第四章第四章 氧化还原反应与电化学基础氧化还原反应与电化学基础氧化还原反应基本概念氧化还原反应基本概念电化学基础电化学基础电极电势的应用电极电势的应用氧化还原反应的基本概念氧化还原反应的基本概念化合价化合价化合价化合价氧化态氧化态氧化态氧化态还原剂还原剂还原剂还原剂氧化剂氧化剂氧化剂氧化剂氧化还原电对氧化还原电对氧化还原电对氧化还原电对化合价化合价化合价化合价氧化态氧化态氧化态氧化态某元素的一个原子所带的形式电荷数某元素的一个原子所带的形式电荷数某元素的一个原子所带的形式电荷数某元素的一个原子所带的形式电荷数HClO4 HClO3 HClO2 HClO Cl2 Cl +7 +7 +5+5 +3+3 +1 0+1 0 - -1 1元素的一个原子与其他元素的原子构元素的一个原子与其他元素的原子构元素的一个原子与其他元素的原子构元素的一个原子与其他元素的原子构成的化学键的数量成的化学键的数量成的化学键的数量成的化学键的数量离子化合物：离子化合物：电价数电价数 NaCl共价化合物：共价化合物：共价数共价数 BCl3整数整数整数整数整数、分数整数、分数整数、分数整数、分数确定元素氧化态的一般原则：确定元素氧化态的一般原则：1.单质的氧化态为零；单质的氧化态为零；2.任何化合物分子中，各元素氧化态的代数和为零，在任何化合物分子中，各元素氧化态的代数和为零，在多原子离子中等于离子所带的电荷数；多原子离子中等于离子所带的电荷数；3.在共价化合物中，在共价化合物中， 把属于两原子共用的电子指定给其把属于两原子共用的电子指定给其中电负性较大的那个原子后，各原子上的电荷数即为中电负性较大的那个原子后，各原子上的电荷数即为它的氧化态；它的氧化态；4.氢在化合物中的氧化态一般为氢在化合物中的氧化态一般为+1，只有与电负性比它，只有与电负性比它小的原子结合时，如小的原子结合时，如NaH、CaH2中，氧化态为中，氧化态为1 。CrO(OCrO(O2 2) )2 2氧化剂氧化剂氧化剂氧化剂氧化态降低，得电子，发生的是还原反应；氧化态降低，得电子，发生的是还原反应；氧化态降低，得电子，发生的是还原反应；氧化态降低，得电子，发生的是还原反应；还原剂还原剂还原剂还原剂氧化态升高，失电子，发生的是氧化反应；氧化态升高，失电子，发生的是氧化反应；氧化态升高，失电子，发生的是氧化反应；氧化态升高，失电子，发生的是氧化反应；氧化还原电对氧化还原电对氧化还原电对氧化还原电对氧化剂与其还原产物或还原剂与其氧氧化剂与其还原产物或还原剂与其氧氧化剂与其还原产物或还原剂与其氧氧化剂与其还原产物或还原剂与其氧化产物，两个共轭的氧化还原体系化产物，两个共轭的氧化还原体系化产物，两个共轭的氧化还原体系化产物，两个共轭的氧化还原体系氧化型氧化型氧化型氧化型/ /还原型还原型还原型还原型 氧化还原电对在反应过程中，如果氧化还原电对在反应过程中，如果氧化剂氧化剂降低氧降低氧化态的趋势越强，它的化态的趋势越强，它的氧化能力就越强氧化能力就越强，而其共轭的，而其共轭的还原剂升高氧化态的趋势就越弱，其还原能力越弱。还原剂升高氧化态的趋势就越弱，其还原能力越弱。同理，还原剂的还原能力越强，其共轭氧化剂的氧化同理，还原剂的还原能力越强，其共轭氧化剂的氧化能力就越弱。能力就越弱。