《化学与人生哲理》课件第8章-电化学与氧化还原滴定-.ppt

1、1.1 凡是电离出的阳离子都是H+的物质都是凡是电离出的阴离子都是OH-的物质都是氧化还原反应与得失电子氧化还原反应与得失电子懂得放手，才会抬懂得放手，才会抬高自己的价位高自己的价位78787878、电解质导电机理、电解质导电机理适当的外加电场，能驱动适当的外加电场，能驱动你产生电流，发光发热你产生电流，发光发热 78787979、法拉第电解定律、法拉第电解定律勤于学习、善于思考、勇勤于学习、善于思考、勇于实践，定能成功于实践，定能成功79798080、电导与电阻、电导与电阻学会担任不同角色，发挥不同学会担任不同角色，发挥不同作用作用 79798181、原电池与电解池、原电池与电解池人既要学会

2、充电，也要学人既要学会充电，也要学会放电会放电81818282、氧化态与还原态、氧化态与还原态控制自己的情绪，把握好控制自己的情绪，把握好自己的状态，大胆创新自己的状态，大胆创新 82828383、能斯特方程、能斯特方程万事没有绝对，万物必有联系万事没有绝对，万物必有联系。第七章 配合物、配位滴定与人生哲理34.1.1 氧化与还原定义氧化与还原定义1.与氧结合的过程叫与氧结合的过程叫，除去氧的过程叫除去氧的过程叫。局限性：覆盖范围小局限性：覆盖范围小。4.1 基本概念基本概念如Mg(s)+Cl2(g)MgCl2(s)42.失去电子的过程叫失去电子的过程叫，得到电子的得到电子的 过程叫过程叫。Z

3、n(s)Zn2+(aq)+2e-Cu2+(aq)+2e-Cu(s)：形成共价分子的氧化过程不存在失电子过程。如2P(s)+3Cl2(g)2PCl3(l)氧化还原反应与得失电子氧化还原反应与得失电子懂得放手，才会抬懂得放手，才会抬高自己的价位高自己的价位53.3.氧化值增加的过程叫氧化值增加的过程叫，氧化值降，氧化值降 低的过程叫低的过程叫。电解质导电机理电解质导电机理适当的外加电场，能驱动你适当的外加电场，能驱动你产生电流，发光发热产生电流，发光发热78787979、法拉第电解定律、法拉第电解定律勤于学习、善于思考、勇勤于学习、善于思考、勇于实践，定能成功于实践，定能成功79798080、电导

4、与电阻、电导与电阻学会担任不同角色，发挥不同学会担任不同角色，发挥不同作用作用 79798181、原电池与电解池、原电池与电解池人既要学会充电，也要学人既要学会充电，也要学会放电会放电81818282、氧化态与还原态、氧化态与还原态控制自己的情绪，把握好控制自己的情绪，把握好自己的状态，大胆创新自己的状态，大胆创新 82828383、能斯特方程、能斯特方程万事没有绝对，万物必有联系万事没有绝对，万物必有联系。氧化还原反应的本质本质：电子得失或电子偏移7 根据某些人为规定，给单质和化合根据某些人为规定，给单质和化合状态原子确定的电荷数；或某元素一个状态原子确定的电荷数；或某元素一个原子的原子的。

5、把每个化学键中的电子指定给电负把每个化学键中的电子指定给电负性更大的原子而求得。性更大的原子而求得。8v在单质中，元素的氧化数为零；在单质中，元素的氧化数为零；v在中性分子中所有原子氧化数代数和在中性分子中所有原子氧化数代数和应等于零；应等于零；v除金属氢化物（如除金属氢化物（如NaH）外，化合物）外，化合物中氢的氧化数均为中氢的氧化数均为+1；9v在所有的氟化物中氟的氧化数为在所有的氟化物中氟的氧化数为-1。v通常，在化合物中，氧的氧化数为通常，在化合物中，氧的氧化数为-2；在过氧化物（在过氧化物（H2O2，BaO2）中，氧的氧化数为）中，氧的氧化数为-1；在超氧化物中（在超氧化物中（KO2

6、），氧的氧化数），氧的氧化数 为为-1/2 ；在氧的氟化物（在氧的氟化物（OF2，O2F2）中，氧的氧化数）中，氧的氧化数 分别为分别为+2和和+1。38 例：例：SiO2：Si的氧化数为的氧化数为+4；Cr2O72-：Cr的氧化数为的氧化数为+6；Fe3O4：Fe的氧化数为的氧化数为 ；S2O32-：S的氧化数为的氧化数为+2；S4O62-:S的氧化数为的氧化数为2.5；第七章 配合物、配位滴定与人生哲理12 1、原电池的引出原电池的引出Zn(s)+CuSO4(aq)ZnSO4(aq)+Cu(s)反应可自发进行反应可自发进行。（2）-rGm=Wmax,可以对外做可以对外做 现把上述反应设计成

