ĐỘNG HỌC - CÁC QUÁ TRÌNH ĐIỆN HÓA

Chia sẻ: Nguyen Uyen | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:19

Thêm vào BST

Báo xấu

117
lượt xem 14
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Quá trình điện cực cân bằng: nghiên cứu ở đk không có dòng điện đi qua mạch, ở trạng thái cân bằng. Quá trình có dòng điện đi qua mạch là quá trình không cân bằng: các hiện tượng diễn ra có liên quan tới sự có mặt của dòng điện sẽ phụ thuộc thời gian ---- Động hóa các quá trình điện cực xem xét các quá trình phụ thuộc vào cường độ dòng điện (quá trình không cân bằng diễn ra trên điện cực theo thời gian) ...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: ĐỘNG HỌC - CÁC QUÁ TRÌNH ĐIỆN HÓA

Chương 15 ÑOÄNG HOÏC CAÙC QUAÙ TRÌNH ÑIEÄN HOÙA
Quá trình điện cực cân bằng: nghiên cứu ở đk không có dòng điện đi qua mạch, ở trạng thái cân bằng. Quá trình có dòng điện đi qua mạch là quá trình không cân bằng: các hiện tượng diễn ra có liên quan tới sự có mặt của dòng điện sẽ phụ thuộc thời gian ----> Động hóa các quá trình điện cực xem xét các quá trình phụ thuộc vào cường độ dòng điện (quá trình không cân bằng diễn ra trên điện cực theo thời gian)
1. .Điện N TƯỢĐiện nÑIEÄN PHAÂN I. HIỆ phân: NG ăng ----> Hóa năng I Nhôø doøng ñieän ---> taïo ra phaûn öùng hoùa hoïc Sn2+(dd) + 2 Cl-(dd) ---> Sn(r) + Cl2(k) Điện phân là quá trình xảy ra phản ứng (không tự xảy ra) nhờ tác dụng của dòng điện áp từ bên ngoài Quá trình điện phân giúp ta tiến hành phản ứng mà ở điều kiện bình thường không xảy ra được ( ΔG > 0)
dm m = koq W= Vôùi Tốc độ phản ứng: dt dq ⇒ W = ko = ko I dt Có thể thay đổi W nhờ thay đổi I I i= Mật độ dòng điện: diện tích bề S mặt điện cực
2. ÑIEÄN THEÁ PHAÂN HUÛY I(mA) Khi tăng điện thế bên ngoài E: Ban ñaàu, I taêng chậm (ñöôøng OA) & khoâng coù khí ÑL Ohm O2 vaø H2 thoaùt ra treân caùc B ñieän cöïc. Khi E > Ef (Ef =1,7V) thì: I taêng vọt (ñöôøng AB) & coù A khí O2 vaø H2 thoaùt ra treân O caùc ñieän cöïc. Ef E (V) Giaù trò Ef =1,7 V goïi laø : Ñieän theá phaân huûy Ef là điện thế mà phản ứng bắt đầu xảy ra
3. SỰ PHÂN CỰC Là hiện tượng phát sinh giữa 2 điện cực 1 hiệu điện thế ngược chiều với điện thế tác dụng từ bên ngoài trong quá trình điện phân Phân cực hóa học : do sự hình thành pin hóa học Phân cực nồng độ: do sự hình thành pin nồng độ
II. QUÁ ĐIỆN THẾ (quá thế) Trong 1 số trường hợp, ñieän theá phaân huûy lôùn hôn suaát ñieän ñoäng phaân cöïc cuûa pin: Ef (thöïc teá seõ caàn) > Epcöïc (lyù thuyeát) Sự cheânh leäch naøy goïi laø QUAÙ THEÁ η = E f - Epcöïc Quaù theá laø ñieän theá phaûi tăng theâm (so vôùi Epcöïc) ñeå söï ñieän phaân xaûy ra Quaù theá theå hieän xu höôùng chaäm treã phoùng ñieän
Nguyeân nhaân gaây ra quaù theá: söï khoáng cheá cuûa giai ñoaïn chaäm nhaát trong quaù trình ñieän phaân (goàm haøng loaït caùc giai ñoaïn noái tieáp nhau) Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán quaù theá: Baûn chaát cuûa chaát thoaùt ra ôû ñieän cöïc Baûn chaát vaø traïng thaùi cuûa beà maët ñieän cöïc Maät ñoä doøng ñieän Nhieät ñoä Thaønh phaàn cuûa dung dòch