氧化还原半反应式氧化还原半反应式氧化还原半反应式氧化还原半反应式Cu2+ + 2e CuZnZn2+ + 2e 还原半反应式还原半反应式还原半反应式还原半反应式氧化半反应式氧化半反应式氧化半反应式氧化半反应式电化学基础电化学基础 原电池的构造原电池的构造（Cu-Zn原电池装置）原电池装置）原电池原电池负极负极（电子流出）（电子流出）正极正极（电子流入）（电子流入）电池反应电池反应电对：电对：Zn2+/Zn；Cu2+/Cu原电池原电池原电池符号原电池符号（电池图示）：（电池图示）：书写原电池符号的规则：书写原电池符号的规则：负极负极“-”在左边，正极在左边，正极“+”在右边，盐桥用在右边，盐桥用“”表示；表示；半电池中两相界面用半电池中两相界面用“”分开，同相不同物种用分开，同相不同物种用“,”分开，溶液、气体要注明分开，溶液、气体要注明cB，pB； 如如果果组组成成电电对对的的两两种种物物质质本本身身没没有有导导电电的的电电极极，例例如如Fe3+/Fe2+、MnO4-/Mn2+、Cl2/Cl-等等电电对对，在在构构成成半半电电池池时时, 可可以以用用金金属属铂铂或或其其它它惰惰性性导导体体（如如石石墨墨）作作电电极极。这这些些电电极极称称为为惰惰性性电电极极。即即不不参参与与原原电电池池的的氧氧化化还还原原反反应应，但但可可导导电电的的物质。物质。若用惰性电极须注明其材料。若用惰性电极须注明其材料。 注注 意：意： 例例: AgCl- Ag电极与标准氢电极组成的原电池符号为：电极与标准氢电极组成的原电池符号为：（）（）Pt, H2(100kPa) H+(1 moll-1)Cl-(c1)|AgCl(s)，Ag（）（）电极的类型电极的类型 金属金属- -金属离子电极金属离子电极 电极反应电极反应 电极符号电极符号Zn2+(aq) + 2e- - Zn(s)Zn (s) Zn2+ (aq) 金属金属- -金属难溶盐电极金属难溶盐电极 电极反应电极反应 电极符号电极符号AgCl(s)+ e- - Ag(s)+ Cl- - (ag)AgCl (s) Ag+ (aq) 氧化还原电极氧化还原电极 电极反应电极反应 电极符号电极符号Fe 3+ (aq)+ e- - Fe 2+ (ag) Pt Fe 3+ (aq,c1), Fe 2+ (aq, c2) 气体气体- -离子电极离子电极 电极反应电极反应 电极符号电极符号2H+ (aq)+ 2e- - H2(g)Pt H2(g) H+ (aq)例：例：将下列反应设计成原电池并以原电池符号表示。将下列反应设计成原电池并以原电池符号表示。解：解：电极电势概念电极电势概念金属金属半反应的电极电势是无法测量，即绝对的电极电半反应的电极电势是无法测量，即绝对的电极电势无法得到，只能用比较的方法确定其绝对值。势无法得到，只能用比较的方法确定其绝对值。标准氢电极（标准氢电极（SHE）人为规定在任何温度下：人为规定在任何温度下：表示为表示为: H+ H2(g) Pt电极电势的产生与测定电极电势的产生与测定IUPAC规定：规定：任何电对的电极电势是它与标准任何电对的电极电势是它与标准氢电极构成氢电极构成原电池原电池，所测得的电动势作为该电，所测得的电动势作为该电极的电极电势。极的电极电势。标准氢电极标准氢电极待测电极待测电极还原反应还原反应, , 电极电势为正电极电势为正氧化反应氧化反应, , 电极电势为负电极电势为负E(Cu2+/Cu)= 0.337 V关于电极电势的说明关于电极电势的说明1. 电极电势无加和性电极电势无加和性2. 采用还原电势排序，电极电势小的电对对应的还原型物采用还原电势排序，电极电势小的电对对应的还原型物质还原性强；电极电势大的电对对应的氧化型物质氧质还原性强；电极电势大的电对对应的氧化型物质氧化性强。化性强。 氧化型氧化型 + ne- = 还原型还原型3. 一些电对的电极电势与介质的酸碱性有关一些电对的电极电势与介质的酸碱性有关4. 电极电势是电极反应处于平衡状态时表现出的特征值，电极电势是电极反应处于平衡状态时表现出的特征值，与达到平衡的快慢无关。与达到平衡的快慢无关。 甘汞电极甘汞电极 由于标准氢电极的制作和使用由于标准氢电极的制作和使用都很困难，平时人们采用相对稳都很困难，平时人们采用相对稳定的甘汞电极作参比电极。