7、一种装置，使rGm的减少转变为电能。rGm =-212.55kJmol-1 0（1）一个反应，等温等压条件下，若一个反应，等温等压条件下，若rGm 沉积的趋势，溶液带“+”，电极带“”,形 成双电层，产生电势差 (平衡)，用E(Zn2+/Zn)表示。ZnSO4溶液溶液Zn+-+-+27(b)若M是不活泼金属Cu，溶解的趋势沉积的趋势，电极带“+”,溶液带“-”,形成双电层，产生电势差（平衡），用E(Cu2+/Cu)表示。溶解溶解沉积沉积M(s)Mz+(aq)+ze-28（2）意义）意义 原电池的电动势是原电池的电动势是 使电池反应发生的化学驱动力。使电池反应发生的化学驱动力。（3）确定）确定

8、=E+(O/R)-E-(O/R)（1）表示）表示如 =E(Cu2+/Cu)E(Zn2+/Zn)正负电极之间的平衡电势差=E+E 如 =E(Cu2+/Cu)-E(Zn2+/Zn)标态 =E+-E-3.原电池的电动势原电池的电动势29（a）所有的气体分压均为）所有的气体分压均为1 105Pa(100kPa)。（b）溶液中所有物质的浓度均为）溶液中所有物质的浓度均为1molL-1。（c）所有的纯液体或固体均为最稳定或最常）所有的纯液体或固体均为最稳定或最常见的形态见的形态。（1）标准电极的条件）标准电极的条件标准态条件没有规定温度，一般指298K 时的数值。4.标准电极电势标准电极电势E (O/R)

9、30标准氢电极构造示意图标准氢电极构造示意图Pt电极电极H2，100kPa1molL-1H+（2）标准氢电极标准氢电极31（3）测定标准电极电势测定标准电极电势e-e-+0.7628VH2100kPa盐桥盐桥Zn阳离子阳离子阴离子阴离子测定锌电池的标准电极电势装置示意图测定锌电池的标准电极电势装置示意图1molL-1Zn2+溶液溶液1molL-1H+溶液溶液32锌电极为负极，氢电极为正极锌电极为负极，氢电极为正极E (Zn2+/Zn)=-0.7621V=E+(O/R)E-(O/R)=E (H+/H2)E (Zn2+/Zn)=0.7621V原电池电动势原电池电动势=0.7621V33（4）标准电

10、极电势表标准电极电势表(298.15K)氧氧化化能能力力依依次次增增强强弱弱氧氧化化剂剂强强氧氧化化剂剂强强还还原原剂剂弱弱还还原原剂剂氧化态氧化态电子数电子数还原态还原态E /VLi+Cs+Zn2+Fe2+2H+Sn4+Br2Cr2O72MnO4-F2e-e-2e-2e-2e-2e-2e-14H+6e-8H+5e-2e-+LiCsZnFeH2Sn2+2Br-2Cr3+7H2OMn2+4H2O2F-3.040-3.027-0.7621-0.409800.15391.07741.331.512.87还还原原能能力力依依次次增增强强34（a）各物质均为标准态，温度为）各物质均为标准态，温度为298

11、.15K，只适应于，只适应于比较水溶液中标准电极电势大小。比较水溶液中标准电极电势大小。（b）半反应均按还原反应书写）半反应均按还原反应书写 Zn(s)Zn2+(aq)-2e-O+ne-RZn2+(aq)+2e-Zn(s)35（c）电极电势是还原电势）电极电势是还原电势Zn2+(aq)+2e-Zn(s)E =-0.7621VE =-0.7621VZn2+(aq)+2e-Zn(s)E =-0.7621V 2Zn2(aq)+4e-2Zn(s)（d d）E反映物质得失电子倾向的大小，反映物质得失电子倾向的大小，与物质的数量无关与物质的数量无关2.303()()lgRTTTQnF对于氧化还原反应对于氧

12、化还原反应aA+bB cC+dDrGm(T)=rGm(T)+RTlnQrGm(T)=-nF ，rGm(T)=-nF 则而 (T)与与关系关系能斯特方程能斯特方程万事没有绝对，万物必有联系万事没有绝对，万物必有联系。37(T)：某温度T时电池反应电动势(T)：某温度T时电池反应标准电动势 n：电池反应方程式中电子得失数 F：法拉第常量，96485JV-1mol-1 Q：电池反应的反应商，等于产物浓度以化学计量数为幂的乘积与反应物浓度以化学计量数为幂的乘积之比。380.0592(C)/(D)/lg(A)/(B)/cdabccccncccc0.0592V(298K)(298K)lgQn298.15K

13、39 E(O/R)与与E (O/R)关系关系 298K，对于电极反应 O+ne-R0.0592(R)/(O/R)(O/R)lg(O)/ccEEncc0.0592(O)/(O/R)(O/R)lg(R)/ccEEncc40（1）c(O)，c(R)并不单指氧化数有变化的物质并不单指氧化数有变化的物质的浓度，而是包括参加电极反应的所有物的浓度，而是包括参加电极反应的所有物质的浓度质的浓度。MnO4-(aq)+8H+(aq)+5e-Mn2+4H2O(l)824420.0592(MnO)/(H)/(MnO/Mn)lg5(Mn)/ccccEEcc如电极反应出现在氧化态一端的物质写在公式的分子，反之在分母。4

