机械电化学与金属腐蚀课件

电化学电化学与金属腐蚀与金属腐蚀4.14.1 原电池原电池4.24.2 电极电势电极电势4.34.3电动势与电极电势电动势与电极电势 在化学上的应用在化学上的应用4.44.4化学电源化学电源(自学）自学）4.54.5电解（自学）电解（自学）4.64.6金属腐蚀及其防止金属腐蚀及其防止讲授：讲授：讲授：讲授：7 7 7 78 8 8 8课时课时课时课时习题讨论：习题讨论：习题讨论：习题讨论：2 2 2 2课时课时课时课时实验：实验：实验：实验：2 2 2 2课时课时课时课时2024/4/302024/4/301 1电化学与金属腐蚀电化学与金属腐蚀电化学与金属腐蚀电化学与金属腐蚀n n内容提要和学习要求内容提要和学习要求:n n本章从氧化还原反应出发，简单介绍本章从氧化还原反应出发，简单介绍原电池的组成、半反应式以及电极电势的原电池的组成、半反应式以及电极电势的概念，着重讨论浓度对电极电势的影响以概念，着重讨论浓度对电极电势的影响以及电极电势的应用：比较氧化剂还原剂的及电极电势的应用：比较氧化剂还原剂的相对强弱，判断氧化还原反应进行的方向相对强弱，判断氧化还原反应进行的方向和程度，计算原电池的电动势等。介绍电和程度，计算原电池的电动势等。介绍电解池中电极产物及电解的应用，电化学腐解池中电极产物及电解的应用，电化学腐蚀及其防护的原理。蚀及其防护的原理。2024/4/302024/4/302 2第四章第四章第四章第四章 电化学与金属腐蚀电化学与金属腐蚀电化学与金属腐蚀电化学与金属腐蚀n n本章学习的主要要求有以下几点：本章学习的主要要求有以下几点：n n(1)(1)了解电极电势的概念，能用能斯特了解电极电势的概念，能用能斯特方程式进行有关计算。方程式进行有关计算。n n(2)(2)能应用电极电势的数据判断氧化剂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。自发进行的方向和程度。n n 了解摩尔吉布斯函数变了解摩尔吉布斯函数变rGrGm m与原与原电池电动势、电池电动势、rGrGm m 与氧化还原反应与氧化还原反应平衡常数的关系。平衡常数的关系。2024/4/302024/4/303 3第四章第四章第四章第四章 电化学与金属腐蚀电化学与金属腐蚀电化学与金属腐蚀电化学与金属腐蚀n n(3)(3)联系电极电势概念，了解电解的基联系电极电势概念，了解电解的基本原理，了解电解在工程实际中的某本原理，了解电解在工程实际中的某些应用。些应用。n n(4)(4)了解金属腐蚀及防护原理。了解金属腐蚀及防护原理。2024/4/302024/4/304 44.14.1 原电池原电池原电池原电池n4.1原电池原电池n4.1.1原电池中的化学反应原电池中的化学反应n4.1.2原电池的热力学原电池的热力学2024/4/302024/4/305 54.14.1 原电池原电池原电池原电池n4.1.1原电池中的化学反应原电池中的化学反应n1.原电池的组成原电池的组成n n2.电极和电极反应电极和电极反应n n3.原电池的图式原电池的图式2024/4/302024/4/306 64.14.1 原电池原电池原电池原电池n1.原电池的组成原电池的组成n n化学反应：化学反应：n n氧化还原反应和非氧化还原反应氧化还原反应和非氧化还原反应n n氧化还原反应：氧化还原反应：n n反应物之间有电子转移的反应。反应物之间有电子转移的反应。n nZn+Cu2+=Cu+Zn2+n nMnO4-+5Fe2+8H+=Mn2+5Fe3+4H2O2024/4/302024/4/307 74.14.1 原电池原电池原电池原电池n n对于一个能够自发进行的氧化还原反对于一个能够自发进行的氧化还原反应，可以组成原电池，将其化学能转变为应，可以组成原电池，将其化学能转变为电能。电能。n nZn(s)+2H+(aq)=H2(g)+Zn2+(aq)2024/4/302024/4/308 84.14.1 原电池原电池原电池原电池n nZn(s)+Cu2+(aq)=Cu(s)+Zn2+(aq)n nrGm(298.15K)=-212.55kJmol-1n n那么，能不能将此反应的标准摩那么，能不能将此反应的标准摩尔吉布斯函数变直接转变为电能呢？尔吉布斯函数变直接转变为电能呢？n n1863年，年，J.E.Daniell将将锌片片插入插入ZnSO4溶液溶液中，铜片插入中，铜片插入CuSO4溶液溶液中中,把把两个两个烧杯中的溶液用一倒置的杯中的溶液用一倒置的U型管型管“盐桥盐桥”连接起来。接起来。用这两个半电用这两个半电池组成了一个电池池组成了一个电池:称为称为Daniell电池电池。2024/4/302024/4/309 94.14.1 原电池原电池原电池原电池2024/4/302024/4/3010104.14.1 原电池原电池原电池原电池2024/4/302024/4/301111 铣床要用于在铣床上加工平面、台阶、沟槽、成形表面和切断工件等。铣刀按用途区分有多种常用的型式。圆柱形铣刀：用于卧式铣床上加工平面。刀齿分布在铣刀的圆周上，按齿形分为直齿和螺旋齿两种。按齿数分粗齿和细齿两种。螺旋齿粗齿铣刀齿数少，刀齿强度高，容屑空间大，适用于粗加工；细齿铣刀适用于精加工。面铣刀：用于立式铣床、端面铣床或、龙门铣床、上加工平面，端面和圆周上均有刀齿，也有粗齿和细齿之分。其结构有整体式、镶齿式和可转位式3种。立铣刀：用于加工沟槽和台阶面等，刀齿在圆周和端面上，工作时不能沿轴向进给。当立铣刀上有通过中心的端齿时，可轴向进给。三面刃铣刀：用于加工各种沟槽和台阶面，其两侧面和圆周上均有刀齿。角度铣刀：用于铣削成一定角度的沟槽，有单角和双角铣刀两种。锯片铣刀：用于加工深槽和切断工件，其圆周上有较多的刀齿。为了减少铣切时的摩擦，刀齿两侧有151的副偏角。此外，还有键槽铣刀 燕尾槽铣刀 T形槽铣刀和各种成形铣刀等。