腐蚀钢铁腐蚀的原电池反应的腐蚀电流大小,取决于4个因素: () 、 () 、 () 和_ ()

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钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀,发生的原电池反应为:2Fe+2H2O+O2═2Fe2++4OH-.以下说法正确的是(  )A.负极发生的反应为:Fe-2e-=Fe2+B.正极发生的反应为:2H2O+O2+2e-=4OH-C.原电池是将电能转变为化学能的装置D.钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀
题型:单选题难度:偏易来源:不详
钢铁中含有铁和碳,在潮湿的环境中构成原电池,铁作负极,碳作正极.A、根据反应方程式知,负极反应式为Fe-2e-Fe2+,故A正确.B、反应式前后原子、电荷不守恒,故B错误.C、原电池是将化学能转变为电能的装置,故C错误.D、氧气在水中的溶解度较小,在水下部分比在空气与水交界处更难腐蚀,故D错误.故选A.
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据魔方格专家权威分析,试题“钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀,发生的原电池反应为:2Fe+2H2O+O2═2..”主要考查你对&&金属的电化学腐蚀,原电池原理,电解池原理,金属的化学腐蚀,金属的电化学防护&&等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下:
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金属的电化学腐蚀原电池原理电解池原理金属的化学腐蚀金属的电化学防护
金属的腐蚀: 1.金属腐蚀的概念金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。 2.金属腐蚀的实质金属原子(M)失去电子而被氧化的过程。M-ne-==M n+金属的电化学腐蚀:不纯的金属或合金因发生原电池反应而造成的腐蚀。最普遍的钢铁腐蚀是:负极:2Fe-4e-=2Fe2+正极:O2+2H2O+4e-=4OH- (注:在少数情况下,若周围介质的酸性较强,正极的反应是:2H++2e-=H2↑)金属的腐蚀以电化腐蚀为主.例如,钢铁生锈的主要过程为(1)吸氧腐蚀:金属在酸性很弱或中性溶液里,空气里的氧气溶解于金属表面水膜中而发生的电化腐蚀。 ①发生条件:水膜的酸性很弱或呈中性②反应本质:形成原电池 ③铁为负极,(氧化反应);正极反应:(还原反应) (2)析氢腐蚀:在酸性较强的溶液中发生电化腐蚀时放出氢气,这种腐蚀叫做析氢腐蚀。 ①发生条件:水膜的酸性较强 ②反应本质:形成原电池 ③铁为负极,(氧化反应);正极反应:(还原反应) 钢铁的电化学腐蚀的两种类型:
金属腐蚀快慢的判断:
金属腐蚀的快慢与下列两个因素有关: (1)与构成原电池的材料有关,两极材料的活泼性差别越大,电动势越大,氧化还原反应的速率越快,活泼金属被腐蚀的速率就越快。 (2)与金属所接触的电解质溶液的性质有关,活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀,在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。一般来说,可用下列原则判断:电解原理引起的腐蚀&原电池原理引起的腐蚀& 化学腐蚀&有防护措施的腐蚀原电池:1.定义:将化学能转化为电能的装置。2.工作原理:以铜-锌原电池为例(1)装置图:(2)原理图:3.实质:化学能转化为电能。 4.构成前提:能自发地发生氧化还原反应。 5.电极反应:负极:失去电子;氧化反应;流出电子正极:得到电子;氧化反应;流入电子6.原电池正负极判断的方法: ①由组成原电池的两级材料判断,一般是活泼金属为负极,活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。 ②根据电流方向或电子流动方向判断,电流是由正极流向负极,电子流动方向是由负极流向正极。 ③根据原电池里电解质溶液内离子的定向移动方向,在原电池的电解质溶液中,阳离子移向正极,阴离子移向负极。 ④根据原电池两级发生的变化来判断,原电池的负极总是失电子发生氧化反应,正极总是得电子发生还原反应。 ⑤X极增重或减重:X极质量增加,说明溶液中的阳离子在X极(正极)放电,反之,X极质量减少,说明X极金属溶解,X极为负极。 ⑥X极有气泡冒出:发生可析出氢气的反应,说明X极为正极。 ⑦X极负极pH变化:析氢或吸氧的电极发生反应后,均能使该电极附近电解质溶液的pH增大,X极附近的pH增大,说明X极为正极。&原电池中的电荷流动:
