应用电化学Chapter_5

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《应用电化学》课件

《应用电化学》课件
主要为便携式电子设备、电动车 和混合动力汽车等提供动力。
燃料电池应用
主要用于为电动车和无人机等提 供长续航能力。
电池与燃料电池的优化
电池优化
提高能量密度、降低成本、提高安全 性是当前的研究重点。
燃料电池优化
提高效率和降低成本是主要的研究方 向,同时还需要解决氢储存和运输的 问题。
THANKS
感谢观看
通过优化电化学检测器件的响应范围,拓 宽电化学生物传感器的检测范围,使其能 够检测更多种类的目标物质。
降低交叉干扰
微型化和便携化
在生物分子识别元件的设计和制备过程中 ,应尽量避免交叉干扰,提高电化学生物 传感器的特异性。
通过改进制造工艺和材料选择,实现电化 学生物传感器的微型化和便携化,使其更 适用于现场检测和实时监测。
电流流动
02
03
腐蚀速率
在腐蚀过程中,电流在金属表面 流动,导致金属原子或分子的损 失或转移。
腐蚀速率取决于电流密度、电极 反应动力学和反应物质的扩散速 度等因素。
电化学腐蚀类型
宏电池腐蚀
由于金属表面存在电位差异, 形成微电池,导致金属的损失

微电池腐蚀
金属表面微小的电位差异导致 微小的电流流动,引起金属的 损失。
质。
电解反应原理
电解反应涉及电子的传递和离子 的迁移,在电极上发生氧化或还
原反应,生成相应的产物。
电解过程的分类
根据电解反应的类型和电极反应 的不同,电解过程可分为分解、
合成、电镀、电解冶炼等。
电解过程的应用
工业生产
电解过程广泛应用于工业生产中,如电解炼铜、电解铝、氯碱工 业等,通过电解反应将原料转化为产品。
应用电化学的原理