铣刀的结构分为4种。整体式：刀体和刀齿制成一体。整体焊齿式：刀齿用硬质合金或其他耐磨刀具材料制成，并钎焊在刀体上。镶齿式：刀齿用机械夹固的方法紧固在刀体上。这种可换的刀齿可以是整体刀具材料的刀头，也可以是焊接刀具材料的刀头。刀头装在刀体上刃磨的铣刀称为体内刃磨式；刀头在夹具上单独刃磨的称为体外刃磨式。可转位式：这种结构已广泛用于面铣刀、立铣刀和三面刃铣刀等。编辑本段检验事项检验标准 铣床主要有：GB6477.9-86 金属切削机床术语铣床，ZBJ54017-89 及JB/T5599-91 升降台铣床参数及系列型谱，GB3933-83 升降台铣床精度，JB/T2800-92 升降台铣床技术条件，ZBJ54014-88 数控立式升降台铣床精度，ZBJ54015-90 数控立式升降台铣床技术条件，JB3696-84 摇臂铣床精度，JB/T3697-96 摇臂铣床技术条件，JB/T2873-91、JB/T5600-91 万能工具铣床参数及系列型谱，JB/T2874-94 万能工具铣床精度，JB/T2875-92 万能工具铣床技术条件，JB/Z135-79 床身铣床参数及系列型谱，GB3932-83 床身铣床精度，ZBJ54010-88 数控床身铣床精度，JB/T3027-93 龙门铣床参数，JB/T3028-93龙门铣床精度，JB/T3029-93 龙门铣床技术条件，JB3311-83，JB/Z195-83 平面铣床参数及系列型谱，JB3312-83 平面铣床精度，JB/T3313-94 平面铣床技术条件，ZBJ54013-88 刻模铣床参数，JB/GQ1059-85 立体仿形铣床参数，JB/GQ1060-85 立体仿形铣床精度，JB/GQ1061-85 立体仿型铣床技术条件，ZBJ54007-88 立式立体仿形铣床精度，JB/T7414-94 立式立体仿形铣床技术条件等。检验项目相关标准检验项目与其他金属切削机床大体相同，专用标准包括精度和性能，大体可概括为：安装刀具的孔（或心轴）的精度，刀架、滑枕(或摇臂)工作台的精度，安装刀具与工作台的相互位置精度，对规定工件的加工精度等。检验还须参照JB2670-82 金属切削机床检验通则，出口产品不得低于一等品。编辑本段操作规程专用铣床操作规程 适用机型：铣床1、龙门铣床：X245（A662），X209（6642），X2010，X2012A，FRM5，6642H1，92001。2双柱铣床：FX03，564H1，273-11A，535H2，459，544H1，571H1，529H1，FXZ-001，462C1。3单柱铣床：447H1，456H1458H1，461HX458C，459C1，459HX。4平面仿形铣床：XB4326，XF736，P-90A。5立体仿形铣床：6441，P-105，P-93。6立式圆工作台铣床：TZX16，X5216，449H1621M，621H5621C1H29，623，623H7，623H9，623H11，623H12，623BH6，623BH10623CH2，621H6，623H10，623CH2，621H6，623H10，623H6，621MCH29。7鼓形铣床：490，6021BH1。8回转式端面铣床：K389-24 一、认真执行金属切削机床通用操作规程有关规定。二、认真执行下述有关补充规定。1夹具或大型工件的实置(安装)，应使工作台受力均匀，避免受力不均导致工作台变形。2横梁或主轴箱根工件加工要求调正好后，应锁紧牢靠方可工作。3不准加工余量或重量超过规定的毛坯件。4工作后应将龙门、双柱、单柱、平面仿形铣床的工作台：置于床身导轨的中间位置。普通铣床操作规程 适用机型：1、卧式铣床：X6012、X60（6H80）、X60W（6H80）、X602、X61（6H81）、X6H81、X6030、X6130、X2、（6H82）、X62W（6H82）、X6232、X6232A、X63、（6H83）X63W、6H83Y、6H83、B1-169A、6H81A、FU2A、4FWA、FA5H、FA5U、IAE、X3810。2立式铣床：X50、X51（6H11）、X52、X52k（6H12）、X53、X53k（6H13）、X53T（FA5V）、X5430A、X50T、X5350、XS5040、X518、610、F1-250、F2-250、FA4AV、652、VF222、FSS、FB40V、6H13，FYA41M、4MK-V、UF/05-135、6A54、300、173M-12。3数控立式铣床：XsK5040。4键槽铣床：x920（692A）、4205、XZ9006、60A。5万能工具铣：x8119（678M）、x8126（679）、x8140、680。一、认真执行金属切削机床通用操作规程有关规定。二、认真执行下述有关铣床通用规定：（一）工作中认真做到 1铣削不规则的工件及使用虎钳、分度头及专用夹具持工件时，不规则工件的重心及虎钳、分度头、专用夹具等应尽可能放在工作台的中间部位，避免工作台受力不匀，产生变形。2在快速或自动进给铣削时，不准把工作台走到两极端，以免挤坏丝杆。3不准用机动对刀，对刀应的动进行。铣床4、工作台换向时，须先将换向手柄停在中间位置，然后再换向，不准直接换向。5铣削键槽轴类或切割薄的工件时，严防铣坏分度头或工作台面。6、铣削平面时，必须使用有四个刀头以上的刀盘，选择合适的切削用量，防止机床在铣削中产生震动。（二）工作后将工作台停在中间位置，升降台落到最低的位置上。三、认真执行下述有关特殊的规定 XSK5040 数控立式铣床，工作前应根据工艺要求进行有关工步程序，主轴转速、刀具进给量、刀具运动轨迹和连续越位等项目的预选。将电气旋钮置于调正位置进行试车，确认无问题后，再将电气旋钮置于自动或半自动位置进行工作。编辑本段包装储运精品课件文档，欢迎下载，下载后可以复制编辑。更多精品文档，欢迎浏览。