离子，电极电势降低，氧化型物质生成弱电解质或配离子，电极电势降低，还原型物质生成弱电解质或配离子，电极电势升高。还原型物质生成弱电解质或配离子，电极电势升高。= 0.28V电极反应电极反应 2H+ + 2e = H2 若体系中加入若体系中加入NaAc，生成弱酸，生成弱酸HAc当当p(H2 ) = 100 kPa，c(HAc) = c(Ac) = 1 molL 1时，时，4. 生成弱电解质或稳定的配离
21、子生成弱电解质或稳定的配离子电极电势电极电势例例 根据氧化还原反应根据氧化还原反应Cu + Cl2 Cu2+ + 2Cl组成原电池。组成原电池。已知已知p(Cl2 ) = 100 kPa，c(Cu2+) = 0.1 molL 1，c(Cl) = 0.10 molL 1。计算原电池的电动势并写出原电池符号。计算原电池的电动势并写出原电池符号。解：解：解：解： E(Cu2+/Cu)= 0.34V，E(Cl2/Cl)= 1.36VE = E(+) E() = (1.42 0.31)V = 1.01V原电池中原电池中E(+) E()，电动势，电动势E = E(+) E()1. 1. 判断原电池的正负极
22、，计算原电池的电动势判断原电池的正负极，计算原电池的电动势五、电极电势的应用五、电极电势的应用电极电势电极电势计算计算Ksp例例 已知：已知：E(PbSO4/Pb) = 0.356V，E(Pb2+/Pb) = 0.126V,求求Ksp(PbSO4)。 E(PbSO4/Pb) = E(Pb2+/Pb) + lg c(Pb2+)解法解法1标准态下标准态下c(SO42) = 1.0 molL 1 2. 计算解离平衡常数计算解离平衡常数、溶度积常数、稳定常数溶度积常数、稳定常数Ksp (PbSO4) = 1.7108 E(PbSO4/Pb) = E(Pb2+/Pb) + lg Ksp(PbSO4)=
23、E(Pb2+/Pb) + lg解法解法2 设计原电池设计原电池(+) Pb2+ + 2e = Pb， E(Pb2+/Pb) = 0.126V() Pb(s) + SO42 2e = PbSO4(s)，E(PbSO4/Pb) = 0.356V电池反应：电池反应：Pb2+ + SO42 = PbSO4电极电势电极电势求求Ka例例 已知：已知：E(HCN/H2) = 0.545V，求，求Ka (HCN)。 标准态下标准态下c(HCN) = c(CN) = 1 molL1，p(H2) = 100 kPa解法解法1Ka = 6.171010解法解法2 设计原电池设计原电池() H2 + 2CN2e =
24、2HCN，E(HCN/H+) = 0.545V (+) 2H+ + 2e = H2， E(H+/H2) = 0V电池反应电池反应 2H+ + 2CN= 2HCN电极电势电极电势氧化还原反应的规律：氧化还原反应的规律：强强氧化剂氧化剂 + 强强还原剂还原剂 弱弱还原剂还原剂 + 弱弱氧化剂氧化剂 rGm E() 自发进行自发进行 rGm = 0，即，即E = 0 时，时，E(+) = E() 平衡状态平衡状态 rGm 0，即，即E0 时，时，E(+) E() 非自发进行非自发进行二、氧化还原反应的限度二、氧化还原反应的限度E值越大，值越大，K值越大，正反应进行得越完全。值越大，正反应进行得越完全
25、。氧化还原反应的氧化还原反应的K只只与与E有关，而与溶液浓度无关有关，而与溶液浓度无关氧化还原反应中转移电子数氧化还原反应中转移电子数氧化还原反应的方向和限度氧化还原反应的方向和限度一、氧化还原反应的方向一、氧化还原反应的方向判断自发进行的方向判断自发进行的方向例例 判断下列氧化还原反应自发进行的方向判断下列氧化还原反应自发进行的方向(1)Sn + Pb2+(1molL 1) = Sn2+(1molL 1) + Pb(2) Sn + Pb2+(0.1molL 1) = Sn2+(1molL 1) + Pb例例 判断下列氧化还原反应自发进行的方向。判断下列氧化还原反应自发进行的方向。2H+(1.
