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化学动力学7
作者:未知 申领版权
2010年11月17日 共有 1142 次访问 【添加到收藏夹】 【我要附加题目
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    【过电位】为了表示出电极极化的状况,把在某一电流密度下极化电极电位与该电极的平衡电极电位之间的差值称为过电位(以η表示),η都取 
    【分解电压】电解时能使电流继续稳定地通过电解质,并使之开始电解的最低电压。分解电压的大小和电极性质,电解液组成、温度、电流密度等因素有关。
    【超电压】电解时,实际所需的分解电压超过理论值(指两电极的可逆电动势)的那部分电压称为超电压。在一般情况下,气体的超电压都比较大,金属的超电压(除Fe、Co、Ni外)都比较小。对同一析出物来说,超电压也不恒定,如氢气在铁电极上析出时超电压较小,而在镍电极上析出时超电压就较大。在电解中超电压的存在造成多耗电能,是不利因素,但有时也能加以利用,如在微酸性的锌盐溶液中镀锌时,由于氢气的超电压较大,实际上在镀件上析出的是锌而不是氢气。
    【法拉第电解定律】1833年英国物理学家法拉第(Fara day)发现;其要点是:(1)电解时在电极上电解产物的量与溶液通过的电量成正比;(2)当以相同的电量分别通过不同的电解质溶液时,在各电极上析出或溶去的物质具有相同的当量值。现代关于电解定律的叙述是:1法拉第的电量(1摩尔电子的总电量是96487库仑,称为1法拉第,用F表示),可以析出或溶解相当于接受或给出1摩尔电子的物质。
    【电解】即在直流电的作用下,电解质所发生的氧化—还原反应。电解池的阳极与电源的正极相连,电解池的阴极与电源的负极相连,通电时阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应。电解有着重要的应用,许多基本化工产品的生产、稀有金属的冶炼、金属的精制、电镀等都要利用电解的方法。
    【电镀】应用电解原理在金属制品或塑料制品表面镀上一层其它金属或合金的方法。电镀的目的主要是使金属增强抗腐蚀性、增加美观和制品表面硬度。镀层的金属或合金通常有:铬、锌、镍、银、铜锌合金等。电镀时,镀件为阴极,所镀的金属或合金为阳极,含有镀层金属离子的溶液为电解液。
    【阳极氧化】利用电解方法使金属制品表面形成附着力很强的氧化物薄膜的过程。这层薄膜可防止金属的腐蚀,并可做金属着色的基底。此外,在电化学反应中,在阳极上发生的氧化反应有时也叫阳极氧化。
    【化学电源】把化学能转变为电能并可做为电能来源的装置叫化学电源。日常使用的干电池、蓄电池等都是化学电源。
    【干电池】指锌锰干电池,是常用的化学电源之一,是一次电池。负极是锌,正极是被二氧化锰包围着的石墨电极,电解质是氯化锌及氯化铵的糊状物。这种电池应用相当广泛,已有一百多年的历史,但对它的电极反应仍未彻底弄清楚,一般认为电极反应是:
    负极   Zn+2NH4Cl—2e→Zn(NH3)2Cl2+2H
    正极   2MnO2+2H +2e→2MnOOH
    Zn+2NH4Cl+2MnO2→Zn(NH3)2Cl2+2MnOOH这种电池在开路时电压为1.5伏。
    【蓄电池】指铅蓄电池,也是常用的化学电源之一,是二次电池。负极是海棉状铅;正极是涂有二氧化铅的铅板,电解质是比重约为1.28的硫酸水溶液。电池表示式为Pb—PbSO4|H2SO4|PbSO4—PbO2-Pb
    电极反应和电池反应是
    负极   Pb+SO24-—2e→PbSO4
    正极   PbO2+H2SO4+2H +2e→PbSO4+2H2O
    