应用电化学-厦门大学化学化工学院

应用电化学-厦门大学化学化工学院

应用电化学(Applied Electrochemistry)目的和要求应用电化学是为化学专业本科生开设的一门选修课. 它主要讲授应用电化学的三个重要分支学科: 金属电沉积, 化学电源, 腐蚀电化学. 希望通过本科程的讲授, 让学生对与人类生活密切相关的若干应用电化学生产过程的基本原理和应用范围有一定的了解和掌握. 课程以介绍各个相关应用电化学工业过程的基本原理和研究方法为主, 也兼顾介绍一些生产工艺和发展方向等. 本课程也可作为材料化学及化学工程专业本科生的选修课.基本内容及学时分配第一章应用电化学简介 (1学时)1.1应用电化学(电化学工程与技术)的研究内容及其发展状况1.2本课程内容简介第二章化学电源概论 (1.5学时)2.1 化学电源概论化学电源与物理电源 ---- 能量储存与转化装置2.2电池的分类及组成 (按工作原理分:原电池、蓄电池、储备电池及燃料电池等)2.3 电池的性能参数及影响因素电池电压、容量及效率电池及其材料的比较特性(要求掌握原理及计算方法)2.4 化学电源研究及生产的现状与发展趋势第三章一次电池(原电池)( 3学时)3.1 一次电池概论3.2 普通锌锰电池及碱性锌锰电池3.3 银锌电池及汞氧化物锌电池3.4 一次锂电池3.4.1 正极材料3.4.2 锂负极材料3.4.3 电解质溶液具体电池体系涵盖: Li/MnO2, Li/(CF)n, Li/LiClO4, PC/Ag2CrO43.5 金属-空气电池3.5.1锌空电池3.5.2 铝空电池第四章二次电池(蓄电池) (3学时)4.1 二次电池概论4.2 铅酸蓄电池4.3 碱性蓄电池4.3.1 镉镍电池4.3.2 金属氢化物(氢)镍电池4.3.3 锌镍电池4.3.4 其他碱性蓄电池4.4 锂蓄电池4.5 锂离子电池原理简介电极材料及电解质第五章燃料电池 (2学时)5.1 燃料电池概述基本原理及应用范围5.2 碱性燃料电池(AFC)5.3 磷酸型燃料电池(PAFC)5.4 聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)5.5 固体氧化物燃料电池(SOFC)5.6 熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)第六章电镀基本概论(4.5 学时)6.1 电镀的研究内容及现状:6.1.1 电镀与电铸6.1.2 电镀发展现状6.2 镀层分类:一.按镀层用途:1. 防护性镀层,2. 防护—装饰性镀层,3. 功能性镀层二.按镀层与基体金属的电化学关系:1. 阳极性镀层,2. 阴极性镀层三..镀层性质变化关系四.应用举例五.镀层基本要求6.3 镀液组成和电镀条件:一.电镀基本装置二.镀液组成三.溶剂的选择四.络合物的形成与金属电沉积6.4 电镀工艺简介:一.镀前处理二.镀后处理三.应用实例分析第七章金属电沉积基本过程(4 学时)7.1电沉积基本理论7.2电极反应7.3液相传质与浓差极化:1.扩散,2. 对流,3. 电迁移,4. 浓差极化,三. 双电层结构,四. 电荷转移和电化学极化7.4表面活性添加剂的作用一.电镀中使用添加剂的特点二.对金属离子还原速度的影响三.添加剂的整平作用第八章测试方法(3 学时)8.1极化曲线的测定8.2电流效率的测定8.3赫尔槽试验8.4分散能力的测定第九章腐蚀电化学概论 (1学时)9.1 腐蚀的基本概念9.2 腐蚀的分类9.3 腐蚀程度的表示方法9.4 研究腐蚀的内容和重要性第十章电化学腐蚀原理 (3学时)10.1 腐蚀电池的电极过程10.2 共轭体系与腐蚀电位10.3 极化作用与极化曲线10.4 腐蚀极化图和腐蚀控制因素10.5 电化学腐蚀中的阴极过程10.6 电化学腐蚀中的阳极过程和钝化现象第十一章金属腐蚀破坏的形式 (2学时)11.1 均匀腐蚀11.2 局部腐蚀11.2.1 电偶腐蚀11.2.2 点腐蚀11.2.3 缝隙腐蚀11.2.4 晶间腐蚀11.2.5 应力腐蚀11.2.6 磨损腐蚀11.2.7 腐蚀疲劳11.2.8 氢裂第十二章金属在各种条件下的腐蚀 (2学时) 12.1 大气腐蚀12.2 海水腐蚀12.3 土壤腐蚀12.4 高温腐蚀12.5 熔盐腐蚀12.6 化工环境下的腐蚀第十三章金属腐蚀控制方法 (2学时)13.1 合理设计和正确选材13.2 电化学保护13.3 腐蚀环境的改善和缓蚀剂的应用13.4 表面处理和表面涂覆13.5 综合保护主要参考书[1]吕鸣祥等著, 化学电源, 天津大学出版社出版, 1992[2]C. A. Vincent and B. Scrosati; Modern Batteries --- An introduction toElectrochemical Power Sources; John Wiley & Sons Inc. 1997[3]电镀基本原理与测试方法,化学系电化学教研室讲义[4]周绍民等遍著,金属电沉积—原理与研究方法,上海:上海科学技术出版社,1987[5]曾华梁,吴仲达,陈钧武等遍著,电镀手册(第2版),北京:机械工业出版社,1997.6[6]王鸿建主编,电镀工艺学,哈尔滨工业大学出版社,1995.10[7]刘宝俊编著, 材料的腐蚀及其控制, 北京航天航空大学出版社, 1989[8]黄永昌编著, 金属腐蚀与防护原理, 上海交通大学出版社, 1989[9]曹楚南编著, 腐蚀电化学, 化学工业出版社, 1994。

应用电化学PPT课件

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应用电化学发展趋势与挑战
发展趋势
随着新能源、环保等领域的快速发 展,应用电化学在能源存储与转换、 环境电化学等方面呈现出广阔的应 用前景。
挑战
应用电化学面临着电极材料性能、 反应机理、稳定性等方面的挑战, 需要加强基础研究和应用创新。
学生自我评价与建议
自我评价
通过本课程的学习,我对应用电化学有了更深入的了解,掌握了基本的电化学 知识和实验技能,但在理论理解和实践应用方面还需加强。
03
CATALOGUE
电化学应用技术
电镀与电沉积技术
电镀原理
通过电解作用在金属表面沉积一层金属或合金,以改善其表面性 能。
电镀种类
包括镀铬、镀锌、镀金、镀银等多种类型,广泛应用于机械制造、 电子电器等领域。
电沉积技术
利用电化学原理在导体或半导体表面沉积金属、合金或化合物,制 备具有特定功能的薄膜材料。
通过测量电解过程中电流-电压曲线 变化,对环境中的污染物进行定性和 定量分析。
06
CATALOGUE
电化学实验方法与技术
电化学实验安全知识
实验室安全规则
必须遵守实验室各项安 全规定,注意防火、防 爆、防毒等。
仪器安全使用
使用电器设备时,应注 意防止触电和短路;使 用高温设备时,应防止 烫伤和火灾。
应用电化学PPT课件
CATALOGUE
目 录
• 引言 • 电化学基础知识 • 电化学应用技术 • 电化学在能源领域的应用 • 电化学在环境领域的应用 • 电化学实验方法与技术 • 课程总结与展望
01
CATALOGUE
引言
电化学概述
电化学是研究电与化学变化之间 相互关系的科学,涉及电能与化
学能之间的转换。