在外电路(电解质溶液以外),电子(负电荷)由负极经导线(包括电流表和其他用电器)流向正极,使负极呈正电性趋势、正极呈负电性趋势。在内电路(电解质溶液中),阳离子(带正电荷)向正极移动,阴离子 (带负电荷)向负极移动。这样形成了电荷持续定向流动,电性趋向平衡的闭合电路。 电解池:(1)电解:使电流通过电解质溶液且在阴、阳极两极引起氧化还原反应的过程叫电解。 (2)装置:电解池(电解槽) (3)特点:将电能转化为化学能。形成条件:①与电源相连的两个电极,②电解质溶液或熔融电解质,③形成闭合回路 (4)阴离子放电顺序:S2-&I-&Br-&Cl-&OH-&SO42-&NO3-&F- 阳离子放电顺序:Ag+&Hg2+&Fe3+&Cu2+&H+&Pb2+&Sn2+&Fe2+&Zn2+&Al3+&Mg2+&Na+&Ca2+&K+(5)电解时溶液pH值的变化规律电解质溶液在电解过程中,有时溶液pH值会发生变化。判断电解质溶液的pH值变化,有时可以从电解产物上去看。①若电解时阴极上产生H2(消耗H+),阳极上无O2产生,电解后溶液pH值增大;②若阴极上无H2,阳极上产生O2,则电解后溶液pH值减小;③若阴极上有H2,阳极上有O2,且(相当于电解水),则有三种情况:a如果原溶液为中性溶液,则电解后pH值不变;b如果原溶液是酸溶液,则pH值变小;c如果原溶液为碱溶液,则pH值变大;④若阴极上无H2,阳极上无O2产生,电解后溶液的pH可能也会发生变化。如电解CuCl2溶液(CuCl2溶液由于Cu2+水解显酸性),一旦CuCl2全部电解完,pH值会变大,成中性溶液。 (6)电解反应类型:从参加反应的物质来分电解反应可分成五类: ①H2O型:实质是电解水。如电解硝酸钠、氢氧化钠、硫酸等溶液。 ②溶质型:溶质所电离出来的离子发生氧化还原,如电解氯化铜、溴化氢等溶液。 ③硫酸铜溶液型:电解产物是金属、氧气与酸。如电解硫酸铜溶液生成单质铜、氧气和硫酸,电解硝酸银溶液时生成单质银、氧气和硝酸。 ④氯化钠溶液型:电解产物是非金属单质、氢气与碱。如电解氯化钠溶液时生成氯气、氢气和氢氧化钠,电解溴化钾溶液时生成溴单质、氢气和氢氧化钾。 ⑤电镀型:镀层金属作阳极,阳极反应是:M-ne-=Mn+,镀件作阴极,阴极反应是:Mn++ne-=M。(电解精炼与电镀,实质上是相同的) 原电池、电解池、电镀池的比较:
金属的化学腐蚀:
1、定义:金属跟接触到的干燥气体(如O2、Cl2、SO2 等)或非电解质液体 (如石油)等直接发生化学反应而引起的腐蚀2、条件:金属跟氧化剂直接接触3、现象:无电流产生4、本质:金属被氧化而腐蚀5、反应速率:v(电化学腐蚀)&v(化学腐蚀) 电化学防护: (1)外加电流的阴极保护法。如把金属连接在电源的负极上,这样就能消除引起金属腐蚀的原电池反应。 (2)牺牲阳极的阴极保护法。如在金属上铆接比它更活泼的另一种金属,发生金属腐蚀时是较活泼的金属被腐蚀而金属本身受到保护。
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谁知道腐蚀与防腐答案《腐蚀与防腐》综合复习资料一、填空题1、浓差电池有 ( ) 和 ( ) 两种形式.2、双电层是由( )和( )组成的.3、SCE是 ( ) 的缩写,SHE是 ( ) 的缩写.4、混合极化是由 ( ) 和 ( ) 结合而成.5、电极反应的标准状态是:温度为( )、离子活度为( )和分压力为( ).6、去除钝化膜的方法大体可以分为 ( ) 和 ( ) 两种.7、内涂层的主要作用是 ( ) 和 ( ) .8、根据电化学作用机理,将缓蚀剂分为 ( ) 、 ( ) 和 ( ) 等三种类型.9、 ( ) 是腐蚀的原动力.10、目前为大多数人所接受的解释金属钝化现象的主要理论有两种,即为 ( ) 和 ( ) .11.四种排流方法分别是 ( ) 、 ( ) 、 () 和 () .12.腐蚀原电池的腐蚀电流大小,取决于4个因素:() 、 () 、 () 和_ () .13.阳极保护的三个基本参数为 () 、 () 和 () .14.平衡电位是指当金属电极于溶液界面的电极过程建立起平衡反应,平衡过程包括两个含义:_____() 、 () .15.牺牲阳极材料的性能要求是 () 、 () 、 () 和 () 等四个方面的指标来衡量.
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《腐蚀与防腐》综合复习资料一、填空题
1、浓差电池有 (离子浓差电池 ) 和 (电极浓差电池 ) 两种形式.
2、双电层是由(电位离子 )和( 反离子)组成的.
3、SCE是 (饱和甘汞电极 ) 的缩写,SHE是
(标准氢电极 ) 的缩写.
4、混合极化是由 (电化学极化 ) 和 (浓度极化 ) 结合而成.
5、电极反应的标准状态是:温度为(298.15K )、离子活度为(1MOL/L )和分压力为(101.325KPA ).
6、去除钝化膜的方法大体可以分为
(机械清除 )
(溶解清除 )
7、内涂层的主要作用是 (防腐 ) 和 (增加附着力 )
8、根据电化学作用机理,将缓蚀剂分为 ( 阳极型) 、 (阴极型 ) 和 (混合型 ) 等三种类型.
(金属的氧化 )
是腐蚀的原动力.