2024/4/302024/4/3012124.14.1 原电池原电池原电池原电池2024/4/302024/4/3013134.14.1 原电池原电池原电池原电池n n原电池：将能够自发进行的氧化还原原电池：将能够自发进行的氧化还原反应的化学能转变为电能的装置。反应的化学能转变为电能的装置。n n原电池：两个半电池，一个盐桥。原电池：两个半电池，一个盐桥。n n盐桥盐桥(饱和饱和KCl;KNO3)：n n电荷中和；构成回路。电荷中和；构成回路。2024/4/302024/4/3014144.14.1 原电池原电池原电池原电池n n2.电极和电极反应电极和电极反应n n原电池中所进行的氧化还原反应原电池中所进行的氧化还原反应是分别在两个电极上发生的。是分别在两个电极上发生的。n n铜锌原电池铜锌原电池:n n(-)(-)Zn氧化：氧化：Zn(s)-2e-=Zn2+(aq)n n(+)Cu2+还原：还原：Cu2+(aq)+2e-=Cu(s)n n电池反应为电池反应为:n nZn(s)+Cu2+(aq)=Zn2+(aq)+Cu(s)2024/4/302024/4/3015154.14.1 原电池原电池原电池原电池n n电极的种类：电极的种类：n n(1)金属电极金属电极：金属：金属-金属离子金属离子n n M M|M|Mn n+M M-e-en-n-=MnMnn n+n nZn|Zn2+Cu|Cu2+Ag|Ag+n n(2)非金属电极非金属电极：非金属：非金属-非金属离子非金属离子n nPt|Cl2(g)|Cl-(aq)Cl2(g)+2e-=2Cl-(aq)n nPt|H2(g)|H+(aq)H2(g)-2e-=2H+(aq)2024/4/302024/4/3016164.14.1 原电池原电池原电池原电池n n(3)金属金属-金属难溶盐金属难溶盐-难溶盐负离子难溶盐负离子n nAg(s)|AgCl(s)|Cl-(1moldm-3)nn(氯化化银电极极)n nAgCl(s)+e-=Ag(s)+Cl-(aq)n nHg(s)|Hg2Cl2(s)|Cl-(饱和）和）n n(饱和甘汞和甘汞电极极)n nHg2Cl2(s)+2e-=2Hg(s)+2Cl-(aq)2024/4/302024/4/3017174.14.1 原电池原电池原电池原电池n n(4)同一元素原子的不同价态离子同一元素原子的不同价态离子n n M Mm+m+|M|Mn n+n nPt|FeFe3+3+;FeFe2+2+PtPt|MnOMnO4 4-;Mn2+;H+n nFeFe3+3+e-=FeFe2+2+n nMnOMnO4 4-+8H+5e-=Mn2+4H2On n氧化还原电对氧化还原电对n n氧化态氧化态/还原态：还原态：n nCu2+/Cu;I2/I-;MnO4-/Mn2+2024/4/302024/4/3018184.14.1 原电池原电池原电池原电池n n电极反应通式：电极反应通式：n na(氧化态氧化态)+ne-=b(还原态还原态)n nn为电子的化学计量数为电子的化学计量数;为单位物质的为单位物质的量的氧化态在还原过程中获得的电子量的氧化态在还原过程中获得的电子的物质的量。的物质的量。n n法拉第常数：法拉第常数：F(Cmol-1)n n1F=96485Cmol-1n n单位物质的量的电子所带的电量为单位物质的量的电子所带的电量为1F2024/4/302024/4/3019194.14.1 原电池原电池原电池原电池n n3.原电池的图式原电池的图式n n原电池的装置可用图式来表示。原电池的装置可用图式来表示。n n例如铜锌原电池可用下列图式来表示例如铜锌原电池可用下列图式来表示(-)ZnZnSO4(c1 1)CuSO4(c2 2)Cu(+)n n规定规定:负极写在左边，正极写在右边，负极写在左边，正极写在右边，n n以双虚垂线以双虚垂线()表示盐桥，表示盐桥，n n以单垂线以单垂线()表示两个相之间的界面表示两个相之间的界面2024/4/302024/4/3020204.14.1 原电池原电池原电池原电池n n(-)Zn|Zn2+(c1)H+(c2)|H2(Pa)|Pt(+)n nZn+2H+=H2+Zn2+n n(-)Pt|I2|I-Fe3+,Fe2+|Pt(+)n n2Fe3+2I-=I2+2Fe2+n nCu(s)+2Ag+(aq)=2Ag(s)+Cu2+(aq)n n(-)Cu|Cu2+(aq),c11Ag+(aq),c2 2|Ag(+)2024/4/302024/4/3021214.14.1 原电池原电池原电池原电池n n将下列各氧化还原反应组成原电池，将下列各氧化还原反应组成原电池，分别用图式表示各原电池。分别用图式表示各原电池。n n(1)Zn+Fe2+=Zn2+Fe(2)Cl2+2Fe2+=2Fe3+2Cl-(3)Ni+Sn4+=Ni2+Sn2+(4)5Fe2+8H+MnO4-n n=Mn2+5Fe3+4H2O2024/4/302024/4/3022224.14.1 原电池原电池原电池原电池n n4.1.24.1.2原电池的热力学原电池的热力学n n1 1.电池反应的电池反应的rGmrGm与原电池的与原电池的n n 电动势电动势E E的关系的关系n n2 2.原电池的标准平衡常数原电池的标准平衡常数K K与标准与标准n n 电动势电动势E E的关系的关系2024/4/302024/4/3023234.14.1 原电池原电池原电池原电池n n1.1.电池反应的电池反应的rGmrGm与原电池的与原电池的n n 电动势电动势E E的关系的关系n n一个能自发进行的氧化还原反应，一个能自发进行的氧化还原反应，可以设计成一个原电池，把化学能转可以设计成一个原电池，把化学能转变为电能，然而作为该电池反应推动变为电能，然而作为该电池反应推动能力的摩尔吉布斯函数变与所组成的能力的摩尔吉布斯函数变与所组成的原电池的电动势之间有什么联系呢？原电池的电动势之间有什么联系呢？