第10章电解与极化作用.ppt
12eHH221OHeOH221241OHOH22124122132122lg05915.0,HHHHaa41222lg05915.0,OHOHOHaa VaaEOHppPpHHOHOH229.1lg05915.0lg05915.0lg05915.024122122,4221HeH241221OHeOH241221221OHOH56789101112浓差电极电势举例：浓差电极电势举例：2|CuCu2CuF2RT,lg aCuCu可逆，阴不可逆，阴2CuF2RT,lg aCuCu22CuCuaa可逆，阴不可逆，阴,Cu,Cu132CuF2RT,lgaCuCu可逆，阳不可逆，阳2CuF2RT,lgaCuCu 22CuCuaa可逆，阳不可逆，阳,Cu,Cu141516原电池原电池171819jbaln20212223阴阴，可逆阴，析出24)p,g(H21e)10a(HV799.027HAg,AgAg,AgV414.0101lg105915.07H,H2H,H22H,HAg,Ag2H,H25V403.0Cd,Cd2V414.0)10(1lg205915.027H,H2H,H22H,HCd,Cd2V414.11414.0222HHHH，不可逆，2627讨论：讨论：28V337.0Cu,Cu2V403.0Cd,Cd2V799.0Ag,AgCd,CdCu,CuAg,Ag2229AgAgAgAgAga1lg05915.0,V740.005915.0799.030AgaAgAgAgAgAga1lg05915.0,Agalg05915.0799.0337.0810Aga2221lg205915.0,CuCuCuCuCua2lg205915.0337.0403.0Cua26105.92Cua31322lg205915.02.0Cua76.605915.0)2.0(2lg2Cua71074.12CuaVCuCu337.0,2VZnZn763.0,233343536373839404142eFesFe2)(2)(222gHeH2122ln2HHaaFRTOH2e4H4)g(O224,222221ln4HOOHOOHOaaFRT43pH can attain 3.5 4Mechanism of pitting corrosion of metal44e2FeFe2OH2e2OH)g(O22214546474849232Fe,FeCu,CuV337.0Cu,Cu2V77.023Fe,FeV4402.0Fe,Fe250 化学能（如燃料燃烧反应）化学能（如燃料燃烧反应）热热机械能机械能电能，此过程能量电能，此过程能量损失损失6090。若应用电池，将化学能转化为电能，理论转化率可达若应用电池，将化学能转化为电能，理论转化率可达90，实，实际转化率达际转化率达70以上。以上。1、一次电池、一次电池 又称原电池，属化学电池，电池中活性物用完后电池又称原电池，属化学电池，电池中活性物用完后电池 即失效。一般的干电池即属此范畴。即失效。一般的干电池即属此范畴。a.锌锰干电池锌锰干电池 .氯化铵型氯化铵型反应：负极反应：负极 ZnZn22e正极正极 2MnO2 2H2O 2e MnOOH 2OH 电解液中离子反应：电解液中离子反应：电池总反应：电池总反应：开路电压开路电压1.451.50V，在有效放电期间电压比较稳定，电池防腐性能较差。，在有效放电期间电压比较稳定，电池防腐性能较差。51.ZnCl2 锌锰电池锌锰电池 基本结构同上，但电解液不同，基本结构同上，但电解液不同，ZnCl2型以型以ZnCl2为主，掺入少量为主，掺入少量NH4Cl 甚至无甚至无NH4Cl，而加少量，而加少量ZnO。电池反应：电池反应：负极：负极：4Zn 4Zn2 8e正极：正极：8MnO2 8H2O+8e 8MnOOH 8OH电解液内：电解液内：4Zn2 H2O 8OH ZnCl2 ZnCl2 4ZnO 5H2O总反应：总反应：NH4Cl型型 电池反应中阴极反应消耗电池反应中阴极反应消耗H2O，但电解液反应又生成，但电解液反应又生成H2O，水分正好平衡。