应用电化学(杨辉_卢文庆编)课后习题答案

应用电化学(杨辉_卢文庆编)课后习题答案

不同研究体系可以选择不同的参比电极,水溶液体系中常见的参比电极有:饱和甘汞电极(SCE)、Ag/AgCl电极、标淮氢电极(SHE或NHE)等。许多有机电化学测量是在非水溶剂中进行的,尽管水溶液参比电极也可以使用,但不可避免地会给体系带入水分,影响研究效果,因此,建议最好使用非水参比体系。常用的非水参比体系为Ag/Ag+(乙腈)。工业上常应用简易参比电极,或用辅助电极兼做参比电极。在测量工作电极的电势时,参比电极内的溶液和被研究体系的溶液组成往往不—样,为降低或消除液接电势,常选用盐桥;为减小末补偿的溶液电阻,常使用鲁金毛细管。
解:表面膜的转移反应。覆盖于电极表面的物种(电极一侧)经过氧化-还原形成另一种附着于电极表面的物种,它们可能是氧化物、氢氧化物、硫酸盐等。
(5)Zn?2OH??2e?Zn(OH)2;Zn(OH)2?2OH??[Zn(OH)4]2?
解:腐蚀反应:亦即金属的溶解反应,电极的重量不断减轻。即金属锌在碱性介质中发生溶解形成二羟基合二价锌络合物,所形成的二羟基合二价锌络合物又和羟基进一步形成四羟基合二价锌络合物。
第一章习题解答:
1试推导下列各电极反应的类型及电极反应的过程。
(1)Ce4??2e?Ce2?
4?解:属于简单离子电迁移反应,指电极/溶液界面的溶液一侧的氧化态物种Ce
态的物种Ce
(2) 2?借助于电极得到电子,生成还原而溶解于溶液中,而电极在经历氧化-还原后其物理化学性质和表面状态等并未发生变化, O2?2H2O?4e?4OH?
3.试描述双电层理论的概要。
解:电极/溶液界面区的最早模型是19世纪末Helmholtz提出的平板电容器模型(也称紧密层模型),他认为金属表面过剩的电荷必须被溶液相中靠近电极表面的带相反电荷的离子层所中和,两个电荷层间的距离约等于离子半

应用电化学课件第5章解析

应用电化学课件第5章解析
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2019/2/2
§5.1 概述
(4)电极易受污染,活性不易维持,阳极尤易受到腐 蚀。 3. 几个重要的基本概念和术语 (1)电流效率ηI与电能效率ηE 电流效率ηI是制取一定量物质所必需的理论消耗电 量与实际消耗电量的比值: ηI = (Q/Qr) ×100% Q:理论电量,Qr:实际消耗电量
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2019/2/2
§5.2.1 隔膜槽电解法
电极的物理结构也很重要,常应用扩张的金属网电极 或再金属板上开通气缝,使气体按规定方向逸出。 3. 隔膜 – 为防止OH 进入阳极室,减少副反应,通常在阳极和 阴极之间设置隔膜,一般采用几毫米厚的石棉隔膜,以减 小电阻率、阻止两极的电解产物混合,但离子可以通过, 食盐水从阳极室注入并以一定流速通过隔膜进入阴极室, – 以控制OH 进入阳极室。
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2019/2/2
§5.3 氯酸盐和高氯酸盐的电合成
§5.3.1 氯酸钠
§5.3.2 高氯酸盐
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2019/2Байду номын сангаас2
§5.3.1 氯酸钠
工业上氯酸钠主要用于造纸工业的纸浆漂白,主要用 电合成法生产,近20年来,在缩小电极间隙、加速电解液 流动、增加一个分开的化学反应器及电极材料的改进等方 面均取得显著效果。 1. 原理 已知电解食盐水时,两个电极上的主要反应为: – 阳极: Cl →½Cl2 + e – 2 阴极: → H O + e OH + ½H2 – 若两极间无隔膜,则溶解氯的水解作用将为OH 所促进生 成次氯酸盐,次氯酸盐可进一步生成氯酸盐。溶液中的主