10、目前为大多数人所接受的解释金属钝化现象的主要理论有两种,即为 (成相膜理论 ) 和 (吸附理论 ) .11.四种排流方法分别是 (直接 ) 、 (极性 ) 、 (强制) 和
(接地) .12.腐蚀原电池的腐蚀电流大小,取决于4个因素: (电极电势差)
(电极面积)
(离子浓度)
(电路电阻)
.13.阳极保护的三个基本参数为 (致钝电位) 、 (维钝电流) 和 (过钝电位) .14.平衡电位是指当金属电极于溶液界面的电极过程建立起平衡反应,平衡过程包括两个含义:_____(电荷平衡)
(溶解于沉积平衡)
.15.牺牲阳极材料的性能要求是 (足够的低电位) 、 (极化率小) 、 (腐蚀产物易脱落) 和 (电流效率高) 等四个方面的指标来衡量.
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扫描下载二维码《腐蚀与防腐》综合复习资料(二)一、填空题;1.列举四种常见的局部腐蚀()、()、()和();6.辅助阳极材料的性能要求是()、()、()和(;8.阳极极化的原因有()、()和();9.吸氧腐蚀是以()的()反应为()极过程的腐蚀;11.石油沥青防腐层的最小厚度分别为:普通级();14.辅助阳极材料的性能要求是()、()、()和;16.牺牲阳极材料的性能要求
《腐蚀与防腐》综合复习资料 (二)
一、填空题
1.列举四种常见的局部腐蚀 () 、 () 、 () 和 () 。
2.影响土壤腐蚀性的主要因素有 () 、 () 和 () 等。
3.形成微电池的原因主要有 ()
、 () 、 () 和 () 。
4.原电池的电化学过程是由 () 、 () 和 () 组成的。
5.浓差电池有 () 和 () 两种形式。
6.辅助阳极材料的性能要求是 () 、 () 、 () 和 () 等四个方面的指标来衡量。
7.双电层是由()和()组成的。
8.阳极极化的原因有 () 、 () 和 () 。
9.吸氧腐蚀是以 () 的 () 反应为 () 极过程的腐蚀。
10.常用的防腐方法有 () 、 () 、 () 和 () 。
11.石油沥青防腐层的最小厚度分别为:普通级 () 、 加强级
() 和特加强级 () 。
12.实施阴极保护的基本条件是 () 、 () 、 () 和
13.钢铁的阴极保护准则为 () (相对于 ()
参比电极)。
14.辅助阳极材料的性能要求是 () 、 () 、 () 和 () 等四个方面的指标来衡量。
15.扩大阴极保护区的方法有()和() 。
16.牺牲阳极材料的性能要求是 () 、 () 、 () 和 () 等四个方面的指标来衡量。
17.阳极保护的三个基本参数为 () 、 () 和 () 。
18.目前为大多数人所接受的解释缓蚀作用机理的理论有 () 、 () 和 () 。
19.当在管道上任意点的管地电位较自然电位 () 向偏移 () mV或管道附近土壤电位梯度大于 () mV/m,确定有直流干扰。
20.四种排流方法分别是 () 、 () 、 () 和
21.平衡电位是指当金属电极于溶液界面的电极过程建立起平衡反应,平衡过程包括两个含义:_____()
22.腐蚀原电池的腐蚀电流大小,取决于4个因素: ()
23.阴极放氢的反应式:
24.实践中用的最多的防腐蚀方法基本上分为:
25.去除钝化膜的方法大体可以分为
是腐蚀的原动力。
表示了阳极保护正常操作时耗用电流的多少,同时也决定了金属在阳极保护时的腐蚀速度。
28.金属的腐蚀是由氧化与还原反应组成的电池反应过程实现的,依据氧化与还原电极的大小及肉眼的可分辨性,腐蚀电池可分为
二、判断题
1.金属在干燥大气中不发生腐蚀。
2.在腐蚀原电池中阳极进行氧化反应,阴极进行还原反应。(
3.微电池是其电极的阴阳极能用肉眼辨认的腐蚀电池。(
4.发生腐蚀的部位是腐蚀原电池的阴极。(
5.所需保护电流的大小与绝缘层质量的好坏无关。(
6.平衡电极电位只能可以通过测量得到。(
7.电动序是按平衡电极电位的代数值从小到大的顺序排列的表。(
8.宏腐蚀电池是阴阳极无法用肉眼分辨的腐蚀电池。(
9.极化的实质是电极反应过程发生了某些障碍。(
10.电化学极化的实质是电极反应速度大于电子转移速度。(