26、0 molL 1) + 2Ag + 2I (0.5 molL 1) = 2AgI + H2(100 kPa)解解: E(H+/H2 ) = 0 V, E(Ag+/Ag) = 0.799 V = 0.018V E() 反应能自发进行反应能自发进行 E(Sn2+/Sn) = 0.136V，E(Pb2+/Pb) = 0.126V解解:(1) E(Pb2+/Pb)E(Sn2+/Sn) (2) E (Pb2+/Pb) E(Fe2+/Fe), 可以发生下列反应：可以发生下列反应：Fe + 2Fe3+ 3Fe2+ 解释元素的氧化还原特性解释元素的氧化还原特性电势图及其应用电势图及其应用化学电源化学电源锌锰干
27、电池锌锰干电池锌汞电池锌汞电池实用电池实用电池镍镉充电电池镍镉充电电池实用电池实用电池蓄电池锂电池锂电池铅蓄电池铅蓄电池实用电池实用电池燃料电池燃料电池实用电池实用电池交通运输德国海军燃料电池潜艇德国海军燃料电池潜艇 中国奥运会燃料电池客车中国奥运会燃料电池客车 实用电池实用电池知识回顾知识回顾原电池原电池电极名称电极名称负极负极( )正极正极(+)电极反应电极反应氧化反应氧化反应 还原反应还原反应反应自发性反应自发性可自发进行可自发进行装置作用装置作用化学能转变为电能化学能转变为电能Zn(s) = Zn2+ + 2e () 氧化反应氧化反应Cu2+ + 2e = Cu(s)(+) 还原反应还
28、原反应Zn(s) + Cu2+ Zn2+ + Cu(s) ZnSO4CuSO4() Zn(+) CuCuCl2 Cu(s) + Cl2(g)?电解及其应用电解及其应用原电池和电解池的区别原电池和电解池的区别电电解解氯氯化化铜铜实实验验电解及其应用电解及其应用微观模拟微观模拟电解及其应用电解及其应用原电池和电解池的区别原电池和电解池的区别原电池原电池电解池电解池电极名称电极名称负极负极( )正极正极(+)电极反应电极反应氧化反应氧化反应还原反应还原反应反应自发性反应自发性可自发进行可自发进行装置作用装置作用化学能转化为电能化学能转化为电能阳极阳极(anode) 阴极阴极(cathode)氧化反应
29、氧化反应还原反应还原反应在外电压作用下才能进行在外电压作用下才能进行电能转变为化学能电能转变为化学能电解及其应用电解及其应用4.6 电解及其应用电解及其应用电解池的组成和电极反应电解池的组成和电极反应分解电压分解电压电解产物的一般规律电解产物的一般规律电解的应用电解的应用本节目录本节目录一、电解池的组成和电极反应一、电解池的组成和电极反应电解池电解池将电能转变为化学能，进行氧化还原反应的装置。将电能转变为化学能，进行氧化还原反应的装置。电解电解使电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而引起的使电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而引起的氧化还原反应过程。氧化还原反应过程。(1)外加直流电源外加直流电
30、源(2)两个电极两个电极(3)电解质溶液或熔融电解质电解质溶液或熔融电解质(4)形成闭合回路形成闭合回路阴极阴极(还原反应还原反应): Cu2+ + 2e Cu(s)阳极阳极(氧化反应氧化反应): 2Cl Cl2(g) + 2e 电解反应电解反应: CuCl2 Cu(s) + Cl2(g)v电极反应电极反应v电解池的组成：电解池的组成：两个电极两个电极+电解液电解液电解及其应用电解及其应用形成电形成电解池的解池的条件条件当电解池中当电解池中有一定量电流通过有一定量电流通过时时, 电极的平衡状态被破坏电极的平衡状态被破坏, 电极电极电势偏离平衡电势电势偏离平衡电势, 产生产生“超电势超电势”。V