2024/4/302024/4/3024244.14.1 原电池原电池原电池原电池n naA(aq)+bB(aq)=gG(aq)+dD(aq)n n如果在能量转变的过程中，化学如果在能量转变的过程中，化学能全部转变为电功而无其他的能量损能全部转变为电功而无其他的能量损失，则在等温、定压条件下，摩尔吉失，则在等温、定压条件下，摩尔吉布斯函数变布斯函数变(rGm)等于原电池可能等于原电池可能作的最大电功作的最大电功(wmaxmax)即即n nrGm=wmaxmax2024/4/302024/4/3025254.14.1 原电池原电池原电池原电池n n若一个原电池的电动势为若一个原电池的电动势为E，有一，有一定量电荷定量电荷Q由原电池的负极移动到正由原电池的负极移动到正极时，原电池作的最大电功在数值上极时，原电池作的最大电功在数值上为为QE。n n当原电池的两极在氧化还原反应当原电池的两极在氧化还原反应中有单位物质的量的电子发生转移时，中有单位物质的量的电子发生转移时，就产生就产生96485C(库仑库仑)的电量；如果氧的电量；如果氧化还原反应中表示电子得失的化学计化还原反应中表示电子得失的化学计量数为量数为n，则产生，则产生n96485C的电量，的电量，因此因此:Q=nF2024/4/302024/4/3026264.14.1 原电池原电池原电池原电池n nrGm=wmaxmax=-nFE(4.1a)n n式中负号表示系统向环境作功。式中负号表示系统向环境作功。n n标准状态下：标准状态下：n nrGm=-nFEn n式中式中E的的SI单位是单位是V，n nG的的SI单位是单位是Jmol-1。2024/4/302024/4/3027274.14.1 原电池原电池原电池原电池n n例例4.1计算由标准氢电极和标准镉计算由标准氢电极和标准镉电极组成的原电池反应的标准吉布斯电极组成的原电池反应的标准吉布斯函数变。函数变。n n解：解：(Cd2+/Cd)=-0.4030V，n n(H+/H2)=0.0000Vn n(-)Cd|Cd2+(c)H+(c)|H2(p)|Pt(+)n nCd(s)+2H+(aq)=Cd2+(aq)+H2(g)2024/4/302024/4/3028284.14.1 原电池原电池原电池原电池n nE=(正正)-(负负)n n=O-0.4030n n=0.4030Vn nrGm=-nFEn n=-2964850.4030n n=-77770Jmol-1n n=-77.77kJmol-12024/4/302024/4/3029294.14.1 原电池原电池原电池原电池n n电动势的能斯特方程式：电动势的能斯特方程式：n n（氧化态和还原态浓度对原电池电动（氧化态和还原态浓度对原电池电动势的影响）势的影响）2024/4/302024/4/3030304.14.1 原电池原电池原电池原电池n n当当T=298.15K;R=8.314Jmol-1K-1n nF=96485Cmol-1n nlnlg:2.3032024/4/302024/4/3031314.14.1 原电池原电池原电池原电池n n2.2.原电池的标准平衡常数原电池的标准平衡常数K K与标准与标准n n 电动势电动势E E的关系的关系n naA(aq)+bB(aq)=gG(aq)+dD(aq)n nrGm=-RTlnKn nrGm=-nFEn nlnK=nFE/RTn nlgK=nE/0.05917(T=298.15K)2024/4/302024/4/3032324.14.1 原电池原电池原电池原电池2024/4/302024/4/3033334.14.1 原电池原电池原电池原电池2024/4/302024/4/3034344.24.2电极电势电极电势电极电势电极电势n4.2电极电势电极电势n4.2.1电极电势的产生电极电势的产生n4.2.2电极电势的确定电极电势的确定n4.2.3电极电势的能斯特方程式电极电势的能斯特方程式2024/4/302024/4/3035354.24.2电极电势电极电势电极电势电极电势n n4.2.1电极电势的产生电极电势的产生n电流的产生原因：电流的产生原因：n两电极存在电势差。两电极存在电势差。n电动势电动势E=E=(+)-(+)-(-)(-)n电极电势的产生：电极电势的产生：双电层理论双电层理论2024/4/302024/4/3036364.24.2电极电势电极电势电极电势电极电势n n金属的溶解与沉积平衡金属的溶解与沉积平衡n nM(s)Mn+ne-n n当金属当金属插入插入它的它的盐溶液中溶液中时，会，会同同时出出现两个相反的两个相反的趋向。向。n n(1)金属表面上的金属表面上的Mn+受极性很大的水受极性很大的水分子吸引，离开金属而分子吸引，离开金属而溶解溶解于溶液中于溶液中n n(2)溶液中的溶液中的Mn+可可沉沉积到金属表面上到金属表面上n n金属越活金属越活泼，M溶解的溶解的趋向越大；向越大；n n溶液溶液浓度越大，度越大，Mn+沉沉积的的趋向越大向越大2024/4/302024/4/3037374.24.2电极电势电极电势电极电势电极电势MM活泼活泼活泼活泼MM不活泼不活泼不活泼不活泼稀稀溶解溶解溶解溶解沉积沉积沉积沉积沉积沉积沉积沉积溶解溶解溶解溶解-+-+-溶解溶解沉淀沉淀浓浓双电层理论双电层理论2024/4/302024/4/3038384.24.2电极电势电极电势电极电势电极电势n n当金属与溶液当金属与溶液间溶解与沉溶解与沉积的速率相的速率相等等时，就达到，就达到动态平衡。平衡。n n如溶解如溶解趋向大于沉向大于沉积趋向，金属向，金属表面因自由表面因自由电子子过剩而剩而带负电荷；荷；n n金属附近溶液中的正离子金属附近溶液中的正离子n n会被吸引到金属的表面附近，会被吸引到金属的表面附近，n n在金属与溶液之间形成了在金属与溶液之间形成了n n双电层双电层，从而产生电势差。