应用电化学演示课件(PPT)整理版

应用电化学演示课件(PPT)整理版

2024/1/30
5
原电池与电解池工作原理
原电池
将化学能转化为电能的装置,其工作原理基于氧化还原反应 。
电解池
在外加电压作用下,使电解质溶液发生电解反应的装置。
2024/1/30
6
离子导体与电子导体特性
离子导体
依靠离子的迁移来导电的物质,如电解质溶液和离子晶体。
电子导体
依靠自由电子的迁移来导电的物质,如金属和石墨。
2024/1/30
22
05
电化学传感器技术及应用
2024/1/30
23
电化学传感器基本原理及类型
电化学传感器定义
利用电化学原理将被测物质浓度 转换为电信号进行检测的器件。
2024/1/30
工作原理
基于被测物质与敏感电极之间的化 学反应,通过测量电极电位、电流 等电学量实现物质浓度检测。
类型
根据敏感电极材料和反应原理不同 ,可分为电位型、电流型、电导型 和电容型等。
碳基超级电容器研究进展
碳材料作为电极
具有高比表面积、良好导电性和化学稳定性等特点,是超级电容器的主要电极材料。
研究进展
近年来,碳纳米管、石墨烯等新型碳材料的出现为碳基超级电容器的发展带来了新的突破,提高了其能量密度和 功率密度。
2024/1/30
20
金属氧化物超级电容器性能分析
金属氧化物电极
如RuO2、MnO2等,具有较高的理论比电容和优异的电化学性能。
2024/1/30
13
锂离子电池结构组成与工作原理
01
02
03
结构组成
正极、负极、隔膜、电解 液
2024/1/30
工作原理
锂离子在正负极之间往返 嵌入和脱出,实现充放电 过程

Chapter_5沉淀溶解平衡

Chapter_5沉淀溶解平衡

1)通过加入酸,生成弱电解质,可以使得难溶氧化 )通过加入酸,生成弱电解质, 物和碳酸盐等难溶盐溶解。 物和碳酸盐等难溶盐溶解。
沉淀的溶解
2)氧化还原反应 ) CuS(s) = Cu2+ (aq) + S2- (aq)
3S2-(aq) + 8HNO3(aq) = 3S(s)+2NO(g)+4H2O(l)+6NO3-(aq)
[Ca2+ ][A −]2[H2CO3] c K= [H c]2 A [Ca ][CO ][H3O ] [A ] [H c CO ][H2CO3] = 2− − [H c]2[CO3 ][H3O+ ]2[H 3 ] A CO = Ksp ⋅ K2 HAc Ka1(H2CO3) ⋅ Ka2(H2CO3) = 0.064
1 离子的电荷密度(离子所带电荷与其体积之比): 离子的电荷密度(离子所带电荷与其体积之比): 电荷密度增加,溶解度下降(如硫化物等) 电荷密度增加,溶解度下降(如硫化物等) 晶体的堆积方式:堆积紧密,不易溶( 2 晶体的堆积方式:堆积紧密,不易溶(如BaSO4等)
一、溶度积 (The Solubility Product)
同离子效应: 同离子效应:加入含有共同离子的电解质而使沉淀溶解 度降低的效应。 度降低的效应。
例: 估算AgCl 在0.1 M NaCl (aq) 中的溶解度 。 中的溶解度s。 估算 (纯水中,so = 1.3 × 10-5 mol/L ) 纯水中, 纯水中
AgCl (s) = Ag+ (aq) + Cl- (aq) Ksp = [Ag+][Cl-] = 1.6 × 10-10 [Ag+] = Ksp/[Cl-] = 1.6 × 10-10 /[0.1] = 1.6 × 10-9 mol/L s = [Ag+] = 1.6 × 10-9 mol/L << 1.3 × 10-5 mol/L (小104) 小

《应用电化学》(杨辉)【简介

《应用电化学》(杨辉)【简介

《郁金香》读后感《郁金香》读后感1在一个遥远遥远的地方,有一片郁金香花园,那里的郁金香似从月宫来,她们姹紫嫣红,美仑美奂。

一天,一只名叫作尤西的蚯蚓背着旅行包来到了郁金香花园。

哟!这儿像仙境一样美丽!我是在做梦吗?”尤西啧啧地赞叹着。

他的话引来郁金香们的阵阵嘲笑,“可怜的乡巴佬儿,嘻嘻,嘻嘻嘻嘻!”尤西慢慢地蠕动着身子,爬到一株曙红色的郁金香――苔丝旁边,毕恭毕敬地鞠了个躬,小声地说:“郁金香小姐,我想。

要一片郁金香花瓣。

因为,因为她太美丽了。

”郁金香苔丝把身体扭向一边,恍若游丝的声音是那样的细柔:“不识抬举的乡巴佬儿!不要把你肮脏的遮阳帽伸到我的裙子上!”尤西把遮阳帽摘下,用颤抖的声音说:“苔。

苔丝。

丝小姐,对,对,对不起。

您能给我一瓣花瓣吗?”苔丝有点冷嘲热讽地说:“哟!乡巴佬儿!你的美梦都做到澳大利亚了!尤西低头玩弄着有点脏的棕色布夹克,沉默不语,“这样吧!苔丝小姐,我帮你松土,您能。