31、分解VI电流电流 -电压曲线电压曲线二、分解电压二、分解电压电解反应电解反应: 2HCl H2(g) + Cl2(g) 阴极阴极: 2H+ + 2e H2(g) 阳极阳极: 2Cl Cl2(g) + 2e ( )Pt|H2(p1)|HCl(c)|Cl2 (p2)|Pt(+)理论分解电压理论分解电压: 电池的平衡电动势电池的平衡电动势, 可根据可根据Nernst方程求得。方程求得。分分解解电电压压: :使使电电解解质质在在两两电电极极上上持持续续不不断断地地进进行行分分解解所所需需的的最小外加电压。最小外加电压。电解及其应用电解及其应用电解熔融氯化钠电解熔融氯化钠2NaCl 2Na(l) + C
32、l2(g)氧化反应氧化反应还原反应还原反应熔融熔融NaCl铁（阴极）铁（阴极）铁（阴极）铁（阴极）碳（阳极）碳（阳极）电解及其应用电解及其应用电解氯化钠溶液电解氯化钠溶液2NaCl(aq) + 2H2O(l) 2NaOH(aq) + Cl2(g) + H2(g)汞（阴极）汞（阴极）钠汞齐钠汞齐浓浓NaCl溶液溶液稀稀NaCl溶液溶液NaOH溶液溶液石墨（阳极）石墨（阳极）Cl2H2石墨碎片石墨碎片H2O电解及其应用电解及其应用电解氯化钠溶液电解氯化钠溶液2NaCl(aq) + 2H2O(l) 2NaOH(aq) + Cl2(g) + H2(g)阳离子交换膜阳离子交换膜NaOH溶液溶液H2O浓浓
33、NaCl溶液溶液稀稀NaCl溶液溶液阳极阳极阴极阴极电解及其应用电解及其应用在水溶液中在水溶液中阴极阴极上可能发生的反应通常有上可能发生的反应通常有:金属离子的沉积金属离子的沉积, 如如Cu2+ + 2e Cu高价离子还原成低价离子高价离子还原成低价离子, 如如Fe3+ + e Fe2+氢离子或水氢离子或水还原成氢气还原成氢气, 2H+ + 2e H2非金属单质变负离子非金属单质变负离子, 如如Cl2 + 2e 2Cl 三、电解产物的一般规律三、电解产物的一般规律E(电解电解) = (阳极阳极) (阴极阴极) v阴极上优先发生电极电势阴极上优先发生电极电势高高的还原反应的还原反应阴极阴极：得电
34、子被还原：得电子被还原 Al之后的金属离子之后的金属离子 H+ Al和和Al之前的金属离子之前的金属离子电解及其应用电解及其应用在水溶液中在水溶液中阳极阳极上可能发生的反应通常有上可能发生的反应通常有:金属的溶解金属的溶解, 如如Cu Cu2+ + 2e 低价离子氧化成高价离子低价离子氧化成高价离子, 如如Fe2+ Fe3+ + e 氢氧离子或水氢氧离子或水氧化成氧气氧化成氧气, 4OH O2 + 2H2O + 4e 非金属离子变为单质非金属离子变为单质, 如如2Cl Cl2 + 2e 三、电解产物的一般规律三、电解产物的一般规律E(电解电解) = (阳极阳极) (阴极阴极) v阳极上优先发生
35、电极电势阳极上优先发生电极电势低低的氧化反应的氧化反应 阳极：阳极：失电子被氧化（先看失电子被氧化（先看电极材料电极材料）非惰性电极材料，如金属材料失去电子而溶解；非惰性电极材料，如金属材料失去电子而溶解；惰性电极材料，惰性电极材料，S2, I, Br, Cl OH (NO3 , SO42 )电解及其应用电解及其应用例例 请写出请写出K2SO4溶液电解反应时的电极反应。溶液电解反应时的电极反应。阴极阴极: 4H+ + 4e 2H2(g)阳极阳极: 2H2O O2(g) + 4H+ + 4e 电解反应电解反应: 2H2O 2H2(g) + O2(g)阴极阴极: 4H2O + 4e 2H2(g)
36、+ 4OH 阳极阳极: 4OH O2 + 2H2O + 4e 电解反应电解反应: 2H2O 2H2(g) + O2(g)电解及其应用电解及其应用精炼铜精炼铜四、电解的应用四、电解的应用纯铜纯铜阴极阴极粗铜粗铜阳极阳极阳极泥阳极泥Zn Fe Ni Cu Ag Au 电解及其应用电解及其应用电镀电镀 (electroplate)是在某些金属表面镀上其他金属的过程，是在某些金属表面镀上其他金属的过程，可提高金属的耐蚀性、耐磨性、装饰性、强度或硬度等。可提高金属的耐蚀性、耐磨性、装饰性、强度或硬度等。工件为阴极，镀层金属为阳极，含有阳极金属离子的溶液为工件为阴极，镀层金属为阳极，含有阳极金属离子的溶液