14、1（2）纯固体、纯液体和水的浓度是常数，视为）纯固体、纯液体和水的浓度是常数，视为1。220.05921(I/I)lg2(I)/EEcc12220.0592lg(O)/(H)/2EEppcc（3）电极反应中有气体参加，则气体用分压表示。）电极反应中有气体参加，则气体用分压表示。O(l)H 2e(aq)2H(g)O212-2如电极反应I2(s)+2e-2I-(aq)如电极反应423.Nernst 方程式的应用方程式的应用（1）氧化态或还原态本身浓度的改变对电极氧化态或还原态本身浓度的改变对电极 电势的影响电势的影响例：原电池：例：原电池：Zn(s)|Zn2+(0.100molL-1)|Cu2+(

15、0.00100molL-1)|Cu(s)计算的电动势计算的电动势 。=E(Cu2+/Cu)-E(Zn2+/Zn)=0.252V-(-0.792)V =1.04V =E(Cu2+/Cu)-E(Zn2+/Zn)=0.337V-(-0.762)V =1.10V离子浓度离子浓度=1molL=1molL-1-143 氧化态浓度减小，E(O/R)值减小，氧化态氧化能力减小，还原态的还原能力增大。氧化态与还原态氧化态与还原态控制自己的情绪，把握好自控制自己的情绪，把握好自己的状态，大胆创新己的状态，大胆创新44（2）酸度对电极电势的影响酸度对电极电势的影响解解:MnO4-(aq)+8H+(aq)+5e-Mn

16、2+(aq)+4H2O(l)例：计算例：计算pH=5时，其他均为标准态时的时，其他均为标准态时的E(MnO4-/Mn2+)，已知已知:E (MnO4-/Mn2+)=1.51V45酸度减弱，含氧酸盐的氧化能力减弱。酸度减弱，含氧酸盐的氧化能力减弱。46/Ag)(AgE0.0592(Ag/Ag)lg(Ag)/0.800.0592lg(Ag)/Eccncc（3）沉淀的生成对电极电势的影响沉淀的生成对电极电势的影响例：已知电极反应例：已知电极反应Ag+(aq)+e-Ag(s)E (Ag+/Ag)=0.80V若加入若加入NaCl，使产生，使产生AgCl沉淀，当达到平衡沉淀，当达到平衡时，使时，使Cl-浓

17、度为浓度为1molL-1，计算，计算Ag+/Ag电极的电极的电极电势。电极电势。解解:电极反应电极反应 Ag+(aq)+e-Ag(s)47沉淀沉淀 -溶解平衡溶解平衡:AgCl(s)+e-Ag(s)+Cl-(aq)10sp106.1/)(Cl/)(AgccKccE(Ag+/Ag)=0.80 +0.0592lgKsp/c(Cl-)/c =0.22VAgCl-Ag+1.0molLE (AgCl/Ag)Ksp=c(Ag+)/c c(Cl-)/c AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)484.3.1 计算原电池的电动势计算原电池的电动势rmr(),()mGTnFGTnF =E+-E-，=E+-E

18、-0.0592(C)/(D)/lg(A)/(B)/cdabccccncccc4.3 电极电势的应用电极电势的应用4.4 4.4 元素标准电势图及其应用元素标准电势图及其应用 把同一种元素不同氧化数的物质，按氧化数由大到小把同一种元素不同氧化数的物质，按氧化数由大到小的顺序排列成一横行，在相邻两种物质间用直线连接的顺序排列成一横行，在相邻两种物质间用直线连接表示一个电对，并在直线上标明此电对的标准电极电表示一个电对，并在直线上标明此电对的标准电极电势值。势值。/V Cu2+Cu+Cu0.3420.1630.521 一一.判断氧化剂的强弱判断氧化剂的强弱 分散在标准电极电势表中同种元素不同价态的分

19、散在标准电极电势表中同种元素不同价态的电极电势表示在同一图中，使用起来更加方便。电极电势表示在同一图中，使用起来更加方便。1.47 1.19 1.21 1.64 1.63 1.36 a/V ClO4-ClO3-H ClO2 H ClO Cl2 Cl-0.36 0.33 0.66 0.42 1.36 b/V ClO4-ClO3-ClO2-ClO-Cl2 Cl-0.48 在选用氯的含氧酸盐作为氧化剂时，反应最好是酸性介质中进行。但欲使低氧化数氯氧化，反应则应在碱性介质中进行。二二.计算标准电极电势计算标准电极电势A B C 1 2 3n1n21122312nnnn第七章 配合物、配位滴定与人生哲理

20、4.11.1 电解 电解池电解池4.4.1 4.4.1 电解池的组成和电极反应电解池的组成和电极反应1.1.电解池电解池电解：电解：电流通过电解质溶液而发生化学电流通过电解质溶液而发生化学反应，将电能转变成化学能的过程。反应，将电能转变成化学能的过程。电解池电解池:实现电解过程的装置。实现电解过程的装置。H H2 2SOSO4 4PtPt+-+-阴极阴极阳极阳极阳极阳极与外加电源正极相连与外加电源正极相连阴极阴极与外加电源负极相连与外加电源负极相连2.2.电极反应电极反应阴阴 极极：得到电子，发生：得到电子，发生还原还原反应反应阳阳 极极：失去电子，发生：失去电子，发生氧化氧化反应反应总反应：