定的甘汞电极作参比电极。表示方法表示方法: Pt, Hg (l) Hg2Cl2 (s) Cl- (2.8 mol L-1)标准甘汞电极标准甘汞电极: c (Cl- ) = 1.0 mol L-1 E (Hg2Cl2 / Hg) = 0.2628 V饱和甘汞电极饱和甘汞电极: c (Cl- ) = 2.8 mol L-1(KCl饱和溶液) E (Hg2Cl2 / Hg) = 0.2415 V饱和甘汞电极饱和甘汞电极饱和饱和KCl多孔陶瓷塞多孔陶瓷塞氯化亚汞氯化亚汞汞汞多孔物质多孔物质原电池电动势原电池电动势两极一旦用导线连通，电流便从正极流向负极，说明两极之间存在电势差，而且正极的电势一定比负极的高。这个电势差就是电动势电动势，用符号“E E池池”表示。它是在外电路没有电流通过的状态下，右边电极的电势减去左边电极的电势。E池池 = E正正E负负电池反应中，原电池做的最大功等于原电池化学反应电池反应中，原电池做的最大功等于原电池化学反应电池反应中，原电池做的最大功等于原电池化学反应电池反应中，原电池做的最大功等于原电池化学反应吉布斯函数的降低：吉布斯函数的降低：吉布斯函数的降低：吉布斯函数的降低：Wmax = rG rGm = n FE池池Q Q = = n n F FWWmax max = = E E池池池池 Q Q1 mol1 mol电子的电量电子的电量电子的电量电子的电量 = 96485 C (= 96485 C (库仑库仑库仑库仑) = 1) = 1F F ( (法拉第法拉第法拉第法拉第) )，如果反应如果反应如果反应如果反应中有中有中有中有n n mol mol电子转移，则电量电子转移，则电量电子转移，则电量电子转移，则电量Q Q 为：为：为：为：电池的功等于电池的电动势电池的功等于电池的电动势电池的功等于电池的电动势电池的功等于电池的电动势E E池池池池 与电量与电量与电量与电量Q Q 的乘积的乘积的乘积的乘积 ：电池电动势与吉布斯函数的关系如果电池反应中所有物质都处于标准状态，则有下式：如果电池反应中所有物质都处于标准状态，则有下式：如果电池反应中所有物质都处于标准状态，则有下式：如果电池反应中所有物质都处于标准状态，则有下式： r rG Gmm = = n Fn F E E池池池池 E E池池池池 为电池的标准电动势为电池的标准电动势为电池的标准电动势为电池的标准电动势 V V( (伏特伏特伏特伏特) )； 这个式子把这个式子把这个式子把这个式子把热力学和电化学热力学和电化学热力学和电化学热力学和电化学的关系联系起来了，式中：的关系联系起来了，式中：的关系联系起来了，式中：的关系联系起来了，式中： r rG Gmm 为电池反应的标准吉布斯函数变化；为电池反应的标准吉布斯函数变化；为电池反应的标准吉布斯函数变化；为电池反应的标准吉布斯函数变化；n n 为电池氧化还原反应方程式中得失的电子数；为电池氧化还原反应方程式中得失的电子数；为电池氧化还原反应方程式中得失的电子数；为电池氧化还原反应方程式中得失的电子数；F F 为法拉第常数为法拉第常数为法拉第常数为法拉第常数= 96485 C= 96485 C molmol 1 1 ； E E池池池池 = = E E正极正极正极正极 E E负极负极负极负极 库仑库仑库仑库仑C C与伏特与伏特与伏特与伏特V V的乘积的乘积的乘积的乘积= =焦耳焦耳焦耳焦耳J J , ,查表：查表：查表：查表： E E (Cu(Cu2+2+/Cu)=0.34V/Cu)=0.34V E E (Zn(Zn2+2+/Zn)= /Zn)= 0.763V0.763V E E池池池池 = = E E正极正极正极正极 E E负极负极负极负极 = 0.34 ( = 0.34 ( 0.7630.763)=1.10 