电化学反应的过程和基本原理是什么?

作者:海燕论坛 | 2020-07-18 16:02

  传统观念认为电化学主要研究电能和化学能之间的相互转换,如电解和原电池。但电化学并不局限于电能出现的化学反应,也包含其它物理化学过程,如金属的电化学腐蚀,以及电解质溶液中的金属置换反应。

  如原电池反应,条件是有两种金属活动性不同的金属(或一种金属,另一种导电非金属,如石墨。),及电解质溶液和闭合电路。

  又如电解反应,需要电源、电解质溶液、待镀物品(阳极)和镀层金属(阴极)。

  动方向和电压表的读数右(金属Fe,电子流动方向Fe流向Cu,电压+0.78;Zn, Zn流向Cu,+1.10; 金属A,Cu流动A,-0.15;金属B, B流动Cu,+0.3)

  5261接触4102到电解质溶液发生原电池反应,比较1653活泼的金属被氧化而有电流伴生的腐蚀,叫做电化学腐蚀。[电化腐蚀的原理] 以钢铁在空气中生锈为例,钢铁在潮湿空气里,其表面因吸附作用而覆盖一层极薄的水膜、水微弱电离产生少量H+和OH-,同时由于空气中CO2的溶解,水里H+增多H2O+CO2H2CO3H++HCO3-这样表面就形成了一层电解质溶液薄膜,它跟钢铁里的铁和杂质或碳就形成了无数微小原电池。其中铁为负极,碳为正极,发生原电池反应:

  随着H+浓度的降低,水的电离平衡向右移,OH-浓度逐渐增大,则OH-与Fe2+结合生成Fe(OH)2。

  Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓ Fe(OH)2被空气中氧所氧化生成氢氧化铁4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3↓这样钢铁表面即产生了铁锈。上述这种腐蚀过程中有氢气放出,叫做析氢腐蚀。

  析氢腐蚀是在较强的酸性介质中发生的,如果钢铁表面形成的电解质薄膜,呈很弱的酸性或中性时,负极仍是铁被氧化成Fe2+,而在正极的主要反应则是水膜里溶解的氧气得电子被还原:(-)Fe-2e=Fe2+ (+)2H2O+O2+4e=4OH-这种由于空气里氧气的溶解促使钢铁的腐蚀,叫做吸氧腐蚀。实际钢铁等金属的腐蚀主要是这种吸氧腐蚀。


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