21、电解反应总反应：电解反应 氧化还原反应氧化还原反应H H2 2SOSO4 4PtPt+-+-阴极阴极阳极阳极O O2 2O O2 2H H2 2H H2 2H H2 2O O2 20 0 原电池 电解池电子运电子运动方向动方向符号符号 电极电极 电极电极 反应反应 作用作用 反应反应 性质性质 原电池与电解池的区别原电池与电解池的区别()()()()()(正极)(阴极阴极)(阳极阳极)氧化氧化反应反应还原还原反应反应还原还原反应反应氧化氧化反应反应化学能化学能电能电能电能电能化学能化学能 自发进行自发进行被迫进行（外电源作用下）被迫进行（外电源作用下）阴阳极口诀 电解池：电解池：阴极阴极与负极

22、相连与负极相连，阳极阳极与正极相连；与正极相连；阴极阴极析金析金(属属)氢氢(气气)，阳极阳极析氯析氯(气气)氧氧(气气)；阴极阴极得电子得电子被还原被还原，阳极阳极失电子失电子被氧化；被氧化；阴极阴极电子流入电子流入，阳极阳极电子流出；电子流出；阳离子移向阳离子移向阴极阴极，阴离子移向阴离子移向阳极阳极；阴极阴极被保护被保护，阳极阳极被腐蚀被腐蚀(溶解溶解)。课堂练习课堂练习（1）电镀 电镀运用电解的方法将一种金属镀到另一种金属表面的过程。电镀时电镀时：被镀被镀部部件作件作阴极阴极，镀层金属作镀层金属作阳极阳极，镀镀层层离子离子作作电解液电解液，阳极阳极溶解，溶解，阴极阴极析出镀析出镀层层金

23、属。金属。（2）电抛光电抛光是金属表面精加工方法 电电抛光抛光时时：被被抛光工抛光工件件(如钢铁工件)作作阳极阳极，铅板铅板作作阴极阴极，酸液酸液(磷酸、硫酸和铬酐)作作电解液电解液，阳极阳极表面凸起表面凸起被被而而变 电抛光阳极金属因氧化而发生溶解，因被抛光工件凸凹不平的表面上液膜厚度分布不均匀，凸起部分电阻小、液膜薄、电流密度较大、溶解较快，致使粗糙表面逐渐得以平整光亮。（3）电解加工电解抛光=电解加工 电电解加工解加工时时：工工件作件作阳极阳极，模具模具作作阴极阴极，电解液电解液高速流动高速流动，阳极阳极被被而而形成与阴极模具外形相吻合的形状（3）电解加工潜力巨大 电解加工电解加工适用范

24、围广，能加工高硬度金属或合金，特别是形状复杂的工件，加工质量好。电解加工在两极间保持很小的间隙，电解液从间隙中高速流过并及时带走电解产物，工件阳极表面不断溶解，形成与阴极模具外形相吻合的形状。（4）阳极氧化防护膜 阳极氧化加工阳极氧化加工时时：铝合金工铝合金工件作件作阳极阳极，铅板铅板作作阴极阴极，硫酸作硫酸作电解液电解液，阳极阳极被铝工件表面被铝工件表面形成氧化铝膜阳极氧化防护膜阳极氧化车间 阳极阳极 2Al+6OH 2Al+6OH-=A1=A12 2O O3 3+3H+3H2 2O+6eO+6e-(主主)4OH 4OH-=H=H2 2O+OO+O2 2+4e+4e-(次次)阴极阴极 2H

25、2H+2e+2e-=H=H2 2铝铝合合金金工工件件铅铅板板e ee eH H+SOSO4 42-2-（4）阳极氧化防护膜 阳极氧化加工工件优点：阳极氧化加工工件优点：结合牢固厚度均匀，膜厚度为膜厚度为0.020.021m 1m 耐腐蚀性好耐磨性好电阻增大，热绝缘性高可吸附各种染料，工件更美观硬质阳极电加工工件膜厚度为膜厚度为0.020.021m 1m 金属的腐蚀 金属腐蚀当金属与周围介质接触时，由于发生化学作用或电化学作用而引起的破坏金属腐蚀化学腐蚀高温金属+气体金属+溶剂金属+卤素电化学腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀由金属与介质直接起化学作用而引起的腐蚀由金属与介质直接起化学作用而引起的腐蚀当金属与