，从而产生电势差。n n金属电极的金属电极的电极电势电极电势2024/4/302024/4/3039394.24.2电极电势电极电势电极电势电极电势n n如果沉如果沉积趋向大于溶解向大于溶解趋向向时，可使金属可使金属带正正电荷。荷。n n金属附近溶液中的负金属附近溶液中的负n n离子会被吸引到金属的离子会被吸引到金属的n n表面附近，在金属与溶液表面附近，在金属与溶液n n之间也形成了之间也形成了双电层双电层，n n从而产生电势差。从而产生电势差。n n也称作金属电极的也称作金属电极的电极电势电极电势2024/4/302024/4/3040404.24.2电极电势电极电势电极电势电极电势n n不同种类的金属，其金属活泼性不不同种类的金属，其金属活泼性不同，因而产生的电极电势也不相同，同，因而产生的电极电势也不相同，组成原电池时，因存在电势差而产生组成原电池时，因存在电势差而产生电流。电流。n n 两个不同的电极组合时，电子将两个不同的电极组合时，电子将从负极流向正极，从而产生电流从负极流向正极，从而产生电流(注意：注意：电流方向与电子流动方向相反电流方向与电子流动方向相反)。2024/4/302024/4/3041414.24.2电极电势电极电势电极电势电极电势n(Zn(Zn(Zn(Zn2+2+2+2+/Zn)/Zn)/Zn)/Zn)=-0.76V=-0.76Vn(Cu(Cu(Cu(Cu2+2+2+2+/Cu)/Cu)/Cu)/Cu)=+0.34V=+0.34Vn电动势电动势E E:n E E=(Cu(Cu(Cu(Cu2+2+2+2+/Cu)/Cu)/Cu)/Cu)-(Zn(Zn(Zn(Zn2+2+2+2+/Zn)/Zn)/Zn)/Zn)=1.10V =1.10V2024/4/302024/4/3042424.24.2电极电势电极电势电极电势电极电势n4.2.2电极电势的确定电极电势的确定n n电极电势：相对值电极电势：相对值n n1.标准氢电极法标准氢电极法n n2.参比电极法参比电极法2024/4/302024/4/3043434.24.2电极电势电极电势电极电势电极电势n n1.1.标准氢电极法标准氢电极法n n标准氢电极：标准氢电极：2 2H H+(aq(aq)+2e)+2e-=H=H2 2(g)(g)n nPt Pt|H H2 2(P(P=100kPa=100kPa)|H H+(c(c=1mol=1moldmdm-3-3)n n在任何温度下都在任何温度下都规定定标准准氢氢电极极的电极的电极电势为零零。n(H(H+/H/H2 2)=0.0000 V=0.0000 V2024/4/302024/4/3044444.24.2电极电势电极电势电极电势电极电势2024/4/302024/4/3045454.24.2电极电势电极电势电极电势电极电势n n电极电势的测定：电极电势的测定：n n用用标准准氢电极与其它各种极与其它各种标准状准状态下的下的电极极组成原成原电池，池，测得得这些些电池的池的电动势，从而，从而计算各种算各种电极的极的标准准电极极电势。n标准氢电极标准氢电极 待测电极待测电极2024/4/302024/4/3046464.24.2电极电势电极电势电极电势电极电势n n(-)Zn|Zn2+(c1)H+(c2)|H2(Pa)|Pt(+)n nE=(H2/H+)(Zn2+/Zn)n n=0.76Vn n(Zn2+/Zn)=-0.76V2024/4/302024/4/3047474.24.2电极电势电极电势电极电势电极电势n n(-)Pt|H2(Pa)|H+(c)Cu2+(c)Cu(+)n nE=(Cu2+/Cu)(H2/H+)=0.34Vn n(Cu2+/Cu)=0.34V2024/4/302024/4/3048484.24.2电极电势电极电势电极电势电极电势n n 按照此方法，可以测定许多电对的按照此方法，可以测定许多电对的标准电极电势。标准电极电势。n n 在普通化学教材的附表或化学手册在普通化学教材的附表或化学手册中可以查到中可以查到298.15298.15K K时常用标准电极的时常用标准电极的电极电势的数据。电极电势的数据。2024/4/302024/4/3049494.24.2电极电势电极电势电极电势电极电势n n2.2.参比电极法参比电极法n n标准氢电极要求氢气纯度很高、标准氢电极要求氢气纯度很高、压力稳定，并且铂在溶液中易吸附其压力稳定，并且铂在溶液中易吸附其他组分而中毒、失去活性。他组分而中毒、失去活性。n n因此，实际上常用易于制备、使因此，实际上常用易于制备、使用方便且电极电势稳定的甘汞电极或用方便且电极电势稳定的甘汞电极或氯化银电极等作为电极电势的对比参氯化银电极等作为电极电势的对比参考，称为考，称为参比电极参比电极。2024/4/302024/4/3050504.24.2电极电势电极电势电极电势电极电势n n（1）饱和饱和甘汞电极甘汞电极n n其电极反应为其电极反应为 Hg Hg2 2ClCl2 2(s)+2e(s)+2e-=2Hg(l)+2Cl=2Hg(l)+2Cl-(aq)(aq)n n298.15K298.15K时的电极电势时的电极电势 n n(Hg(Hg2 2ClCl2 2/Hg)=0.2412V/Hg)=0.2412Vn 参比电极参比电极 待测电极待测电极2024/4/302024/4/3051514.24.2电极电势电极电势电极电势电极电势n n(2)(2)氯化银电极氯化银电极n n氯化银电极的电极反应为氯化银电极的电极反应为:n nAgCl(s)+eAgCl(s)+e-=Ag(sAg(s)+)+ClCl-(aq(aq)n n当当c(Clc(Cl-)=1mol)=1moldmdm-3-3，n n温度为温度为298.15K298.15K时，氯化银电极的电极时，氯化银电极的电极电势为：电势为：n n (AgClAgCl/Ag)=0.22233V/Ag)=0.22233V。