给我。

吗。

尤西用蚊子一样大小的声音说道。

“嗯。

这还值得考虑一下。

”苔丝低头看了看身下干涸的土壤,说道:“好吧。

”尤西脱下遮阳帽,把头钻进了坚硬的土中,嘴里还哼着有点儿走调儿的劳动号子,这又引起了郁金香们的阵阵嘲笑。

尤西在地下艰难地松土,把树根底下的石头一个一个的搬走,最后尤西黑得发紫的皮肤上伤痕累累,坚硬的歧石把他的头磨出了道道口子,但是,浮现在尤西眼前的却是一片随风飘落的曙红色郁金香花瓣。

几个时辰过去了,苔丝也感到非常的舒服,她美孜孜地扭动着自己的身躯,心里非常高兴,心想,我会更美丽。

这时尤西钻出了地面,兴奋地望着苔丝。

苔丝故意扭过头,和蜜蜂蝴蝶们玩耍着不理会尤西。

尤西的眼皮耷拉了下去。

于是,尤西慢悠悠地爬向了一株紫罗兰色的郁金香。

“你来干什么?小子。

”紫罗兰色的郁金香克克拉眯起眼睛,不屑地看着尤西。

尤西的眼睛看着脚尖,小声地说:“苔丝小姐不守信用,我替他松完了土,但是,那曙红色的美丽花瓣。

”克克拉弹了弹蓬蓬裙上的灰尘,闭目养神。

应用电化学课件

应用电化学课件

应用电化学课件目录•电化学基础•电化学应用•电极材料•电化学性能测试与表征•电化学在能源领域的应用•电化学在环境领域的应用•电化学在生物医学领域的应用01电化学基础电化学体系原电池将化学能转变为电能的装置,如丹尼尔电池、铅蓄电池等。