26、电解质溶液接触时，由电化学当金属与电解质溶液接触时，由电化学反应反应而引起的腐蚀而引起的腐蚀喷气发动机Cu+ClCu+Cl2 2 CuCl CuCl2 2Fe+CClFe+CCl4 4 FeCl FeCl3 3+C+C酸性介质：酸性介质：Fe+2HFe+2H2 2O=Fe(OH)O=Fe(OH)2 2+H+H2 2中性或碱性介质：中性或碱性介质：2Fe+O2Fe+O2 2+2H+2H2 2O=2Fe(OH)O=2Fe(OH)2 2金属的腐蚀 金属腐蚀当金属与周围介质接触时，由于发生化学作用或电化学作用而引起的破坏金属腐蚀的防护金属腐蚀 的 防护选择耐蚀金属或合金选择耐蚀金属或合金覆盖保覆盖保护

27、层护层覆盖非金属电镀金属膜阴极保阴极保护法护法牺牲阳极的阴极保护法外加电流保护法缓蚀剂缓蚀剂法法无机缓蚀剂有机缓蚀剂Cr、Ti、V等元素可防止氢蚀等元素可防止氢蚀铜合金在稀酸中是相当耐蚀铜合金在稀酸中是相当耐蚀Cr18Ni8不锈钢在大不锈钢在大气、水和硝酸中极耐腐蚀气、水和硝酸中极耐腐蚀油漆、塑料、橡胶、陶瓷、玻璃油漆、塑料、橡胶、陶瓷、玻璃耐腐蚀性较强的金属或合金耐腐蚀性较强的金属或合金铝合金、镁合金、锌合金铝合金、镁合金、锌合金被保护金属作电解池阴极被保护金属作电解池阴极乌洛托品乌洛托品(六次甲基四胺六次甲基四胺(CH2)6N4)若丁若丁(二邻苯甲基硫脲二邻苯甲基硫脲)中、碱性介质中、碱性

28、介质:重铬酸盐、铬重铬酸盐、铬酸盐、磷酸盐、碳酸氢酸盐、磷酸盐、碳酸氢第七章 配合物、配位滴定与人生哲理4.4 4.4 化学电源1.1.借自发的氧化还原反应将化学能直接转变为电能的装置。借自发的氧化还原反应将化学能直接转变为电能的装置。4.4 4.4 化学电源2.2.化学电源的分类化学电源的分类化学电源化学电源干电池干电池蓄电池蓄电池燃料电池燃料电池化学电源化学电源碱性电池碱性电池酸性电池酸性电池中性电池中性电池使用性质分使用性质分电解质性质分电解质性质分2.3.1 2.3.1 干电池（一次电池）干电池（一次电池）干电池：放电后不能充电或补充化学物质使其复原的电池。干电池：放电后不能充电或补充

29、化学物质使其复原的电池。1.1.锌锌-锰干电池锰干电池电池符号：电池符号：(-)ZnZn|ZnCl|ZnCl2 2,NH,NH4 4Cl(Cl(糊状糊状)|MnOMnO2 2|C C(+)电极反应电极反应:(-):(-)Zn(s)Zn2+(aq)+2e-(+)(+)2MnO2+2NH4+(aq)+2e-Mn2O3+2NH3(g)+2H2O(l)电动势电动势1.51.5V V，它携带方便，但反应不可逆，寿命有限。，它携带方便，但反应不可逆，寿命有限。72 (-)(-)ZnHgKOHZnHgKOH(糊状，含饱和糊状，含饱和ZnOZnO)HgOCHgOC(+)(+)电极反应电极反应:(-)(-)Zn

30、+2OHZn+2OH-2e-2e-ZnOZnO+H+H2 2O O (+)(+)HgOHgO(s)+H(s)+H2 2O+2eO+2e-Hg(l)+2OH Hg(l)+2OH-2 2.锌锌-氧化汞电池氧化汞电池电池符号电池符号:锌锌-氧化汞电池体积小能量高，贮存性能优良，是常用电池中放电电压最平氧化汞电池体积小能量高，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。稳的电源之一。缺点是使用汞不利于环保。(-)(-)Li|LiClOLi|LiClO4 4,PC|Ag,PC|Ag2 2CrOCrO4 4|Ag(+)|Ag(+)电极反应电极反应:(-)(-)Li-e-Li

31、Li-e-Li+(+)Ag (+)Ag2 2CrOCrO4 4+2Li+2Li+2e+2e-2Ag+2Ag+LiLi2 2CrOCrO4 43 3.锂锂-铬酸银电池铬酸银电池 以锂为负极以锂为负极(还原剂还原剂)，铬酸银为正极，铬酸银为正极(氧化剂氧化剂)，其导电介质为含有高氯酸，其导电介质为含有高氯酸锂锂(LiClOLiClO4 4)的碳酸丙烯酯的碳酸丙烯酯(PC)PC)溶液。溶液。电池符号：电池符号：优点：单位体积所含能量高，稳定性好，电池电压高(2.83.6V)。放电时电极反应：放电时电极反应：负极：负极：Pb+SO42-2e-=PbSO4正极：正极：PbO2+4H+SO42-+2e-=