V)=1.10 V 将将将将 值代入公式中值代入公式中值代入公式中值代入公式中 ： E E池池池池 r rG Gmm = = n Fn F E E池池池池 = 2964851.10 = 212 (kJ= 2964851.10 = 212 (kJ molmol11) ) E E池池池池例例1 r rG Gmm = = RT RT lnlnK K在化学平衡一章中有公式：在化学平衡一章中有公式：在化学平衡一章中有公式：在化学平衡一章中有公式： r rG Gmm = = 2.303 2.303 RT RT lglgK K r rG Gmm = = n Fn F E E池池池池 两式合并为：两式合并为：两式合并为：两式合并为： 2.303 2.303 RT RT lglgK K = = n Fn F E E池池池池 lgK =2.3032.303 RTRTn Fn F E E池池池池 电池电动势和热力学平衡常数lgK =0. 059 V0. 059 V n n E E池池池池 电池反应在电池反应在298.15 K进行进行例例例例2 2查表：查表：查表：查表： 正极正极正极正极 E E (H(H+ +/H/H2 2)=0.00 V)=0.00 V 负极负极负极负极 E E (AgI/Ag)= (AgI/Ag)= 0.15 V0.15 VlglgK K = = = = = = 5.085.080. 059 V0. 059 V n n E E池池池池 0. 059 V0. 059 V20 20 ( 0.15)0.15)K K = = 1.2101.2105 5 能斯特方程式能斯特方程式对于反应：对于反应：aO+ne=bR25 C仅适用于可逆电对仅适用于可逆电对有酸碱参与反应时，也应在方程中体现；气体有酸碱参与反应时，也应在方程中体现；气体参与时以分压（参与时以分压（/p ）表示。）表示。能斯特方程式能斯特方程式例：例：写出下列电对的能斯特方程写出下列电对的能斯特方程Fe3+ + e = Fe2+MnO4- + 8H+ +5e = Mn2+ + 4H2O 例：例：计算计算25 C时，时，Zn2+浓度为浓度为0.001 mol L-1时，时，Zn2+/Zn电对的电极电位。电对的电极电位。解：解：查表查表浓度与分压对电极电势的影响浓度与分压对电极电势的影响例：例：计算计算25 C时，时，pO2=p 时，中性溶液中电对时，中性溶液中电对O2/OH-的电极电位。的电极电位。解：解：查表，电极反应为查表，电极反应为当离子浓度减少时 金属电极的电极电势降低， 还原型物质还原能力增强。 非金属电极的电极电势升高， 氧化型物质的氧化能力增强。结结 论论酸度对电极电势的影响酸度对电极电势的影响E = 1.33 VE E = = E E + lg = + lg = E E + lgH+ lgH+ + 14140.0590.0596 6CrCr2 2OO7 72 2 HH+ + 1414CrCr3+3+ 2 20.0590.0596 6令令 ， E EE EE E =0E E=?=?K Ka a(HAc)=1.8(HAc)=1.8101055，由于由于由于由于( (c c酸酸酸酸/ / / /K Ka a) )500500，可以用最简式可以用最简式可以用最简式可以用最简式近似计算近似计算近似计算近似计算：E E = = E E + lg = 0+ lg = 0 + lg1.34+ lg1.34101033 2 2 = = 0.17 V 0.17 V0.0590.0592 2HH+ + 2 2p p(H(H2 2) )/ / / / p p0.0590.0592 2沉淀对电极电势的影响沉淀对电极电势的影响E E =0.799 VE E = = E E + lg = 