Quaù theá Hydro Caùc giai ñoaïn xaûy ra trong quaù trình phoùng ñieän cuûa ion H3O+ , giaûi phoùng khí H2 : - Giai ñoaïn khueách taùn: H3O+ khueách taùn dung dòch → beà maët ñieän cöïc H3O → H + H 2O + + - Giai ñoaïn khöû nöôùc: H + 1e → H + - Phoùng ñieän & haáp phuï H: H + Me → Me | H hf - Keát hôïp: 2 H hf → H 2 ( dd ) H 2 ( dd ) → H 2 ( khí ) -Thoaùt khí:
Toác ñoä cuûa quaù trình bò khoáng cheá bôûi giai ñoaïn chaäm nhaát. Thuyết TAFEL: giai đoạn kết hợp chậm nhất Thuyết phóng điện chậm: giai đoạn phóng điện chậm nhất
Ý nghĩa của quá thế Điện phân nước: Không có quá thế: E = 1,23 V Có quá thế: E = 1,7 V Điện năng tiêu hao tăng lên khoảng 40% Quá thế không có lợi
Mạ điện: Mạ kẽm: Zn2+ + 2e ---> Zn Điện phân dd có Zn2+ và H+ với: aZn2+ = 1, aH + = 1 = −0,763V , ϕ H + / H = 0V 0 0 ϕ Zn 2+ / Zn 2 Không có quá thế: tại catod H+ phóng điện trước không mạ được kẽm η H = 1,0V khi i = 0,1 A/cm 2 Có quá thế: 2 thì tại catod, H+ chỉ phóng điện khi + η H2 = −1,0V 0 ϕH =ϕ + H + / H2 / H2 Zn2+ sẽ phóng điện trước Quá thế có lợi
III. ÖÙNG DUÏNG CUÛA ÑIEÄN PHAÂN Điều chế các hóa chất cơ bản: NaOH, … Tinh chế kim loại Sản xuất Nhôm
IV. ĂN MÒN KIM LOẠI BẢO VỆ KIM LOẠI KHỎI ĂN MÒN Ăn mòn kim loại là hiện tượng kim loại bị môi trường oxy hóa
2 cơ chế ăn mòn Ăn mòn hóa học: do các chất khí khô (O2, SO2, H2S …) ở T cao (hay P cao), hay chất lỏng không điện ly (xăng, nhựa …) ---> ăn mòn theo cơ chế của phản ứng dị thể, không có dòng điện Ăn mòn điện hóa: do có mặt chất điện ly trong không khí ẩm, dưới đất … ---> tạo thành pin tế vi, tạo thành dòng điện 2 cơ chế ăn mòn có thể xảy ra đồng thời, phần lớn kim loại bị hư hại do ăn mòn điện hóa
Trong môi trường ẩm có oxy hòa tan: Fe(r) -2e = Fe (dd) - 2+ Anod: O2 (k) + 4H (dd) + 4e = 2H 2O(l) + - Catod: 2Fe(r) + O2 (g) + 4H + (dd) = 2Fe2+ (dd) + 2H 2 O(l) E > 0 (E = 0,8 ÷ 1.2 V) quá trình tự xảy ra tạo thành 1 pin Hình thành Gỉ sét: 4Fe (dd) + O2 (k) + 4H (dd) = 4Fe (dd) + 2H 2 O(l) 2+ + 3+ Fe (dd) + 4H 2 O(l) = Fe2 O3 .H 2 O(r) + 6H (dd) 3+ +
BẢO VỆ KIM LOẠI KHỎI ĂN MÒN Dùng lớp phủ bảo vệ kim loại bằng: S ơn Màng oxit kim loại bền vững như Al2O3 Oxy hóa chống gỉ: thụ động hóa các nguyên tử bề mặt nhờ quá trình oxy hóa: 2Fe(r) + 2Na2CrO4(l) + 2H2O(l) --> Fe2O3(r) + Cr2O3(r) + 4NaOH(l) Kim loại khác: Thiếc, Kẽm (bị ăn mòn thay cho Fe)
Xử lý môi trường ăn mòn: Giảm chất khử cực (O2 hòa tan trong nước) trong môi trường : đun nước nóng, thổi khí trơ, thêm chất khử (Na2SO3), cho nước chảy qua phoi thép Thêm chất ức chế làm giảm tốc độ ăn mòn bằng cách làm giảm tốc độ quá trình anod hoặc catod
Bảo vệ Catod Nối kim loại cần bảo vệ với kim loại khác dễ bị oxy hóa hơn: Mg Mg thành anod Fe thành catod Dùng dòng điện ngoài: nối cực (–) với kim loại cần bảo vệ, cực (+) nối với vật khác cung cấp electron cho chất khử cực