11.金属的电极电位可以和衡量金属变成金属离子进入溶液的倾向,负电性越强的金属,它的离子化趋势越大。(
12.大阴极小阳极的结构在防腐角度来看是一种危险结构。
13.吸氧腐蚀是指以氧分子的还原反应为阴极过程的腐蚀。(
14.阴极保护系统中的辅助电极为阳极,阳极保护系统中的辅助电极为阴极。(
15.对强酸性介质中的铁,采用阳极保护最为有利,而不宜选用阴极保护。(
16.所需保护电流的大小与绝缘层质量的好坏无关。(
17.杂散电流引起埋地管道发生的腐蚀实质上属于电解腐蚀。(
18.缓蚀剂的缓蚀效率一般随体系的流速的增加而增大。(
19.钝化膜型缓蚀剂属于危险型缓蚀剂。(
20.在土壤中,由于氧浓差腐蚀电池的作用,通常埋地钢管在管子的下部发生腐蚀。(
21.不同的金属电极有不同的交换电流密度i0值。(
22.SCE是饱和Cu/CuSO4电极电位的英文缩写。(
23.任何一种金属与电解质溶液作用时,其界面上的原子或离子之间必然发生相互作用。(
24.阳极极化中,阳极过程是金属失去电子而溶解成水化离子的过程,在腐蚀原电池中金属失掉的电子迅速地由阳极流到阴极,但是电子地转移速度却跟不上金属地溶解速度,即。(
25.络合可以起到极化作用。(
26.不同的金属浸入同一种电解质溶液中称为电偶电池。(
27.扩散控制的电化学反映中,降低温度,扩散系数减小,id也减小,腐蚀速度减弱。(
28.相同条件下,有限长的管路的保护比无限长的保护要长。(
29.能穿透钝化膜,引起钝化的破坏,活化的增加,实现阳极去极化。(
30.阴极缓蚀剂不但可以增大阴极的面积,而且还可以改变阳极的面积。(
三、选择题
1.电极电位的测量可采用:
A.高阻抗伏特表。
B.低阻抗伏特表。
C.普通万用表。
2.土壤腐蚀体系是由于下列控制因素造成的:
A.阴极控制。
B.阳极控制。
3.外加电流阴极保护中,所谓无限长管道是指
A.管道全线上有若干个阴极保护站,两段无绝缘法兰
B.管道全线上只有一个阴极保护站,两段有绝缘法兰
C.管道全线上只有一个阴极保护站,两段无绝缘法兰
4.防蚀涂料红丹漆作为储罐、管道的
5.土壤中硫酸盐还原菌参加腐蚀过程,细菌起到的作用是:
A.氧化作用
B.控制作用
C.去极化作用
6.在含有碳酸盐为主的土地中有一条金属管道,现有一根新管子与其连接(均为裸管),则覆土后腐蚀发生在:
A.两管交接处附近的新管子上。
B.两管交接处附近的老管子上。
C.两管交接处新、老管子上。
7.应用阳极保护时,一般要求稳定钝化区电位范围不小于:
A.50 mV。
B.500 mV。
C.200 mV。
8.下列说法不正确的是:
A.不同的金属电极有不同的交换电流密度;
B.交换电流密度越大,金属腐蚀速度越快,电极越易极化;
C.交换电流密度越小,金属的耐蚀性越好。
9.阳极保护中的三个保护参数:致钝电流密度、维钝电流密度和稳定钝化区的电位范围,对它们的的要求是:
A.致钝电流密度小、维钝电流密度合适和稳定钝化区的电位范围较宽;
B.致钝电流密度合适、维钝电流密度大和稳定钝化区的电位范围较宽;
C.致钝电流密度合适、维钝电流密度小和稳定钝化区的电位范围较宽。
10.在以下三种牺牲阳极中,哪一种阳极的理论发生电量最大?
11.极化规律的正确表达式是
A.i×η≥0;
B.i×η= 0;
C.i×η≤0。
12.发生腐蚀的部位是腐蚀电池的
C.既可能是阳极,也可能是阴极。
13.海水中的钢桩在不同区域中的腐蚀情况不同,其中腐蚀最严重的区域是:
A.飞溅区和潮差区;
B.全浸区;
C.海泥区。
四、简答题
1.试用腐蚀极化图说明外加电流的阴极保护的基本原理。
2.分析以下两种结构何种为危险结构,并说明原因。
(1)铁板用铜钉铆接
(2)铜板用铁钉铆接
3.画出具有活化/钝化转变行为的金属阳极极化曲线的示意图,并对曲线中的各区加以说明。
4.阐述土壤性质对腐蚀过程的影响。
5.铁在中、碱性土壤中的腐蚀属于氧去极化腐蚀,阳极是铁,阴极是以铁中的杂质为导体的氧电极。如果测得体系的腐蚀电位为-0.25V,若铁电极的平衡电位-0.44V,氧电极的平衡电位0.40V,试求阴、阳极的控制程度,并回答哪种因素为腐蚀的控制因素?