0.799+ lg = 0.799 + 0.059+ 0.059 lg1.610lg1.6101010 = 0.221 V = 0.221 V0.0590.0591 1AgAg+ + E E =0.799 VE E =0.221 VE E / /VE E ,若若若若 氧化型氧化型氧化型氧化型 物质生成沉淀，物质生成沉淀，物质生成沉淀，物质生成沉淀， E E 值将变小值将变小值将变小值将变小若若若若 还原型还原型还原型还原型 物质生成沉淀，物质生成沉淀，物质生成沉淀，物质生成沉淀， E E 值将变大值将变大值将变大值将变大上表中若上表中若上表中若上表中若 氧化型氧化型氧化型氧化型 物质物质物质物质AgAg+ +生成了相同类型的沉淀，沉生成了相同类型的沉淀，沉生成了相同类型的沉淀，沉生成了相同类型的沉淀，沉淀的淀的淀的淀的K Ksp sp 越小，越小，越小，越小，AgAg+ + 的平衡浓度也越小，的平衡浓度也越小，的平衡浓度也越小，的平衡浓度也越小，E E 值也将变得值也将变得值也将变得值也将变得越小，越小，越小，越小，AgAg+ + 的氧化能力降低了，的氧化能力降低了，的氧化能力降低了，的氧化能力降低了，AgAg+ +被稳定了；被稳定了；被稳定了；被稳定了；配合物的生成对电极电势的影响配合物的生成对电极电势的影响 加入配位剂后，使得溶液中电对的物质浓加入配位剂后，使得溶液中电对的物质浓加入配位剂后，使得溶液中电对的物质浓加入配位剂后，使得溶液中电对的物质浓度因生成配位化合物而发生变化，度因生成配位化合物而发生变化，度因生成配位化合物而发生变化，度因生成配位化合物而发生变化，E E 值也会发值也会发值也会发值也会发生变化。生变化。生变化。生变化。若若若若 氧化型氧化型氧化型氧化型 物质生成配合物，物质生成配合物，物质生成配合物，物质生成配合物， E E 值将变小；值将变小；值将变小；值将变小；若若若若 还原型还原型还原型还原型 物质生成配合物，物质生成配合物，物质生成配合物，物质生成配合物， E E 值将变大；值将变大；值将变大；值将变大；例：例： 已知已知E(Au+/Au) = 1.692 V，Au(CN)2-的的K稳稳=1.0 1038.3，试计算试计算E(Au(CN)2-/Au) = ？ 解答：(a) 配位平衡 Au(CN)2- Au+ + 2CN- (b) 半反应 Au+ + e Au Au(CN)2- + e Au + 2CN- 标准状态下，Au(CN)2- = CN- = 1 mol/L, 所以即 酸度 浓度（或压力）难溶盐配合物弱电解质 影响电极电势的因素aO + ne = bR r rG Gmm = = n Fn F E E池池池池 lgK =0. 059 V0. 059 V n n E E池池池池 公式小结公式小结 E E池池池池 = = E E正极正极正极正极 E E负极负极负极负极 电极电势的应用电极电势的应用1. 判断氧化剂和还原剂的相对强弱判断氧化剂和还原剂的相对强弱 2. 判断氧化还原反应进行的方向判断氧化还原反应进行的方向3. 判断氧化还原反应的限度判断氧化还原反应的限度4. 元素电势图的应用元素电势图的应用1. 判断氧化剂和还原剂的相对强弱判断氧化剂和还原剂的相对强弱E 小的电对对应的还原型物质还原性强小的电对对应的还原型物质还原性强E 大的电对对应的氧化型物质氧化性强大的电对对应的氧化型物质氧化性强 氧化态氧化态 + ne- - 还原态还原态 E /v氧氧化化态态的的氧氧化化性性增增强强强强还还原原态态的的还还原原性性增增- -3.045- -0.763 0.000 0.337 1.36 2.66Li+ + e- LiZn2+ + 2e- Zn 2H+ + 2e- H2Cu2+ + 2e- CuCl2 + 2e- 2Cl- F2 + 2e- 2F- 显然，下面电对的氧化态可以氧化上面电对的还原态显然，下面电对的氧化态可以氧化上面电对的还原态上面电对的还原态可以还原下面电对的氧化态上面电对的还原态可以还原下面电对的氧化态 r rG Gmm = = n Fn F E E池池池池 在热力学中：在热力学中：在热力学中：在热力学中： r rG Gm m 0 0，反应可自发正向进行；反应可自发正向进行；反应可自发正向进行；反应可自发正向进行；当当当当 r rG Gm m 0 0 时，则时，则时，则时，则E E池池池池 必定必定必定必定0 0。因此在氧化还原反应中，可用因此在氧化还原反应中，可用因此在氧化还原反应中，可用因此在氧化还原反应中，可用E E池池池池 0 0 或或或或0 0 来判断来判断来判断来判断反应进行的方向反应进行的方向反应进行的方向反应进行的方向。如果如果如果如果E E池池池池0 0，反应自发正向进行，反应自发正向进行，反应自发正向进行，反应自发正向进行如果如果如果如果E E池池池池0 0，反应自发逆向进行，反应自发逆向进行，反应自发逆向进行，反应自发逆向进行2. 判断氧化还原反应进行的方向判断氧化还原反应进行的方向什么情况下什么情况下 E池池0？电极电势大的氧化态物质做原电池正极电极电势大的氧化态物质做原电池正极电极电势小的还原态物质做原电池负极电极电势小的还原态物质做原电池负极E池池 = E正正 E负负 0电极电势大的氧化态物质可以电极电势大的氧化态物质可以和电极和电极电势小的还原态物质自发地进行反应电势小的还原态物质自发地进行反应例：例：试判断下反应在试判断下反应在25 C标准态下是否能正方向进行标准态下是否能正方向进行?例：例：实验室中为什么能用浓实验室中为什么能用浓HCl制备制备Cl2？正正负负E池池=实验室中用浓实验室中用浓HCl制备制备Cl2E池池=E = 0.771 VE = 0.337 V由于 E E池池池池 0 ,0 , E E池池池池 = = E E正极正极正极正极 E E负极负极负极负极 = 0.771= 0.771 0.337 = 0.337 = 0.434 V 0.434 V 0 0例：例：在标准状态下，在标准状态下，FeCl3溶液为什么可以溶解铜板？溶液为什么可以溶解铜板？ E E池池池池 = = E E正极正极正极正极 E E负极负极负极负极 = = 0.126 0.126 ( ( 0.136) = 0.010 V0.136) = 0.010 V 0 0E = 0.126 VE = 0.136 VE E(Pb(Pb2+2+/ / / /Pb)Pb) = = E E(Pb(Pb2+2+/ / / /Pb)Pb) + lg Pb+ lg Pb2+2+ 0.0590.0592 20.0590.0592 2= = 0.126 0.126 + lg 0.1 = + lg 0.1 = 0.156 V 0.156 V 然后 ：0 0E E池池池池= =E E正极正极正极正极 E E负极负极负极负极= 0.156 = 0.156 ( ( 0.136) = 0.02 V 0.136) = 0.02 V3. 判断氧化还原反应的限度（程度）判断氧化还原反应的限度（程度）例：已知下列氧化还原反应在25oC时是可以自发进行的： Cl2 (g) + 2Br Br2 + 2Cl 能不能根据上述电化学原理判断反应进行的程度呢？ 查表得到：E (Br2/ Br) = 1.065 V, E (Cl2/ Cl) = 1.36 VE池= 1.36 -1.065 = 0.30 VK = 1.5 1010K 值很大，表明上述反应进行的相当完全，从上面的计算进一步说明，当E池在0.2 0.3 V时，平衡常数已经足够大了。lglgK K = =0. 