32、PbSO4+2H2O放电充电4.3.2 4.3.2 蓄电池（二次电池）蓄电池：可以反复使用，放电后可以充电使活性物质复原，以便再重新放电的电池。蓄电池：可以反复使用，放电后可以充电使活性物质复原，以便再重新放电的电池。最常用的是酸性铅蓄电池。最常用的是酸性铅蓄电池。铅蓄电池铅蓄电池电池符号电池符号 (-)(-)Pb|H2SO4|PbO2(+)总反应式 Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O 在放电后，可以利用外界在放电后，可以利用外界直流电直流电源进行充电，将源进行充电，将负极负极上上PbSOPbSO4 4还原成还原成PbPb，将，将正极正极上的上的PbSOPbSO4 4氧化成氧

33、化成PbOPbO2 2，使两电极恢复原状。，使两电极恢复原状。充电时，两极反应为放电时的逆反应。充电时，两极反应为放电时的逆反应。正常蓄电池中硫酸密度在正常蓄电池中硫酸密度在1.251.25 1.301.30g g cmcm-3-3之间。若低于之间。若低于1.201.20g g cmcm-3-3，则表示已部分放电，需充电后才能使用。则表示已部分放电，需充电后才能使用。铅蓄电池具有充放电可逆性好，放电电流大，稳定可靠，原料铅蓄电池具有充放电可逆性好，放电电流大，稳定可靠，原料易得、价格低廉等优点，所以使用很广泛。易得、价格低廉等优点，所以使用很广泛。其中约其中约80%80%用于汽车工业（发动马达

34、）。缺点太笨重（载重用于汽车工业（发动马达）。缺点太笨重（载重2 2t t的搬运车电池自重的搬运车电池自重0.5t)0.5t)燃料电池是一种连续电池。在放电燃料电池是一种连续电池。在放电过程中可以不断地输入化学物质，过程中可以不断地输入化学物质，通过反应把化学能转变成电能，连通过反应把化学能转变成电能，连续产生电流续产生电流。4.3.3燃料电池燃料电池：燃料电池：是一种等温并直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好是一种等温并直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化为电能的发电装置，也是一种新型的无污染、无噪音、大规模、大功率和地转化为电能的发电装置，也是一种新型的无污染

35、、无噪音、大规模、大功率和高效率的汽车动力和发电设备。高效率的汽车动力和发电设备。燃料电池是名符其实的把能源中燃料燃烧反应燃料电池是名符其实的把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的的化学能直接转化为电能的“能量转换机器”。能量转换率很高，理论上可达能量转换率很高，理论上可达100100，实际转化，实际转化率约为率约为70%8070%80。燃料电池由燃料(氢、甲烷、肼、烃、甲醇、煤气、天然气等)、氧化剂(氧气、空气等)、电极和电解质溶液等四部分组成。燃料，如氢，连续不断地输入负极作还原活性物质，把氧连续不断输入正极，作氧化活性物质，通过反应连续产生电流。燃料电池的优点：不受热机效率的限制，

36、能量转化效率高，理论发电效率可达100%。无污染，噪音低，满足环保要求。处于热备用状态，燃料电池随负荷变化的能力非常强，可以在1s内跟随50%的负荷变化。电池的贮存能力不取决于电池本身的大小，只要不断供给燃料，它就能连续产生电能。灵活性大，可以做成模块式标准组件，按用户要求，组装成不同要求的发电装置。1.1.氢氧燃料电池氢氧燃料电池电池符号：电池符号：(-)C,H2|KOH(35%)|O2(g),C(+)电极反应：电极反应：负极：负极：2H2+4OH-=4H2O+4e正极：正极：O2+2H2O+4e=4OH-电池反应：电池反应：2H2+O2=2H2O电极反应为电极反应为:碱性条件：碱性条件：负

37、极：负极：2 CH2 CH3 3OH-12eOH-12e-+12OH+12OH-=2CO=2CO2 2+10H+10H2 2O O 正极：正极：3O3O2 2+12e+12e-+6H+6H2 20=12OH0=12OH-总反应式：总反应式：2 CH2 CH3 3OH+3OOH+3O2 2=2CO=2CO2 2+4H+4H2 2O O 酸性条件：酸性条件：负极负极:CH:CH3 3OH+HOH+H2 2O COO CO2 2+6H+6H+6e+6e-正极正极:O:O2 2+4H+4H+4e+4e-2H 2H2 2O O 总反应式总反应式:2CH:2CH3 3OH+3OOH+3O2 2 2CO 2

38、CO2 2+4H+4H2 2O O 2.2.甲醇甲醇-氧燃料电池氧燃料电池 电池符号：电池符号：(-)Pt|CH (-)Pt|CH3 3OH(l)|KOH(OH(l)|KOH(aqaq)|O)|O2 2(g)|Pt(+)(g)|Pt(+)4.3.44.3.4其他类型电池其他类型电池1.1.镍氢电池镍氢电池电池符号：电池符号：(-)(-)M M|KOH+LiOHKOH+LiOH|NiNi(OH)(OH)2 2(+)(+)充电电极反应为充电电极反应为:负极：负极：M+xHM+xH2 2O O+xeMHx+xOHxeMHx+xOH-正极：正极：Ni(OH)Ni(OH)2 2+OH+OH-+e+eNi