6.简述电化学腐蚀的特点。
7.简述阳极去极化和阴极去极化的原因。
8.简述提高氢过电位,降低氢去极化,控制金属腐蚀的措施。
9.根据E-PH图在腐蚀中的应用,说明铁的防腐措施。
10.杂散电流的防护措施。
11.简述阳极地床材料的要求。
12.推导无限长管道保护长度的计算公式。
《腐蚀与防腐》综合复习资料 一、填空题
1、浓差电池有 ( ) 和 ( ) 两种形式。
2、双电层是由( )和( )组成的。
3、SCE是 ( ) 的缩写,SHE是
( ) 的缩写。
4、混合极化是由 ( ) 和 ( ) 结合而成。
5、电极反应的标准状态是:温度为( )、离子活度为( )和分压力为( )。
6、去除钝化膜的方法大体可以分为
7、内涂层的主要作用是 ( ) 和 ( )
8、根据电化学作用机理,将缓蚀剂分为 ( ) 、 ( ) 和 ( ) 等三种类型。
是腐蚀的原动力。
10、目前为大多数人所接受的解释金属钝化现象的主要理论有两种,即为 ( ) 和 ( ) 。 11.四种排流方法分别是 ( ) 、 ( ) 、 () 和
() 。 12.腐蚀原电池的腐蚀电流大小,取决于4个因素: ()
。 13.阳极保护的三个基本参数为 () 、 () 和 () 。 14.平衡电位是指当金属电极于溶液界面的电极过程建立起平衡反应,平衡过程包括两个含义:_____()
。 15.牺牲阳极材料的性能要求是 () 、 () 、 () 和 () 等四个方面的指标来衡量。
《腐蚀与防腐》综合复习资料 一、填空题
1、浓差电池有 (离子浓差电池 ) 和 (电极浓差电池 ) 两种形式。
2、双电层是由(电位离子 )和( 反离子)组成的。
3、SCE是 (饱和甘汞电极 ) 的缩写,SHE是
(标准氢电极 ) 的缩写。
4、混合极化是由 (电化学极化 ) 和 (浓度极化 ) 结合而成。
5、电极反应的标准状态是:温度为(298.15K )、离子活度为(1MOL/L )和分压力为(101.325KPA )。
6、去除钝化膜的方法大体可以分为
(机械清除 )
(溶解清除 )
7、内涂层的主要作用是 (防腐 ) 和 (增加附着力 )
8、根据电化学作用机理,将缓蚀剂分为 ( 阳极型) 、 (阴极型 ) 和 (混合型 ) 等三种类型。
(金属的氧化 )
是腐蚀的原动力。
10、目前为大多数人所接受的解释金属钝化现象的主要理论有两种,即为 (成相膜理论 ) 和 (吸附理论 ) 。 11.四种排流方法分别是 (直接 ) 、 (极性 ) 、 (强制) 和
(接地) 。 12.腐蚀原电池的腐蚀电流大小,取决于4个因素: (电极电势差)
(电极面积)
(离子浓度)
(电路电阻)
。 13.阳极保护的三个基本参数为 (致钝电位) 、 (维钝电流) 和 (过钝电位) 。 14.平衡电位是指当金属电极于溶液界面的电极过程建立起平衡反应,平衡过程包括两个含义:_____(电荷平衡)
(溶解于沉积平衡)
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【题库】腐蚀与防腐试题9
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对于刚刚接触电解池和原电池的孩纸们,可能会觉得有点难难哒~分开做可能还搞得清,混在一起之后就会发现老虎老鼠傻傻分不清楚/(ㄒoㄒ)/~~没关系,这里给大家详细对比总结他们的不同之处,大家看完之后一定会觉得神清神爽,再也不用为这种小问题而烦恼咯!!!
& && && &&&首先给大家一个简明易懂的整体对比,更具体的比较和总结下面我们还会分开来给大家讲明白!
使氧化还原反应中电子作定向移动,从而形成电流。这种把化学能转变为电能的装置叫做原电池。
使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解。这种把电能转变为化学能的装置叫做电解池。
①电极:两种不同的导体相连;
②电解质溶液:能与电极反应。
①电源;&&②电极(惰性或非惰性);
③电解质(水溶液或熔化态)。
自发的氧化还原反应
非自发的氧化还原反应
由电极本身性质决定:
正极:材料性质较不活泼的电极;
负极:材料性质较活泼的电极。
由外电源决定:
阳极:连电源的正极;
阴极:连电源的负极;
负极:Zn-2e-=Zn2+& &(氧化反应)
正极:2H++2e-=H2↑(还原反应)
阴极:Cu2+ +2e- = Cu&&(还原反应)
阳极:2Cl--2e-=Cl2↑& &(氧化反应)
负极→正极
电源负极→阴极;阳极→电源正极
正极→负极
电源正极→阳极;阴极→电源负极
化学能→电能
电能→化学能
①抗金属的电化腐蚀;
②实用电池。
①电解食盐水(氯碱工业);②电镀(镀铜);③电冶(冶炼Na、Mg、Al);④精炼(精铜)。
& && && &有了上面的表格打底,大家心里应该有谱了吧!接下来我们再对他们进行更深入的比较和了解,在之后的做题过程中,大家也会发现在弄清楚了两者的区别之后,做题也更有据可循了。对于那种综合原电池与电解池的大魔头类题目,我们也会觉得so easy!