059 V0. 059 V n n E E池池池池 lglgK K = = = 9.7966 = = = 9.79660. 059 V0. 059 V n n E E池池池池 0. 059 V0. 059 V1 1(0.799 (0.799 0.222)0.222) V VK K = 6.3 = 6.310109 9K Kspsp = 1.6 = 1.610101010K K E E 例：例：4. 元素电势图的应用元素电势图的应用EA 25EB 25（1 1）求算电对未知的标准电极电势求算电对未知的标准电极电势求算电对未知的标准电极电势求算电对未知的标准电极电势 注：与教材统一，标准电极电势符号注：与教材统一，标准电极电势符号注：与教材统一，标准电极电势符号注：与教材统一，标准电极电势符号 改改用用用用E 表示，以下均做相同修改。表示，以下均做相同修改。表示，以下均做相同修改。表示，以下均做相同修改。E3 =(n1E1 +n2E2)/n3注：与教材统一，标准电极电势符号注：与教材统一，标准电极电势符号注：与教材统一，标准电极电势符号注：与教材统一，标准电极电势符号 改改用用用用E 表示，以下均做相同修改。表示，以下均做相同修改。表示，以下均做相同修改。表示，以下均做相同修改。（2 2）判断元素某氧化态能否发生歧化反应判断元素某氧化态能否发生歧化反应判断元素某氧化态能否发生歧化反应判断元素某氧化态能否发生歧化反应 注：与教材统一，标准电极电势符号注：与教材统一，标准电极电势符号注：与教材统一，标准电极电势符号注：与教材统一，标准电极电势符号 改改用用用用E 表示，以下均做相同修改。表示，以下均做相同修改。表示，以下均做相同修改。表示，以下均做相同修改。注：与教材统一，标准电动势符号注：与教材统一，标准电动势符号注：与教材统一，标准电动势符号注：与教材统一，标准电动势符号E 改改用用用用E 池池 表示，以下均做相同修改。表示，以下均做相同修改。表示，以下均做相同修改。表示，以下均做相同修改。 借助自发的氧化还原反应将化学能直接转变借助自发的氧化还原反应将化学能直接转变为电能的装置称为为电能的装置称为化学电源化学电源。 电池按照其使用性质的不同可以分为电池按照其使用性质的不同可以分为一次电一次电池池（干电池、原电池）、（干电池、原电池）、二次电池二次电池（蓄电池）和（蓄电池）和燃料电池燃料电池等几大类。等几大类。电化学的应用电化学的应用化学电源化学电源金属的腐蚀与防护金属的腐蚀与防护1.1.锌锌- -锰干电池锰干电池一次电池一次电池放电后不能充电或补充化学物质使其复原的电池放电后不能充电或补充化学物质使其复原的电池 负极是锌做的圆筒负极是锌做的圆筒 正极是一根碳棒，正极是一根碳棒，周围被二氧化锰、周围被二氧化锰、碳粉和氯化铵的混碳粉和氯化铵的混合剂包围。合剂包围。电池符号：电池符号：负极反应负极反应正极反应正极反应电池总反应电池总反应正极反应中生成正极反应中生成NH3 同负极反应生成的同负极反应生成的Zn2+ ，可生成，可生成Zn(NH3)42 配离子，从而抑制配离子，从而抑制Zn2+ 浓度增大，保持浓度增大，保持电势接近恒定，也防止电势接近恒定，也防止NH3 在电极上积累，造成极化。在电极上积累，造成极化。此电池的电动势为此电池的电动势为 1.5 V。电池符号电池符号: :(-)ZnHgKOH(-)ZnHgKOH(糊状，含饱和糊状，含饱和ZnO)HgOC(+)ZnO)HgOC(+)电极反应电极反应: :(-)(-) Zn+2OHZn+2OH- -2e-2e- -ZnO+HZnO+H2 2O O(+) HgO(s)+H(+) HgO(s)+H2 2O+2eO+2e- -Hg(l)+2OHHg(l)+2OH- - 锌锌- -汞电池体积小汞电池体积小, ,能量高，贮存性能优良，是常用电池中能量高，贮存性能优良，是常用电池中放电电压最平稳的电源之一。