电解池通过外加电源使电解质溶液或熔融电解质发生电解反应的装置,如电解水、电解熔融氯化钠等。

电镀池利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程,如镀锌、镀银等。

电极上发生的氧化或还原反应,决定电池的电压和电流。

电极反应电极电位电极极化电极反应的趋势和程度,受温度、压力、浓度等因素影响。

电极上有电流通过时,电极电位偏离平衡电位的现象。

030201电极过程在水溶液中或熔融状态下能够导电的化合物,如酸、碱、盐等。

电解质电解质溶液中正负离子在电场作用下的定向移动。

离子迁移衡量电解质溶液导电能力的物理量,与溶液中离子浓度和迁移率有关。

电导率电解质溶液02电化学应用1 2 3介绍干电池、铅酸电池、锂离子电池等常见电池的工作原理、性能特点及应用领域。

电池种类与工作原理阐述燃料电池的工作原理,包括氢氧燃料电池、直接甲醇燃料电池等,以及关键技术和挑战。

燃料电池原理与技术讲解电池性能的主要评价指标,如电压、容量、能量密度、功率密度等,以及测试方法和标准。

电池性能评价电池与燃料电池03电镀层性能评价讲解电镀层性能的主要评价指标,如结合力、耐腐蚀性、硬度等,以及测试方法和标准。

01电解原理及应用阐述电解的基本原理,包括电解质的选择、电极反应和电解过程控制等,以及电解在冶金、化工等领域的应用。

02电镀原理及技术介绍电镀的基本原理,包括电镀液的组成、电极过程、镀层结构和性能等,以及电镀工艺和设备。

电解与电镀阐述电化学传感器的工作原理,包括离子选择性电极、气敏电极、生物传感器等,以及传感器的响应机制和选择性。

电化学传感器原理介绍电化学传感器在环境监测、生物医学、食品安全等领域的应用,如pH 计、血糖仪、气体检测仪等。

应用电化学---第五章 无机物的电解合成

应用电化学---第五章  无机物的电解合成

(3)可以根据需要控制反应的方向。 --通过控制电势,选择适当的电极等方法, 实现电解反应的控制,避免副反应,得到所 希望的产品。 (4)环境污染少、产品纯净。 --电合成中一般用不外加化学氧化剂或还原 剂,杂质少,产品纯。且能实现自动、连续、 密闭生产,对环境造成的污染少。
二.电解合成法的缺点 (1)消耗大量电能。例如生产1吨铝耗电 14000-15000KWh。 (2)占用厂房而积大。由于生产中要同时 用许多电解槽,一些前处理还要占用厂房 等。 (3)电解槽结构通常复杂,电极间电器绝 缘,隔膜的制造、保护和调换比较困难。 (4)电极易受污染,活性不易维持,阳极 尤易受到腐蚀损耗。
全氟磺酸膜 (Nafion膜)的分子结构含强酸 根:
Plemion膜(全氟羧酸膜)的分子结构含有弱 酸根:
两种膜都是聚四氟乙烯基的离子文换树脂, 故既能耐强碱和酸,耐有机物侵蚀,但价 格昂贵。用强酸膜时,阳极室NaOH浓度限 于20%以下;用弱酸膜时,NaOH浓度可达 40%,最大电流密度6KA/m2。 --另外,还有磺化聚苯乙烯膜,其价格低 廉,但在有机介质中易老化,必要时两层 膜迭合使用可延长其使用寿命。表5-2给出 几种离子膜槽电解的操作参数。
§5.5 电解水生产氢气和氧气
成本高,通常石油化工、氯碱工业都产出 氢气,液化空气可以得到氧气,成本低, 但纯度也低。在前面的电化学理论中讲到 了氢和氧的电极行为,这里结合起来就可 以了:
由于没有副反应,电流效率接近100%,槽 电压应该高于理论分解电压(1.23V),实 际工作电压1.8-2.6V 阴阳极之间必须有隔膜,防止气体的混合。
§5.4 锰化合物的电解合成
§5.4.1 电解制取二氧化锰 应用:电池、精细化工、医药 二氧化锰的活性及其性质与晶粒大小、晶格 缺陷的密度和水合程度相关。 通过电化学方法,阳极氧化二价锰制得的MnO2 有很好的活性,大多被用于制造高质量锌 锰电池和碱性MnO2电池。

精品应用电化学课件

精品应用电化学课件

精品应用电化学课件一、教学内容本节课的教学内容选自人教版《科学》四年级下册第五单元第二节“应用电化学”。

具体内容包括:1. 电化学基本概念;2. 原电池的制作和原理;3. 电解质的电离和电解质溶液的导电性;4. 电镀的应用。

二、教学目标1. 让学生了解电化学的基本概念,理解原电池的原理和应用。

2. 通过实验和观察,培养学生的观察能力和实验操作能力。

3. 通过对电化学知识的学习,提高学生的科学素养,激发学生对科学的兴趣和探究欲望。

三、教学难点与重点重点:电化学基本概念、原电池的制作和原理。

难点:电解质的电离和电解质溶液的导电性、电镀的应用。

四、教具与学具准备教具:多媒体课件、实验器材(电池、电线、导电液、金属片等)。

学具:实验记录本、笔。

五、教学过程1. 情景引入:通过展示电动车充电和放电的图片,引导学生思考电能和化学能之间的转化。

2. 电化学基本概念:介绍电化学的定义、分类和特点。

3. 原电池的制作和原理:讲解原电池的构成、工作原理,并进行实验演示。

4. 电解质的电离和电解质溶液的导电性:介绍电解质的概念,讲解电解质的电离过程,并通过实验演示电解质溶液的导电性。

5. 电镀的应用:介绍电镀的原理和应用,并进行实验演示。

6. 课堂练习:让学生根据所学内容,设计一个简单的原电池,并进行实验验证。

六、板书设计板书内容:电化学基本概念定义分类特点原电池的制作和原理构成工作原理电解质的电离和电解质溶液的导电性电解质的概念电离过程导电性实验电镀的应用原理应用七、作业设计1. 根据本节课所学内容,绘制原电池的组成和工作原理图。

2. 简述电解质的电离过程,并举例说明。

3. 设计一个简单的电镀实验,并说明其原理。

八、课后反思及拓展延伸课后反思:本节课通过实验和讲解相结合的方式,让学生了解了电化学的基本概念,掌握了原电池的制作和原理。

在教学过程中,学生积极参与实验,课堂氛围活跃。

但在电解质的电离和电解质溶液的导电性部分,部分学生理解较为困难,需要在今后的教学中加强引导和解释。

应用电化学(杨辉_卢文庆编)课后习题答案

应用电化学(杨辉_卢文庆编)课后习题答案

第一章习题解答:1试推导下列各电极反应的类型及电极反应的过程。

(1)++→+242Ce e Ce解:属于简单离子电迁移反应,指电极/溶液界面的溶液一侧的氧化态物种4Ce +借助于电极得到电子,生成还原态的物种2Ce +而溶解于溶液中,而电极在经历氧化-还原后其物理化学性质和表面状态等并未发生变化,(2)-→++OH e O H O 44222解:多孔气体扩散电极中的气体还原反应。