& && &&&先来看原电池的相关总结:
一、原电池
& &原电池的形成条件
   原电池的工作原理:
& && && &原电池反应属于放热的氧化还原反应,但区别于一般的氧化还原反应的是,电子转移不是通过氧化剂和还原剂之间的有效碰撞完成的,而是还原剂在负极上失电子发生氧化反应,电子通过外电路输送到正极上,氧化剂在正极上得电子发生还原反应,从而完成还原剂和氧化剂之间电子的转移。两极之间溶液中离子的定向移动和外部导线中电子的定向移动构成了闭合回路,使两个电极反应不断进行,发生有序的电子转移过程,产生电流,实现化学能向电能的转化。   从能量转化角度看,原电池是将化学能转化为电能的装置;从化学反应角度看,原电池的原理是氧化还原反应中的还原剂失去的电子经导线传递给氧化剂,使氧化还原反应分别在两个电极上进行。
  原电池的构成条件有三个:
  (1)电极材料由两种金属活动性不同的金属或由金属与其他导电的材料(非金属或某些氧化物等)组成。   (2)两电极必须浸泡在电解质溶液中。   (3)两电极之间有导线连接,形成闭合回路。   只要具备以上三个条件就可构成原电池。而化学电源因为要求可以提供持续而稳定的电流,所以除了必须具备原电池的三个构成条件之外,还要求有自发进行的氧化还原反应。说白了,化学电源必须是原电池,但原电池不一定都能做化学电池。
  形成前提:总反应为自发的氧化还原反应
  电极的构成: 电极的构成可以分为以下几个类别(附例子)来看,遇到了直接对号入座就可以了!!!
   a.活泼性不同的金属—锌铜原电池,锌作负极,铜作正极;
& && & b.金属和非金属(非金属必须能导电)—锌锰干电池,锌作负极,石墨作正极;
& && & c.金属与化合物—铅蓄电池,铅板作负极,二氧化铅作正极;
& && & d.惰性电极—氢氧燃料电池,电极均为铂。
 电解液的选择:
& && &&&电解液一般要能与负极材料发生自发的氧化还原反应。
  原电池正负极判断:
  负极发生氧化反应,失去电子;正极发生还原反应,得到电子。   电子由负极流向正极,电流由正极流向负极。 溶液中,阳离子移向正极,阴离子移向负极& && & &&在这里给大家总结一个口诀:失高氧负(失电子,化合价升高,被氧化,是负极),得低还正(得电子,化合价降低,被还原,是正极),电子从负极通过外电路到正极。
& &&&电极反应方程式的书写
  负极:活泼金属失电子,看阳离子能否在电解液中大量存在。如果金属阳离子不能与电解液中的离子共存,则进行进一步的反应。在这里给大家一个例子:甲烷燃料电池中,电解液为KOH,负极甲烷失8个电子生成CO2和H2O,但CO2不能与OH-共存,要进一步反应生成碳酸根。   正极:①当负极材料能与电解液直接反应时,溶液中的阳离子得电子。附例:锌铜原电池中,电解液为HCl,正极H+得电子生成H2。
& && && && && && && && &②当负极材料不能与电解液反应时,溶解在电解液中的O2得电子。如果电解液呈酸性,O2+4e-+4H+==2H2O;如果电解液呈中性或碱性,O2+4e-+2H2O=4OH-。
  特殊情况:Mg-Al-NaOH,Al作负极。负极:Al-3e-+4OH-==AlO2-+2H2O;正极:2H2O+2e-==H2↑+2OH-   Cu-Al-HNO3,Cu作负极。   注意:Fe作负极时,氧化产物是Fe2+而不可能是Fe3+;肼(N2H4)和NH3的电池反应产物是H2O和N2   无论是总反应,还是电极反应,都必须满足电子守恒、电荷守恒、质量守恒。   pH变化规律   电极周围:消耗OH-(H+),则电极周围溶液的pH减小(增大);反应生成OH-(H+),则电极周围溶液的pH增大(减小)。   溶液:若总反应的结果是消耗OH-(H+),则溶液的pH减小(增大);若总反应的结果是生成OH-(H+),则溶液的pH增大(减小);若总反应消耗和生成OH-(H+)的物质的量相等,则溶液的pH由溶液的酸碱性决定,溶液呈碱性则pH增大,溶液呈酸性则pH减小,溶液呈中性则pH不变。
& & 原电池表示方法
  原电池的组成用图示表达,那也太麻烦了。为书写简便,原电池的装置常用方便而科学的符号来表示。其写法习惯上遵循如下几点规定:   1. 一般把负极(如Zn棒与Zn2+离子溶液)写在电池符号表示式的左边,正极(如Cu棒与Cu2+离子溶液)写在电池符号表示式的右边。
  2. 以化学式表示电池中各物质的组成,溶液要标上活度或浓度(mol/L),若为气体物质应注明其分压(Pa),还应标明当时的温度。如不写出,则温度为298.15K,气体分压为101.325kPa,溶液浓度为1mol/L。
  3. 以符号“∣”表示不同物相之间的接界,用“‖”表示盐桥。同一相中的不同物质之间用“,”隔开。
  4. 非金属或气体不导电,因此非金属元素在不同氧化值时构成的氧化还原电对作半电池时,需外加惰性导体(如铂或石墨等)做电极导体。其中,惰性导体不参与电极反应,只起导电(输送或接送电子)的作用,故称为“惰性”电极。
  所以呢,按上述规定,Cu-Zn原电池可用如下电池符号表示:
  (-)Zn(s)∣Zn2+ (C)‖Cu2+ (C)∣ Cu(s) (+)   两类原电池
& & 吸氧腐蚀  吸氧腐蚀 :金属在酸性很弱或中性溶液里,空气里的氧气溶解于金属表面水膜中而发生的电化腐蚀,叫吸氧腐蚀.   就比如说钢铁在接近中性的潮湿的空气中腐蚀属于吸氧腐蚀,其电极反应如下:   负极(Fe):2Fe - 4e = 2Fe2+  & &正极(C):2H2O + O2 + 4e = 4OH-
  钢铁等金属的电化腐蚀主要是吸氧腐蚀.