39、OOH+HNiOOH+H2 2O O+e+e 电池总反应：电池总反应：xNixNi(OH)(OH)2 2+M+M MHx+xNiOOHMHx+xNiOOH 镍氢电池正极采用镍氢电池正极采用Ni(OH)Ni(OH)2 2，负极采用贮氢合金作负极采用贮氢合金作为活性物质的为活性物质的MHMH电极，隔膜多使用聚丙烯无纺布，电极，隔膜多使用聚丙烯无纺布，电解液使用电解液使用KOHKOH中加入少量的中加入少量的LiOHLiOH。优点：优点：具有充放电性能好、无污染、较高的能量密具有充放电性能好、无污染、较高的能量密度和功率密度以及较高的性价比，应用十分广泛。度和功率密度以及较高的性价比，应用十分广泛。缺

40、点：缺点：能量没有锂离子电池高；自放电较严重；寿能量没有锂离子电池高；自放电较严重；寿命较短。命较短。锂离子电池的正极材料是含锂的过渡金属氧化物如锂离子电池的正极材料是含锂的过渡金属氧化物如LiCoOLiCoO2 2、LiNiOLiNiO2 2以及尖晶石型以及尖晶石型LiMnLiMn2 2O O4 4，其中以，其中以LiCoOLiCoO2 2性能最稳定；性能最稳定；锂离子电池的负极材料是具有高锂离子嵌入容量的氧化物、硫锂离子电池的负极材料是具有高锂离子嵌入容量的氧化物、硫化物、氮化物、有机聚合物、含锂合金、碳素材料等；化物、氮化物、有机聚合物、含锂合金、碳素材料等；锂离子电池的电解质是液态、固

41、态、熔融态的锂离子。锂离子电池的电解质是液态、固态、熔融态的锂离子。以以LiCoOLiCoO2 2为正极，石墨为负极的锂离子电池的充电电极反应：为正极，石墨为负极的锂离子电池的充电电极反应：正极：正极：LiCoOLiCoO2 2LiLi1-X1-XCoOCoO2 2+xLi+xLi+xexe 负极：负极：6C+xLi6C+xLi+xexe LixCLixC6 6 电池反应：电池反应：6C+LiCoO6C+LiCoO2 2LiLi1-X1-XCoOCoO2 2+LixC+LixC6 62.2.锂离子电池锂离子电池4.3.54.3.5化学电源与环保化学电源与环保重金属危害：重金属通过食物链后在人体

42、内聚积，就会对健康造重金属通过食物链后在人体内聚积，就会对健康造成严重的危害。重金属聚积到一定量后会使人发生成严重的危害。重金属聚积到一定量后会使人发生中毒现象，严重的将导致人的死亡。中毒现象，严重的将导致人的死亡。电池里就包含了汞、铅、镉等多种汞汞HgHg铅铅PbPb镉镉CdCd重金属污染危害：n对自然环境威胁最大的物质中，电池里就包含了汞、铅、镉等多种u 汞具有强烈的毒性，对人体中枢神经的破坏力很大，上世纪五十年代发生在日本的震惊中外的水俣病就是由于汞污染造成的u 铅能造成神经紊乱、肾炎等，铅进入人体后最难排泄，它干扰肾功能、生殖功能镉在人体内极易引起慢性中毒，主要病症是肺气肿、骨质软化、

43、贫血，很可能使人体瘫痪19561956年，日本水俣年，日本水俣病事件（甲基病事件（甲基汞）汞）汞中毒汞中毒l废电池人类生存环境杀手！污染水源、土壤1 1粒钮扣电池污染600立方米水=1个人一生的饮水量4.3.54.3.5化学电源与环保化学电源与环保电池污染危害：1个人一生的饮水量污染600 m3水 1 1节1#电池烂在地里使1m2的土地失去利用价值（永久性公害）1m2的土地失去利用价值4.3.54.3.5化学电源与环保化学电源与环保亟需解决亟需解决无污染电池无污染电池电池无害化电池无害化处理处理电池污染危害：若把废电池混入生活垃圾中一起填埋，久而久之，惨出的重金属可能污染地下水和土壤，进而进入

44、鱼类、农作物中，破坏人类的生存环境，间接威胁到人类的健康我国是电池生产和消费大国，目前年产量达140亿枚，占世界产量1/3。如果以全国约3.6亿个家庭，每户每年用10枚计，消费量已是36亿。若加上集团消费，每年“涌现”上百亿枚废旧电池加强废电池的管理u 不乱扔废电池不乱扔废电池u实现有害废弃物的实现有害废弃物的“资源化、无害化资源化、无害化”管理管理氧化还原滴定法第三节第三节 氧化还原滴定终点的检测氧化还原滴定终点的检测 1、自身氧化还原指示剂：、自身氧化还原指示剂：在氧化还原滴定中，在氧化还原滴定中，有的滴定剂或被测物质本身有颜色，到终点时以有的滴定剂或被测物质本身有颜色，到终点时以自身的颜