2024/4/302024/4/3052524.24.2电极电势电极电势电极电势电极电势n n有关有关标准准电极极电势的几点的几点说明：明：n n标准准电极极电势(O/R)是表示在是表示在标准状准状态下，某下，某电极的极的电极极电势。n n同一种物同一种物质在某一在某一电对中是氧化型，中是氧化型，在另一在另一电对中也可以是中也可以是还原型。原型。n nFe2+2e-=Fen nFe3+e-=Fe2+2024/4/302024/4/3053534.24.2电极电势电极电势电极电势电极电势n n同一种物同一种物质在不同介在不同介质（酸性介（酸性介质和碱性介和碱性介质）中的数）中的数值不同。不同。n n标准准电极极电势和得失和得失电子的多少无子的多少无关，即与半反关，即与半反应中的系数无关。中的系数无关。2024/4/302024/4/3054544.24.2电极电势电极电势电极电势电极电势n n标准准电极极电势值不具加和性。不具加和性。2024/4/302024/4/3055554.24.2电极电势电极电势电极电势电极电势n4.2.3电极电势的能斯特方程式电极电势的能斯特方程式n n溶液中离子的溶液中离子的浓度度、气体的气体的压强强和和温度温度等都是影响等都是影响电极极电势的重要因素的重要因素n n对于一定于一定电极来极来讲，对电极极电势影响影响较大的是离子大的是离子浓度。度。n n温度影响温度影响较小。小。n n产生沉淀及溶液的酸度生沉淀及溶液的酸度n n对电极极电势也有一定影响。也有一定影响。2024/4/302024/4/3056564.24.2电极电势电极电势电极电势电极电势n n浓度度对电极极电势的影响的影响能斯特方程能斯特方程n na(a(氧化型氧化型)ne-b(b(还原型原型)2024/4/302024/4/3057574.24.2电极电势电极电势电极电势电极电势n n应用以上公式用以上公式计算算时应注意：注意：n n（1）对于于纯固体或固体或纯液体它液体它们的的浓度度均均为常数，它常数，它们的的浓度度认为是。是。n n（2）如果如果电对中某一物中某一物质是气体，它是气体，它的的浓度用气体相度用气体相对分分压来表示。来表示。n n（3）虽自身没有氧化自身没有氧化还原，但参与了原，但参与了电极反极反应，则其其浓度也度也应写入方程式写入方程式中。中。如下例的如下例的KMnO42024/4/302024/4/3058584.24.2电极电势电极电势电极电势电极电势2024/4/302024/4/3059594.24.2电极电势电极电势电极电势电极电势n氧化态和还原态浓度的影响氧化态和还原态浓度的影响2024/4/302024/4/3060604.24.2电极电势电极电势电极电势电极电势n n介质酸度的影响（有介质酸度的影响（有H+参加的反应参加的反应)2024/4/302024/4/3061614.24.2电极电势电极电势电极电势电极电势n n例例3：电极反应为电极反应为n nMnO4-十十8H十十5e=Mn十十H0n n（MnOMnO4 4-MnMn2 2）1.507V1.507Vn n求；求；298.15298.15K K，pHpH=5=5时时(MnOMnO4 4-MnMn2 2)n n解：其它条件不变，解：其它条件不变，pH=5pH=5n nc(Hc(H)=1.000)=1.0001010-5-5mol/Lmol/L2024/4/302024/4/3062624.24.2电极电势电极电势电极电势电极电势2024/4/302024/4/3063634.24.2电极电势电极电势电极电势电极电势n生成沉淀的影响生成沉淀的影响n n例例4：银电极：银电极：Ag+e-=Agn n加入加入NaCl至至c(Cl-)=1.00mol/Ln n计算：计算：(Ag+/Ag)=?Ag2024/4/302024/4/3064644.24.2电极电势电极电势电极电势电极电势n n已知：已知：(Ag(Ag+/Ag)=0.7991V/Ag)=0.7991V。n n Ag Ag+ClCl-=AgClAgCl n nK Kspsp =1.77=1.77 1010-10-102024/4/302024/4/3065654.24.2电极电势电极电势电极电势电极电势n n银电极转换为氯化银电极银电极转换为氯化银电极2024/4/302024/4/3066664.24.2电极电势电极电势电极电势电极电势2024/4/302024/4/3067674.24.2电极电势电极电势电极电势电极电势n生成弱电解质的影响生成弱电解质的影响n n例例5：已知电极反应：已知电极反应：n n2H+2e-=H2 (H+/H2)=0)=0n n若加入若加入NaOAcNaOAc溶液及生成溶液及生成HOAcHOAcn n当当p(Hp(H2 2)=100kPa;)=100kPa;n nc(OAcc(OAc-)=)=c(HOAcc(HOAc)=1mol/L)=1mol/L时时n n计算：计算：(H+/H2)=)=？