  吸氧腐蚀的必要条件   以氧的还原反应为阴极过程的腐蚀,称为氧还原腐蚀或吸氧腐蚀。发生吸氧腐蚀的必要条件是金属的电位比氧还原反应的电位低。
  我们可以看一下氧的阴极还原过程及其过电位 :
  吸氧腐蚀的阴极去极化剂是溶液中溶解的氧。随着腐蚀的进行,氧不断消耗,只有来自空气中的氧进行补充。因此,氧从空气中进入溶液并迁移到阴极表面发生还原反应,这一过程包括一系列步骤。   (1) 氧穿过空气/溶液界面进入溶液;    (2) 在溶液对流作用下,氧迁移到阴极表面附近;   (3) 在扩散层范围内,氧在浓度梯度作用下扩散到阴极表面;   (4) 在阴极表面氧分子发生还原反应,也叫氧的离子化反应。
  吸氧腐蚀的控制过程及特点
  金属发生氧去极化腐蚀时,多数情况下阳极过程发生金属活性溶解,腐蚀过程处于阴极控制之下。氧去极化腐蚀速度主要取决于溶解氧向电极表面的传递速度和氧在电极表面上的放电速度。因此,可粗略地将氧去极化腐蚀分为三种情况:  (1)如果腐蚀金属在溶液中的电位较高,腐蚀过程中氧的传递速度又很大,则金属腐蚀速度主要由氧在电极上的放电速度决定。   (2)如果腐蚀金属在溶液中的电位非常低,不论氧的传输速度大小,阴极过程将由氧去极化和氢离子去极化两个反应共同组成。   (3)如果腐蚀金属在溶液中的电位较低,处于活性溶解状态,而氧的传输速度又有限,则金属腐蚀速度由氧的极限扩散电流密度决定。   扩散控制的腐蚀过程中,由于腐蚀速度只决定于氧的扩散速度,因而在一定范围内,腐蚀电流将不受阳极极化曲线的斜率和起始电位的影响。   扩散控制的腐蚀过程中,金属中不同的阴极性杂质或微阴极数量的增加,对腐蚀速度的增加只起很小的作用。     影响吸氧腐蚀的因素
  1. 溶解氧浓度的影响   2.温度的影响    3.盐浓度的影响 & && && & 4.溶液搅拌和流速的影响   & &&&析氢腐蚀  在酸性较强的溶液中发生电化腐蚀时放出氢气,这种腐蚀叫做。在钢铁制品中一般都含有碳。在潮湿空气中,钢铁表面会吸附水汽而形成一层薄薄的水膜。水膜中溶有二氧化碳后就变成一种电解质溶液,使水里的H+增多。是就构成无数个以铁为负极、碳为正极、酸性水膜为电解质溶液的微小原电池。这些原电池里发生的氧化还原反应是:负极(铁):铁被氧化Fe-2e=Fe2+;正极(碳):溶液中的H+被还原2H++2e=H2↑   这样就形成无数的微小原电池。最后氢气在碳的表面放出,铁被腐蚀,所以叫析氢腐蚀。   析氢腐蚀定义金属在酸性较强的溶液中发生电化腐蚀时放出氢气,这种腐蚀叫做析氢腐蚀。
析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较   比 较 项 目析 氢 腐 蚀吸 氧 腐 蚀去极化剂性质 带电氢离子,迁移速度和扩散能力都很大中性氧分子,只能靠扩散和对流传输去极化剂浓度浓度大,酸性溶液中H+放电中性或碱性溶液中H2O作去极化剂 浓度不大,其溶解度通常随温度升高和盐浓度增大而减小 
& &&&常用原电池方程式  1.Cu─H2SO4─Zn原电池   正极: 2H+ + 2e- → H2↑   负极: Zn - 2e- → Zn2+   总反应式: Zn + 2H+ == Zn2+ + H2↑   2.Cu─FeCl3─C原电池   正极: 2Fe3+ + 2e- → 2Fe2+   负极: Cu - 2e- → Cu2+    总反应式: 2Fe3+ + Cu == 2Fe2+ + Cu2+    3.钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀   正极:O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-   负极:2Fe - 4e- → 2Fe2+   总反应式:2Fe + O2 + 2H2O == 2Fe(OH)2   4.氢氧燃料电池(中性介质)   正极:O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-   负极:2H2 - 4e- → 4H+   总反应式:2H2 + O2 == 2H2O   5.氢氧燃料电池(酸性介质)   正极:O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O   负极:2H2 - 4e-→ 4H+   总反应式:2H2 + O2 == 2H2O   6.氢氧燃料电池(碱性介质)   正极:O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-   负极:2H2 - 4e- + 4OH- → 4H2O   总反应式:2H2 + O2 == 2H2O   7.