1.电化腐蚀:发生原电池反应,有电流产生
(1)吸氧腐蚀
负极:Fe-2e-==Fe2+
正极:O2+4e-+2H2O==4OH-
总式:2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2
4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3 2Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O
(2)析氢腐蚀: CO2+H2O
H2CO3
H++HCO3-
负极:Fe -2e-==Fe2+
正极:2H+ + 2e-==H2↑
总式:Fe + 2CO2 + 2H2O = Fe(HCO3)2 + H2↑
Fe(HCO3)2经双水解、空气氧化、风吹日晒得Fe2O3。
常见原电池
(1)一次电池
①碱性锌锰电池
构成:负极是锌,正极是MnO2,正极是KOH
工作原理:负极 Zn+2OH—-2e-=Zn(OH)2;正极:2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-
总反应式:Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2
特点:比能量较高,储存时间较长,可适用于大电流和连续放电。
②钮扣式电池(银锌电池)
锌银电池的负极是Zn,正极是Ag20,电解质是KOH,总反应方程式:Zn+Ag20=2Ag+ZnO
特点:此种电池比能量大,电压稳定,储存时间长,适宜小电流连续放电。
③锂电池
锂电池用金属锂作负极,石墨作正极,电解质溶液由四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯(SOC12)中组成。
锂电池的主要反应为:负极:8Li-8e—=8Li+ ;正极:3SOC12+8e—=SO32-+2S+6Cl—
总反应式为:8Li+3SOC12=6LiCl+Li2SO3+2S
特点:锂电池是一种高能电池,质量轻、电压稳定、工作效率高和贮存寿命长的优点。
(2)二次电池
①铅蓄电池:
(1)铅蓄电池放电原理的电极反应
负极:Pb+S042—-2e—=PbSO4; 正极:Pb02+4H++S042—+2e—=PbSO4+2H20
总反应式:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbS04+2H2O
(2)铅蓄电池充电原理的电极反应
阳极:PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-;阴极:PbSO4+2e-=Pb+SO42-
总反应:2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4
②镍一镉碱性蓄电池
构成:放电时镉(Cd)为负极,正极是NiO(OH),电解液是KOH
工作原理:负极:Cd+2OH—-2e-=Cd(OH)2;正极:2NiO(OH)+2H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH—
总反应式:
特点:电压稳定、使用方便、安全可靠、使用寿命长,但一般体积大、废弃电池易污染环境。
(3)燃料电池
①氢氧燃料电池
当用碱性电解质时,电极反应为:
负极:2H2+40H—-4e—=4H20; 正极:02+2H20+4e—=40H—
总反应:2H2+02=2H2O
②甲烷燃料电池
该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极,在两极上分别通甲烷和氧气;
负极:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O; 正极:2O2+4H2O+8e-=8OH-
总反应方程式为:CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O
③CH3OH燃料电池
用导线相连的两个铂电极插入KOH溶液中,然后向两极分别通入CH3OH和O2,则发生了原电池反应。
负极:2CH3OH +16OH--12e-=2CO32-+12H2O; 正极:3O2+6H2O+12e-=12OH-
总反应方程式为:2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O
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++ 2SO42- == 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- → CO32- + 7H2O
总反应式:CH4 + 2O2 + 2OH- == CO32- + 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- → 2CO32- (持续补充CO2气体)
负极:2CO + 2CO32- - 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
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