当锌皮消耗产生破洞时，电解液可以漏出。水分正好平衡。当锌皮消耗产生破洞时，电解液可以漏出。ZnCl2型型 阴极反应消耗阴极反应消耗H2O，电解液反应使水变成结晶水，总反应，电解液反应使水变成结晶水，总反应 消耗水。所以此类电池防漏性能较好。消耗水。所以此类电池防漏性能较好。b.碱性锌锰电池碱性锌锰电池5253蓄电池充放电曲线蓄电池充放电曲线 当电解质当电解质H2SO4 比重为比重为1.251.28时，理论电压为时，理论电压为2V，电池放电电，电池放电电压降至压降至1.8V时时,应停止放电应停止放电,进行充电。充电反应是放电反应的逆反应。进行充电。充电反应是放电反应的逆反应。阳极反应：阳极反应：PbSO42 PbSO42e阴极反应：阴极反应：PbO24HSO422e PbSO42H2O 电池反应：电池反应：PbO2Pb2H2SO4 2PbSO42H2O充电充电至此至此 PbSO4的量已不多，再继续充电必须加的量已不多，再继续充电必须加大电压，当加大到大电压，当加大到 23 V时，阳极产生时，阳极产生 O2，阴极产生阴极产生H2，充电应停止，否则会减小电池，充电应停止，否则会减小电池容量。容量。当正极当正极 PbO2，负极，负极Pb均转化为均转化为PbSO4，电解，电解液中液中H2SO4浓度变稀时，平衡电压下降，电极浓度变稀时，平衡电压下降，电极孔隙被孔隙被PbSO4覆盖覆盖(不导电不导电)，此时极化严重，此时极化严重，电压明显下降。若过量放电可引起电压明显下降。若过量放电可引起PbSO4结晶结晶增大，以后充电时就不能恢复。增大，以后充电时就不能恢复。54b.爱迪生镍、铁电池爱迪生镍、铁电池正极正极 Fe负极负极 Ni(OH)3电解液是电解液是 20 KOH（aq）电池式电池式 （）（）Ni+Ni(OH)3KOH（20）Fe（）（）阳极反应阳极反应 Fe 2OH Fe(OH)2 2e阴极反应阴极反应 2Ni(OH)3 2e 2Ni(OH)2 2OH总反应总反应 Fe 2Ni(OH)3 2Ni(OH)2 Fe(OH)2 若把若把 Fe 阳极换成镉，就成为阳极换成镉，就成为 镍镉电池镍镉电池。其总反应为其总反应为 Cd 2 Ni(OH)3 2Ni(OH)2 Cd(OH)2 这类电池电解液浓度不变化，仅起到传递这类电池电解液浓度不变化，仅起到传递OH离子的媒介作用，无离子的媒介作用，无论超充电，低充电或放电，都不会损害或失去电容量。所以，它广论超充电，低充电或放电，都不会损害或失去电容量。所以，它广泛应用于高强度，维护简单的场合。泛应用于高强度，维护简单的场合。c.银锌蓄电池银锌蓄电池阴极：过氧化银（银氧化制备）阴极：过氧化银（银氧化制备）阳极：多孔锌板阳极：多孔锌板 电解液为电解液为40KOH加锌酸钾组成。加锌酸钾组成。55电池式电池式 （）（）Zn KOH(40)Ag2O2Ag（）（）阳极反应阳极反应 2Zn4OH 2Zn(OH)2+4e阴极反应阴极反应 Ag2O22H2O4e 4OH2Ag总反应总反应 Ag2O22H2O2Zn 2Zn(OH)22Ag 银锌电池体积轻巧，能输出大电流，并且低温时仍能保持良好银锌电池体积轻巧，能输出大电流，并且低温时仍能保持良好的电流输出。的电流输出。3、燃料电池燃料电池特性和种类特性和种类 液体和气体两类液体和气体两类56氢氧燃料电池氢氧燃料电池正极正极 O24H4e 2H2O负极负极 2H2 4H4e总反应总反应 2H2O2 2H2O甲醇燃料电池甲醇燃料电池碱性介质碱性介质正极正极 3O2 12H 12e 6 H2O 负极负极 2CH3OH 16OH 2 CO32 12H2O 12 e总反应总反应 3 O2 2 CH3OH 2OH 2 CO32 6H2O 酸性介质酸性介质正极正极 3 O2 12 H 12 e 6 H2O负极负极 2 CH3OH 2 H2O 2 CO2 12 H 12 e总反应总反应 3 O2 2 CH3OH 2 CO2 4 H2Op.141 图图10.10 氢氢-氧燃料电池示意图氧燃料电池示意图p.142 表表10.4 燃料电池的理论热效率燃料电池的理论热效率%100mrmrHG575859