铅蓄电池(放电)   正极 (PbO2) :   PbO2 + 2e- + SO42- + 4H+ → PbSO4 + 2H2O   负极 (Pb) :Pb- 2e-+ (SO4)2-→ PbSO4   总反应式:   Pb+PbO2+4H++ 2(SO4)2- == 2PbSO4 + 2H2O    8.Al─NaOH─Mg原电池   正极:6H2O + 6e- → 3H2↑ + 6OH-   负极:2Al - 6e- + 8OH- → 2AlO2- + 4H2O   总反应式:2Al+2OH-+2H2O==2AlO2- + 3H2↑   9.CH4燃料电池(碱性介质)   正极:2O2 + 4H2O + 8e- → 8OH-   负极:CH4 -8e- + 10OH- → (CO3)2- + 7H2O   总反应式:CH4 + 2O2 + 2OH- == (CO3)2- + 3H2O   10.熔融碳酸盐燃料电池   (Li2CO3和Na2CO3熔融盐作电解液,CO作燃料):   正极:O2 + 2CO2 + 4e- → 2(CO3)2- (持续补充CO2气体)   负极:2CO + 2(CO3)2- - 4e- → 4CO2   总反应式:2CO + O2 == 2CO2   11.银锌纽扣电池(碱性介质)   正极 (Ag2O) :Ag2O + H2O + 2e- → 2Ag + 2OH-   负极 (Zn) :Zn + 2OH- -2e- → ZnO + H2O   总反应式:Zn + Ag2O == ZnO + 2Ag
& & 常见的原电池
   常用原电池有锌-锰干电池、锌-汞电池、锌-银扣式电池及等。
  1 锌-锰干电池:锌-锰电池具有原材料来源丰富、工艺简单,价格便宜、使用方便等优点,成为人们使用最多、最广泛的电池品种。锌-锰电池以锌为负极,以二氧化锰为正极。按照基本结构,锌-锰电池可制成圆筒形、扣式和扁形,扁形电池不能单个使用,可组合叠层电池(组)。按照所用电解液的差别将锌-锰电池分为三个类型:   (1)铵型锌-锰电池:电解质以氯化铵为主,含少量氯化锌。   电池符号:(-) Zn│NH4Cl·ZnCl2│MnO2 (+)    总电池反应: Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)
  (2) 锌型锌-锰电池:又称高功率锌-锰电池,电解质为氯化锌,具有防漏性能好,能大功率放电及能量密度较高等优点,是锌-锰电池的第二代产品,20世纪70年代初首先由德国推出。与铵型电池相比锌型电池长时间放电不产生水,因此电池不易漏液。   电池符号:(-) Zn│ZnCl2│MnO2 (+)   总电池反应(长时间放电):   Zn+2Zn(OH)Cl+6MnO(OH)=ZnCl2·2ZnO·4H2O+2Mn3O4
  (3) 碱性锌-锰电池:这是锌-锰电池的第三代产品,具有大功率放电性能好、能量密度高和低温性能好等优点。   电池符号:(-) Zn│KOH│MnO2 (+)   总电池反应: Zn+2H2O+2MnO2=2MnO(OH)+Zn(OH)2   锌-锰电池额定开路电压为1.5V,实际开路电压1.5-1.8V ,其工作电压与放电负荷有关,负荷越重或放电电阻越小,闭路电压越低。用于手电筒照明时,典型终止电压为0.9V,某些收音机允许电压降至0.75V。
  2.锂原电池:又称锂电池,是以金属锂为负极的电池总称。锂的最负相对分子质量最小,导电性良好,可制成一系列贮存寿命长,工作温度范围宽的高能电池。根据电解液和正极物质的物理状态,锂电池有三种不同的类型,即:固体正极—有机电解质电池、液体正极—液体电解质电池、固体正极—固体电解质电池。Li—(CF)n的开路电压为3.3V,比能量为480W·h·L-1,工作温度在-55~70℃间,在20℃下可贮存10年之久!它们都是近年来研制的新产品,目前主要用于军事、空间技术等特殊领域,在心脏起搏器等微、小功率场合也有应用。
& &&&&&好了,到这里关于原电池和电解池的所有知识点基本上都总结到位了,希望对大家有所帮助~!!!
哦哦哦~对了,还有个重要的事情要跟大家说: 2015年西安学而思高一年级数/理/化暑秋招生简章出来啦!!!!请戳下面链接~
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老师总结得很到位,谢谢啦!!!!!!收了
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很详细已get
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& & 原电池的核心在于自发的氧化还原反应,理论上,所有的自发氧还都可以设计成原电池,负极发生氧化反应而正极发生还原反应;
& & 而电解池的核心在于外接电源,因为电解池发生的反应一般不自发,需要外接电源才能自发。正极负责收集电子,所以与正极相连的阳极发生氧化反应,负极负责提供提供电子,所以与负极相连的阴极发生还原反应。
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