2024/4/302024/4/3068684.24.2电极电势电极电势电极电势电极电势2024/4/302024/4/3069694.24.2电极电势电极电势电极电势电极电势n生成配合物的影响生成配合物的影响n自学自学2024/4/302024/4/3070704.34.3电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用n n4.3电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用n n4.3.1计算原电池的电动势计算原电池的电动势n n4.3.2氧化剂和还原剂相对强弱的比较氧化剂和还原剂相对强弱的比较n n4.3.3氧化还原反应方向的判断氧化还原反应方向的判断n n4.3.4氧化还原反应进行程度的衡量氧化还原反应进行程度的衡量n n4.3.5氧化还原反应次序的判断氧化还原反应次序的判断n n4.3.6计算弱电解质解离常数计算弱电解质解离常数n n4.3.7计算难溶电解质的溶度积常数计算难溶电解质的溶度积常数2024/4/302024/4/3071714.34.3电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用n n4.3.1计算原电池的电动势计算原电池的电动势n nE E=(+)-(+)-(-)(-)n n(Zn(Zn2+2+/Zn)=-0.76V/Zn)=-0.76Vn n(Cu(Cu2+2+/Cu)=+0.34V/Cu)=+0.34Vn nCu-ZnCu-Zn原电池的电动势：原电池的电动势：E En n E E=(Zn(Zn2+2+/Zn)-/Zn)-(Zn(Zn2+2+/Zn)/Zn)=1.10V =1.10V2024/4/302024/4/3072724.34.3电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用n n4.3.2比较氧化剂和还原剂的相对强弱比较氧化剂和还原剂的相对强弱n n电极电势的大小反映了氧化还原电电极电势的大小反映了氧化还原电对中的氧化态物质和还原态物质在水对中的氧化态物质和还原态物质在水溶液中氧化还原能力的相对强弱。溶液中氧化还原能力的相对强弱。n n(O/RO/R)越大氧化型物越大氧化型物质氧化能力越氧化能力越强强，还原型物原型物质还原能力越弱原能力越弱。n n(O/RO/R)越越小小氧化型物氧化型物质氧化能力越氧化能力越弱弱，还原型物原型物质还原能力越原能力越强。强。2024/4/302024/4/3073734.34.3电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用n n 电电 对对 (O(OR)(V)R)(V)n nMnOMnO4 4-/Mn/Mn2+2+1.51 1.51n nCrCr2 2O O7 72-2-/Cr/Cr3+3+1.361.36n nFeFe3+3+/Fe/Fe2+2+0.7710.771n nI I2 2/I/I-0.53550.5355氧化能力氧化能力:MnOMnO4 4-CrCr2 2O O7 72-2-FeFe3+3+II2 2还原能力还原能力:I I-Fe Fe2+2+Cr Cr3+3+MnMn2+2+2024/4/302024/4/3074744.34.3电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用n n4.3.3氧化还原反应方向的判断氧化还原反应方向的判断n naA(aq)+bB(aq)=gG(aq)+dD(aq)n nG0，E0自发自发；n nG0，E0非自发非自发；n nG=0，E=0平衡状态。平衡状态。n nG=-nFE2024/4/302024/4/3075754.34.3电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用n n氧化还原反应的方向：氧化还原反应的方向：n n电极电势代数值大的作为原电池电极电势代数值大的作为原电池的正极；的正极；其氧化态被还原。其氧化态被还原。n n电极电势代数值小的作为原电池电极电势代数值小的作为原电池的负极；的负极；其还原态被氧化。其还原态被氧化。n n(Cd2+/Cd)=-0.4030Vn n(H+/H2)=0.0000Vn nCd(s)+2H+(aq)=Cd2+(aq)+H2(g)2024/4/302024/4/3076764.34.3电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用2024/4/302024/4/3077774.34.3电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用n n例例判断下列氧化还原反应进行的方向判断下列氧化还原反应进行的方向n n(1)Sn+Pb2+(1moldm-3)n nSn2+(1moldm-3)+Pbn n(2)Sn+Pb2+(0.1000moldm-3)n nSn2+(1.000moldm-3)+Pbn n(Sn(Sn2+2+/Sn)=-0.1375V/Sn)=-0.1375Vn n(Pb(Pb2+2+/Pb)=-0.1262V/Pb)=-0.1262V2024/4/302024/4/3078784.34.3电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用n n(1)(1)当当c(Snc(Sn2+2+)=c(Pb)=c(Pb2+2+)=1mol)=1moldmdm-3-3时，时，可用可用值直接比较，值直接比较，n n因为因为(Pb(Pb2+2+/Pb)/Pb)(Sn(Sn2+2+/Sn)/Sn)，n n此时此时PbPb2+2+作氧化剂、作氧化剂、SnSn作还原剂。作还原剂。