气相中的气体2O 溶解于溶液后,再扩散到电极表面,然后借助于气体扩散电极得到电子,气体扩散电极的使用提高了电极过程的电流效率。

(3)Ni e Ni →++22解:金属沉积反应。

溶液中的金属离子2Ni +从电极上得到电子还原为金属Ni ,附着于电极表面,此时电极表面状态与沉积前相比发生了变化。

(4)-+→++OH s MnOOH O H e s MnO )()(22解:表面膜的转移反应。

覆盖于电极表面的物种(电极一侧)经过氧化-还原形成另一种附着于电极表面的物种,它们可能是氧化物、氢氧化物、硫酸盐等。

(5)2)(22OH Zn e OHZn →-+-;--→+242])([2)(OH Zn OH OH Zn解:腐蚀反应:亦即金属的溶解反应,电极的重量不断减轻。

即金属锌在碱性介质中发生溶解形成二羟基合二价锌络合物,所形成的二羟基合二价锌络合物又和羟基进一步形成四羟基合二价锌络合物。

2.试说明参比电极应具有的性能和用途。

参比电极(reference electrode ,简称RE):是指一个已知电势的接近于理想不极化的电极,参比电极上基本没有电流通过,用于测定研究电极(相对于参比电极)的电极电势。

既然参比电极是理想不极化电极,它应具备下列性能:应是可逆电极,其电极电势符合Nernst 方程;参比电极反应应有较大的交换电流密度,流过微小的电流时电极电势能迅速恢复原状;应具有良好的电势稳定性和重现性等。

不同研究体系可以选择不同的参比电极,水溶液体系中常见的参比电极有:饱和甘汞电极(SCE)、Ag/AgCl 电极、标淮氢电极(SHE 或NHE)等。

应用电化学

应用电化学

阳极保护
• 将金属与直流电源阳极连
接,利用阳极极化,使金 属钝化,并维持钝化状态, 从而保护金属,这种方法 称为阳极保护。
金属钝化
• 金属表面状态变化使之具有
贵金属稳定性的过程叫金属 钝化。根据钝化原因,可分 为自然钝化和阳极钝化。金 属钝化能够阻止金属被进一 步腐蚀。 左图a b两区域内,即为铬 的钝化区域,如图所示,可 以通过调节电势和PH来达到 调节钝化区域的作用。

电解合成
• 电解合成的特点 • 电解合成方法 • 无机物的电解合成 • 有机物的电解合成
电解合成的特点
• 电化学在合成某些物质时,具有以下优点: • 一、电解合成能合成许多化学法无法合成的物质。 •
• •
因为通过调节电位,可以提供给反应足够的能量。 二、可在常温常压下进行。电合成通过改变电位, 使得许多需要高温高压的反应,在常温常压下即 可进行。 三、易控制反应的方向 四、对环境污染小,产品纯净。
电化学传感器
• 左图示为不同类型的电化学传感器 • 右图为交警使用的酒精检测器,也应用了电化 学传感器的工作原理,属于电化学传感器。
生物传感器
• 生物传感器是电化学传感器的一种。生物传感器
是用生物活性材料(酶、蛋白质、DNA、抗体、抗 原、生物膜等)与物理化学换能器有机结合的一 门交叉学科,已成为一种先进的检测方法与监控 方法,也是物质分子水平的快速、微量分析方法。 生物传感器技术在国民经济中的临床诊断、工业 控制、食品和药物分析、环境保护以及生物技术、 生物芯片等研究中有着广泛的应用前景。 生物传感器的结构:生物活性材料(生物膜)、 能把信号转换为电信号的物理或化学换能器(传 感器)。
应用电化学研究新进展
• 电化学是研究电和化学反应之间的相互作用。

5应用电化学

5应用电化学

分解电压
I
+
外电源
_
电阻 R
伏特计
V
A 电流计
Pt
V分解 V
KOH
分解电压的电压-电流曲线
分解电压的测定
V分解 = E理+(η a+|η c|)+IR
17
例: 在298K、py 压力时,用Fe(s) 为阴极,C(石墨) 为阳极,电解6.0 mol· -1的NaCl水溶液。若H2(g) 在 kg 阴极上的超电势为0.20 V,O2(g) 在石墨阳极上的超电 势为0.60 V,试计算至少需加多少外加电压,电解才能进
12
2.电化学反应速率与电流密度
电极反应的反应速率定义为
def 1 dx υ A dt
式中,A电极的截面积,单位为m2;
ξ 反应进度,单位为mol。 υ 电化学反应速率,定义为单位时间内,单位面积的 电极上,反应进度的改变量。单位为molm-2s-1。
13
在电化学中,易于由实验测定的量是电流,所以常用 电流密度 j (单位电极截面上通过的电流,单位为Am-2) 来表示电化学反应速率υ 的大小,j与υ 的关系为 j=ZFυ
电化学研究对象
电化学主要是研究电能和化学能之间的
相互转化及转化过程中有关规律的科学。
电解
电能
电池
化学能
1
电化学装置的可逆性