    这种电池的电动势为2伏,电池内硫酸的浓度随着放电的进行而降低,当硫酸的相对密度降至约1.05时,电池电动势下降到约1.8伏,应暂停使用,以外加直流电源充电直至硫酸的相对密度恢复到约1.28时为止。蓄电池还有其它类型,如镍铁蓄电池,镍镉蓄电池等。
    【银锌电池】一种高能化学电源,可做成蓄电池。负极是锌,正极是氧化银,电解质是40%的KOH溶液和K2ZnO2饱和溶液。电极反应和电池反应是:
    负极   Zn+2OH-—2e→Zn(OH)2
    正极   Ag2O+H2O+2e→2Ag+2OH-
    
    银锌电池具有高的比能量,能大电流放电,因此适用于火箭、导弹和人造卫星、宇航等方面。
    【燃料电池】一种高能化学电源,是将燃料和氧气反应时的化学能直接转变成电能的装置。电池的正极和负极都是用微孔导电材料制成(镍、铁、氧化铁等)的。以氢一氧燃料电池为例说明,电池表示式可写成:
    (Ni)H2(气)|KOH(20~40%)|O2(气)(Ni)电极反应和电池反应为:
    负极   H2+2OH--2e→2H2O
    
    
    该电池的电动势与氢气和氧气的分压有关。燃料电池的能量利用率很高,氢氧燃料电池已实际应用在宇宙航行和潜艇中,它不仅能大功率供电,而且还具有可靠性高,无噪声以及能供给饮水等优点。
    【电化学腐蚀】金属腐蚀的一种普遍形式。由金属接触到电解质溶液构成微电池而发生的金属腐蚀过程叫电化学腐蚀。电化学腐蚀中的微电池,其负极一般都是金属被氧化形成离子进入溶液。
    如钢铁在潮湿空气中的腐蚀,Fe—2e=Fe2 。
    【析氢腐蚀】电化学腐蚀的一种形式。通常在酸性溶液中、在氢气过电位较小的材料上容易发生。此时在微电池的正极发生的是析出氢气的反应:2H +2e→H2↑。
    【吸氧腐蚀】电化学腐蚀的一种形式。通常在中性或碱性溶液中,以及溶液里溶有足够的氧气时发生。此时微电池的正极发生溶解的氧气被还原的反应:
    O2+2H2O+4e→4OH-。
    【阳极保护】为防止金属腐蚀,将被保护的金属作为阳极,在一定条件下进行阳极氧化,使金属钝化(在金属表面形成金属氧化物组成的钝化膜),这种方法叫阳极保护。
    【阴极保护】将被保护的金属变为阴极,以防止金属腐蚀的方法。阴极保护法有两种:(l)外加电流的阴极保护法。把要保护的金属设备作为阴极与外电源的负极相连,另外用不溶性电极作为辅助阳极,与外电源的正极相连,两电极都与电解质溶液接触。通电后,大量电子被强制流向阴极,使金属制品表面产负电荷(电子)积累,只要维持足够的外加电压,由金属腐蚀而产生的原电池的电流就不能被输送,因而金属就可不被腐蚀。这种方法是经济、有效的防腐方法之一,目前在保护闸门、地下贮槽、输油管、电缆及受海水或淡水腐蚀的设备、结晶槽、蒸发罐等多采用这种方法防腐。(2)牺牲阳极保护法。在要保护的金属设备上联结一种负电位更低的金属,作为更有效的阳极。这样,在发生电化学腐蚀时,被腐蚀的是作为阳极的金属,因此叫牺牲阳极保护法。这种方法可用来防止轮船船壳的腐蚀,通常在轮船的尾部和船壳水线以下部分装上一定数量的锌块作被牺牲的阳极。
    【缓蚀剂保护法】是防止金属腐蚀应用得最广泛的方法之一,把少量的缓蚀剂加到腐蚀性介质中,就可使金属腐蚀的速度显著减慢,这种防腐方法叫缓蚀剂保护法。加入缓蚀剂可使微电池的阳极或者阴极(或二者)的极化增加,从而使腐蚀的速度减慢。缓蚀剂的种类很多,无机物有亚硝酸盐、铬酸盐、重铬酸盐、磷酸盐等,有机物有胺类、醛类、杂环化合物、咪唑啉类等。使用缓蚀剂时,要根据被保护的金属种类、腐蚀介质等条件来确定。
    

 

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