n n反应按下列反应正向进行：反应按下列反应正向进行：n nSn+PbSn+Pb2+2+(1mol(1moldmdm-3-3)n n Sn Sn2+2+(1mol(1moldmdm-3-3)+)+PbPb2024/4/302024/4/3079794.34.3电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用n n(2)(2)当当c(Snc(Sn2+2+)=1.000mol)=1.000moldmdm-3-3，c(Pbc(Pb2+2+)=0.1000mol)=0.1000moldmdm-3-3时，时，E E=0.0113 0.0113 0.2 V0.2 V，要考虑离子浓度对，要考虑离子浓度对值的影响值的影响:n n(Pb2+/Pb)=n n(Pb2+/Pb)+(0.05917/2)lgc(Pb2+)n n=-0.1558Vn n(Sn2+/Sn)=(Sn2+/Sn)(Pb2+/Pb)n n所以反应按所以反应按(1)中反应逆向进行中反应逆向进行n nSnSn2+2+(1mol(1moldmdm-3-3)+)+PbPb n n Sn+Pb Sn+Pb2+2+(0.1000mol(0.1000moldmdm-3-3)2024/4/302024/4/3080804.34.3电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用2024/4/302024/4/3081814.34.3电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用2024/4/302024/4/3082824.34.3电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用2024/4/302024/4/3083834.34.3电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用n nE E0.2V0.2V时，改变某一氧化还原电对时，改变某一氧化还原电对中氧化态或还原态的浓度，可以改变中氧化态或还原态的浓度，可以改变反应的方向。反应的方向。2024/4/302024/4/3084844.34.3电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用n n4.3.4氧化还原反应进行程度的衡量氧化还原反应进行程度的衡量n n对于氧化还原反应对于氧化还原反应:n naA(aq)+bB(aq)=gG(aq)+dD(aq)n nrGm=-RTlnKn nrGm=-nFEn nlnK=nFE/RTn nlgK=nE/0.05917(T=298.15K)n nn:电池反应中转移的电子数。电池反应中转移的电子数。2024/4/302024/4/3085854.34.3电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用n n4.3.5氧化还原反应次序的判断氧化还原反应次序的判断n n例如，向含例如，向含I和和Br的混合溶液中通入的混合溶液中通入Cl2：判断反应进行的顺序？判断反应进行的顺序？2024/4/302024/4/3086864.34.3电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用n4.3.6计算弱电解质解离常数计算弱电解质解离常数n n例：已知例：已知(HCN/H(HCN/H2 2)=-0.545V,)=-0.545V,n n计算计算K Ka a(HCN(HCN)n n电极反应：电极反应：2 2HCNHCN2e2e-=H=H2 2+2CN+2CN-2024/4/302024/4/3087874.34.3电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用2024/4/302024/4/3088884.34.3电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用n4.3.7计算难溶电解质的溶度积常数计算难溶电解质的溶度积常数n n已知已知(PbSOPbSO4 4/Pb)=-0.356V/Pb)=-0.356Vn n(PbPb2+2+/Pb)=-0.125V/Pb)=-0.125Vn n求：求：K KSPSPSPSP(PbSO(PbSO4 4)=?)=?2024/4/302024/4/3089894.34.3电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用2024/4/302024/4/3090904.34.3电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用2024/4/302024/4/3091914.34.3电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用电动势与电极电势在化学上的应用n n将上述两电极组成原电池：将上述两电极组成原电池：n n (-)(-)PbPb|PbSOPbSO4 4|SOSO4 42-2-PbPb2+2+|PbPb(+)+)n nPbPb+SOSO4 42-2-2e-2e=PbSO=PbSO4 4n nPbPb2+2+2e=2e=PbPb n nPbPb2+2+SOSO4 42-2-=PbSO=PbSO4 4n nlgK=nE/0.05917=lg(1/Ksp)n nKsp=1.710-82024/4/302024/4/3092924.64.6金属腐蚀及其防止金属腐蚀及其防止金属腐蚀及其防止金属腐蚀及其防止n4.6金属腐蚀及其防止金属腐蚀及其防止n4.6.1腐蚀的分类腐蚀的分类n4.6.2金属腐蚀的防止金属腐蚀的防止2024/4/302024/4/3093934.64.6金属腐蚀及其防止金属腐蚀及其防止金属腐蚀及其防止金属腐蚀及其防止n n4.6.1腐蚀的分类腐蚀的分类n n金属的腐蚀：金属的腐蚀：n n当金属和周围介质接触时，由于当金属和周围介质接触时，由于发生化学和电化学作用而引起的破坏发生化学和电化学作用而引起的破坏叫做金属腐蚀。叫做金属腐蚀。n n根据腐蚀的主要机理，可分为根据腐蚀的主要机理，可分为化化学腐蚀学腐蚀和和电化学腐蚀电化学腐蚀两大类。两大类。2024/4/302024/4/3094944.64.6金属腐蚀及其防止金属腐蚀及其防止金属腐蚀及其防止金属腐蚀及其防止n n1.化学腐蚀化学腐蚀n n