化学反应可逆性
Ag ( s ) AgCl ( m ) Cl 2 ( g ), C ( s )
Mg ( s ) PbCl 2 ( m ) C ( s )

热力学上可逆性 当有较大电流通过电化学装置时,由于有欧姆电 位降存在,整个装置所进行的过程总是不可逆的。
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1. The container
Requirements: Resistant to corrosion (stable) The required mechanical strength Cheap and light Simple of sealing For alkaline batteries: steel polypropylene For systems with an acid electrolyte:
Porous electrodes are commonly used to increase the
surface area and the electrolyte. The porous electrode is a mass of particulate reactants with many random and tortuous electrolyte channels between. The sizes of the particles and the pores (i.e. the porosity of the paste) are important in determining the performance of the battery. In practice, porosity should
The weight of the electrolyte is a major contribution to
that of the complete battery and, hence, must be
minimized.
5. Active materials
Requirements:
a) high electromotive force of the cell
(3) mechanical strength, flexibility, wetability
(4) cheap and readily available
Materials: such as plastic pins, nylon or cellulose-based felt, ion exchange membranes etc.
b) more active electrochemical reaction
c) large specific capacity
d) stable chemically to electrolyte e) good electronic conductivity f) cheap and readily available
Form: microporous (pore size 0.01-10 um) or macroporous (30-70um pores) polymer sheets
3.
Current collectors
Function: a) provide a conducting path through the paste and thereby minimize the resistance of the battery b) act as a physical support for the active mass which otherwise would be a very brittle structure. Form: plate , closely spaced grid, thin metal sheet, expanded metal Corrosion of the collector and shedding of the active paste are two major causes of battery failure.
Chapter 5
Chemical Power Sources
5.1 Introduction
A battery is a device which can store chemical energy and, on demand, convert it into electrical energy to drive an external circuit. The electrical energy results from a spontaneous chemical change within the battery. Development of batteries: 1800 1836 Volta cell Daniell cell
2. Separators
Requirements for separators: (1) stable chemically to the electrolyte and to the active materials (2) low resistance to the transport of ions
4.
Electrolyte
The selection of the electrolyte is determined by the
electrode reactions and its concentration is also
important.
Temperature has a great effect on electrolyte properties.
the range of current to be drawn from the cell (i.e. the
electrode reaction should be fast); (3) designing the cell with a low resistance, i.e. with a high conductivity electrolyte, low resistance separator and small interelectrode gap.
(1) the selection of electrode reactions which lead to
an overall cell reaction with a high negative free
energy change;
(2) electrode reactions without large overpotentials in
2.
Cell resistance
V E iRCELL E i( R R f )
Operation voltage can be expressed as:
where RCELL is the total electric resistance of the battery,
The major contribution will normally be from the charge transfer overpotential since mass transport control has a catastrophic effect on the battery voltage and one would not normally design a battery to operate in such conditions. Examples of nucleation and passivation overpotentials do occur. The nucleation overpotential is normally a transitory phenomenon since, once nuclei of the new phase are present in numbers, the overpotential will disappear. The nucleation overpotential therefore occurs as a dip on the discharge curve at the commencement of discharge.
3. Discharge system (放电制度)
Discharge conditions: Stopping voltage (终止或截止电压): the minimum voltage Modes of discharge:
a) Discharge into fixed resistance
VCELL E E C A iRCELL
C e A e
The cell voltage, excluding the iRCELL of a practical
battery, can be estimated from i-E data for the anode and cathode processes.
(2) Secondary cell/ battery Cell reactions are reversible and can be recharged. e.g. Pb∣H2SO4∣PbO2 Cd∣KOH∣NiOOH Zn∣KOH∣Ag2O
(3) Reserve cell/battery
stored dry and activated before use e.g. Mg∣MgCl2∣AgCl Zn∣KOH∣Ag2O
b) Discharge (and charge) at constant currents c) Discharge at constant wattages continuous discharge and intermittent discharge
(4) Fuel cell
Active mass are not stored within the cell. H2∣KOH∣O2 N2H4∣KOH∣O2
5.1.2 Battery components
The performance of the battery will depend on the cell geometry and on the design and composition of all the components of the battery, in addition to the choice of electrode reactions and their kinetics.
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