缺点是使用汞不利于环保放电电压最平稳的电源之一。缺点是使用汞不利于环保。2.2.锌锌- -汞电池汞电池蓄电池蓄电池放电后通过充电使其复原的电池放电后通过充电使其复原的电池n氢镍蓄电池（高压镍氢电池）氢镍蓄电池（高压镍氢电池）n正极正极：Ni电极（电极（NiO(OH)+H2O + e =Ni(OH)2+OH-）n负极负极：氢电极：氢电极 （1/2H2 + OH- =H2O + e）n总反应总反应：1/2H2 + NiO(OH) = Ni(OH)2n电解质电解质：KOH 电池内氢气的压力电池内氢气的压力：0.3 4MPa锂离子电池锂离子电池负极反应：负极反应：LiCoO2 Li1-xCoO2 + xLi+ + xe正极反应：正极反应：C + xLi+ xe- CLix电池总反应：电池总反应：LiCoO2 + C Li1-xCoO2 + CLix燃料电池（燃料电池（Fuel Cell，FC）是一种把储存在燃料和氧化）是一种把储存在燃料和氧化剂中的化学能剂中的化学能高效高效、环境友好环境友好地按电化学原理转化为电能地按电化学原理转化为电能的能量转换装置，也是一种新型的的能量转换装置，也是一种新型的无污染、无噪音、大规无污染、无噪音、大规模、大功率和高效率模、大功率和高效率的汽车动力。作为一种最接近于实用的汽车动力。作为一种最接近于实用化的环保型新能源，燃料电池已经受到了人们的广泛关注。化的环保型新能源，燃料电池已经受到了人们的广泛关注。燃料电池燃料电池燃料电池汽车燃料电池汽车我国和世界正在大我国和世界正在大力发展的绿色汽车力发展的绿色汽车负极负极正极正极总反应；总反应；燃料电池的原理燃料电池的原理以氢氧碱性燃料电池为例以氢氧碱性燃料电池为例氢能是一种理想的二次清洁能源氢能是一种理想的二次清洁能源。氢能的优点氢能的优点 热值高，其数值为热值高，其数值为142.9MJ 142.9MJ kgkg-1-1。 燃烧反应速率快，功率高燃烧反应速率快，功率高 原料是水，取之不尽原料是水，取之不尽 产物是水，不污染环境产物是水，不污染环境用氢作能源目前还存在一些问题，大家认为是哪些方面的问题用氢作能源目前还存在一些问题，大家认为是哪些方面的问题？经济的制备方法经济的制备方法安全高效的储运方法安全高效的储运方法有效地利用有效地利用氢和氢能源作为氯碱工业的副产品，是目前工业氢气的制备方法。作为氯碱工业的副产品，是目前工业氢气的制备方法。2NaCl + 2H2O Cl2 + H2 + 2NaOH电解电解思考思考：用电解的方法大规模制取用作能源的氢气可行吗？用电解的方法大规模制取用作能源的氢气可行吗？从经济上考虑是不可行的。从经济上考虑是不可行的。利用太阳光的能量催化分解水得到氢气，最有利用太阳光的能量催化分解水得到氢气，最有前途的制氢方法，是研究的热点。前途的制氢方法，是研究的热点。氢的制备氢的制备电解电解太阳能光解太阳能光解 氢气密度小，且极难加压液化，因此氢气的储存和运氢气密度小，且极难加压液化，因此氢气的储存和运输是一个比较困难的问题。输是一个比较困难的问题。合金贮氢法合金贮氢法原理原理：氢可以与某些合金在较高的压力下生成化合物，这氢可以与某些合金在较高的压力下生成化合物，这些化合物在合适的条件下可以释放出氢气。如镧镍合金：些化合物在合适的条件下可以释放出氢气。如镧镍合金：研发贮氢合金材料是材料科学领域的热门分支。研发贮氢合金材料是材料科学领域的热门分支。LaNi5 + 3H2 LaNi5H6300kPa加热氢的储运氢的储运氢的有效利用氢的有效利用燃料燃料化工原料化工原料发电发电 （燃料电池）（燃料电池）已知已知E （AggAgg）