37、为电解液。电解液。电镀电镀全自动电镀生产线全自动电镀生产线镀镀件件CuSO4Cu电解及其应用电解及其应用v电电抛抛光光(electrolytic polishing)是是专专门门用用于于提提高高工工件件表表面光洁度的一种电加工方法。面光洁度的一种电加工方法。v电抛光时，被抛光的工件作阳极，常用铅、石墨作阴极电抛光时，被抛光的工件作阳极，常用铅、石墨作阴极电抛光电抛光(a)抛光前抛光前 (b)抛光后抛光后电抛光示意图电抛光示意图电解及其应用电解及其应用金属表面与周围介质发生化学或电化学作用引起的破坏，金属表面与周围介质发生化学或电化学作用引起的破坏，称为称为退役的半潜船退役的半潜船上了锈的金属上
38、了锈的金属金属的腐蚀与防腐金属的腐蚀与防腐金属的腐蚀金属的腐蚀化化学学腐腐蚀蚀是是金金属属在在高高温温下下与与腐腐蚀蚀气气体体或或非非电电解解质质发发生生的的纯化学作用而引起的破坏现象。纯化学作用而引起的破坏现象。电电化化学学腐腐蚀蚀是是金金属属腐腐蚀蚀最最为为广广泛泛的的一一种种。当当金金属属与与电电解解质质溶溶液液相相接接触触时时，金金属属表表面面形形成成原原电电池池，又又称称为为腐腐蚀蚀电电池池。 腐蚀电池中的负极腐蚀电池中的负极阳极，正极阳极，正极阴极。阴极。 金属的腐蚀与防腐金属的腐蚀与防腐金属铁的电化学腐蚀金属铁的电化学腐蚀析氢腐蚀：析氢腐蚀：阴极：阴极：2H+ + 2e = H2
39、阳极：阳极：Fe = Fe2+ + 2e 吸氧腐蚀：吸氧腐蚀：阴极：阴极：O2 + 2H2O + 4e = 4OH 阳极：阳极：Fe = Fe2+ + 2e 金属的腐蚀与防腐金属的腐蚀与防腐碱性介质碱性介质铁锈铁锈空气空气水滴水滴铁铁杂质杂质水膜水膜2e 2H+H2FeFe2+酸性介质酸性介质空气空气杂质杂质上上段段下下段段FeO2 + 2H2O + 4e = 4OH Fe = Fe2+ + 2e 总反应：总反应： 2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2v在水中的钢铁，在水中的钢铁，上段生锈，下段蚀坑。上段生锈，下段蚀坑。金属铁的电化学腐蚀金属铁的电化学腐蚀Fe(OH)2Fe(O
40、H)3铁锈铁锈金属的腐蚀与防腐金属的腐蚀与防腐浓差腐蚀浓差腐蚀由水中溶解氧浓度不同引起的。其腐蚀反应机理由水中溶解氧浓度不同引起的。其腐蚀反应机理与吸氧腐蚀相同。与吸氧腐蚀相同。 采用金属合金采用金属合金 保护膜法保护膜法 缓蚀剂法缓蚀剂法金属腐蚀的防止金属腐蚀的防止金属的腐蚀与防腐金属的腐蚀与防腐负极负极 正正极极阳极阳极 阴阴极极 铁制品的保护铁制品的保护 （锌作为牺牲阳极）（锌作为牺牲阳极）铜制品的保护铜制品的保护 （镁作为牺牲阳极）（镁作为牺牲阳极）电化学保护法：电化学保护法： 外加电流法外加电流法要保护的金属为阴极，附加电极为阳极，要保护的金属为阴极，附加电极为阳极，在直流电作用下，
41、使阴极受到保护。在直流电作用下，使阴极受到保护。 牺牲阳极保护法牺牲阳极保护法金属的腐蚀与防腐金属的腐蚀与防腐水管水管( (阴极阴极) )镁镁( (阳极阳极) )焊接头焊接头绝缘绝缘铜导线铜导线水滴水滴思考题思考题 电镀和精炼铜有哪些异同点？电镀和精炼铜有哪些异同点？电镀电镀精炼铜精炼铜目的目的结果结果方法方法镀膜镀膜微米级薄层微米级薄层控制电流控制电流提纯提纯纯铜纯铜控制电压控制电压已知已知25时时H2在在Zn电极上的超电势为电极上的超电势为0.75V，电解，电解c(Zn2)为为10 5 molL 1 的溶液时，为不使的溶液时，为不使H2析出，溶液的析出，溶液的pH值应值应控制在多大为好。控制在多大为好。解得：解得：pH 2.72解：阴极存在反应解：阴极存在反应 2H+ + 2e H2(g) Zn2+ + 2e Zn(s)要使要使H2不在阴极析出，则需不在阴极析出，则需E(H/ H2) E (Zn2/Zn)