45、色指示终点。所以自身指示剂是由于标自身的颜色指示终点。所以自身指示剂是由于标准溶液本身具有鲜明的颜色，而反应完后为无色准溶液本身具有鲜明的颜色，而反应完后为无色或浅色的氧化还原物质。或浅色的氧化还原物质。例：例：KMnO4过量半滴，溶液呈粉红色为终点。过量半滴，溶液呈粉红色为终点。3 3、氧化还原指示剂：、氧化还原指示剂：指示剂在滴定过程中能发生氧化还原反指示剂在滴定过程中能发生氧化还原反应，而且氧化态和还原态颜色不同，利用此性应，而且氧化态和还原态颜色不同，利用此性质指示终点。质指示终点。2 2、淀粉指示剂：、淀粉指示剂：是利用与滴定剂（被测物质）是利用与滴定剂（被测物质）反应生成特殊的深色

46、物质来指示终点。淀粉指反应生成特殊的深色物质来指示终点。淀粉指示剂又称特殊指示剂。示剂又称特殊指示剂。例：例：碘量法中淀粉与碘量法中淀粉与I I2 2生成一种蓝色化生成一种蓝色化合物，借蓝色指示终点。合物，借蓝色指示终点。三、三、氧化还原滴定前的预处理氧化还原滴定前的预处理 预处理所用的氧化剂或还原剂，应符合下预处理所用的氧化剂或还原剂，应符合下列条件：列条件：1 1、必须将待测组分定量的氧化或还原为指定、必须将待测组分定量的氧化或还原为指定的价态。的价态。2 2、反应进行完全，速度快。、反应进行完全，速度快。3 3、反应具有一定的选择性。、反应具有一定的选择性。4 4、过量的氧化剂或还原剂易

47、于除去，否则将、过量的氧化剂或还原剂易于除去，否则将干扰后续滴定反应。除去方法有：干扰后续滴定反应。除去方法有：（1）加热）加热(煮沸煮沸)分解：分解：如如2S2O82-+2H2O 4HSO4-+O2 2H2O2 2H2O +O2煮沸煮沸（2）过滤分离：）过滤分离：如在如在HNO3溶液中，溶液中，NaBiO3可将可将Mn2+氧化为氧化为MnO4-，NaBiO3微溶于水，微溶于水，过量的过量的NaBiO3可通过过滤分离除去。可通过过滤分离除去。（3）利用化学反应消除）利用化学反应消除。如用。如用HgCl2除去过除去过量的量的SnCl2：2HgCl2+SnCl2 Hg2Cl2+SnCl42常用的预

48、氧化剂常用的预氧化剂 氧氧 化化 剂剂反应条件反应条件主主 要要 作作 用用除除 去去 方方 法法NaBiO3NaBiO3（s）+6H+2e=Bi3+Na+3H2O，E=1.80V室温室温HNO3介质介质H2SO4介质介质Mn2+MnO4Ce3+Ce4+过滤过滤（NH4）2S2O8S2O82+2e=2SO42E=2.01V酸酸 性性Ag作催化作催化剂剂Ce3+Ce4+Mn2+MnO4Cr3+Cr2+O72VO2+VO3煮沸分解煮沸分解H2O2HO2+H2O+2e=3OHE=0.88VNaOH介质介质HCO3介介质质碱性介质碱性介质Cr3+CrO4Co2+Co3+Mn3+Mn4+煮沸分解煮沸分解

49、，加少量，加少量Ni2+，或或I作催化剂，加作催化剂，加速速H2O2分解分解高锰酸盐高锰酸盐焦磷酸盐和焦磷酸盐和氟化物氟化物Cr3存在时存在时Ce3+Ce4+V4+V5+叠氮化钠或来硝酸叠氮化钠或来硝酸钠钠高氯酸高氯酸热、浓热、浓HCIO4V4+V5+Cr3+Cr2+O72迅速冷却至室温，迅速冷却至室温，用水稀释用水稀释3常用的预还原剂常用的预还原剂 还还 原原 剂剂反应条件反应条件主主 要要 作作 用用除除 去去 方方 法法SO2SO42-+4H+2e-=SO2+2H2O E=0.200V1mol.L-1H2SO4(有有SCN-共存共存，加速反应，加速反应)Fe3+Fe2+As5+As3+S

50、b5+Sb3+Cu2+Cu+煮沸，通煮沸，通CO2SnCl2Sn4+2e=Sn2+E=0.151V酸酸 性性加热加热Fe3+Fe2+Mo6+Mo5+As5+As3+快速加入过量快速加入过量的的HgCl2Sn2+2HgCl2 Sn4+Hg2Cl2+2Cl-锌锌-汞齐还原剂汞齐还原剂H2SO4介质介质Cr3+Cr2+Fe3+Fe2+Ti4 Ti3+V5+V2+第四节第四节 常用氧化还原滴定法常用氧化还原滴定法一、一、高锰酸钾法高锰酸钾法高锰酸钾法优点：高锰酸钾法优点：氧化能力强，可以直接、间接地氧化能力强，可以直接、间接地测定多种无机物和有机物；测定多种无机物和有机物；Mn2+近于无色，一般近于无