氧化还原反应与电化学
氧化还原反应与电化学
氧化还原反应与电化学氧化还原反应是化学中一种重要的反应类型，其在自然界和工业生产中都有广泛的应用。
而电化学则是研究氧化还原反应中电荷转移过程的学科。
本文将探讨氧化还原反应与电化学之间的关系及其在实际应用中的作用。
一、氧化还原反应的基本概念氧化还原反应是指化学反应中电子的转移过程。
其中，氧化是指物质失去电子，而还原则是指物质获得电子。
这一过程常常伴随着氧化态和还原态之间的转化。
例如，金属的氧化是指其失去电子变成正离子，而非金属的还原则是指其获得电子变成负离子。
在氧化还原反应中，通常存在氧化剂和还原剂的概念。
氧化剂是指可以氧化其他物质的物质，它自身则被还原。
相反，还原剂是指可以将其他物质还原的物质，它自身则被氧化。
氧化剂和还原剂之间的作用是通过电子的转移来实现的。
二、电化学的基本原理电化学是研究在化学反应中电荷转移的学科。
它主要研究的是氧化还原反应的电流与电势之间的关系。
电化学研究中的核心是电解池的构成，即由氧化剂和还原剂构成的两个半电池，通过电介质连接形成闭合电路。
在电解池中，氧化剂半反应发生在阳极，还原剂半反应发生在阴极。
当外部电源施加电压时，电流通过电解池，促使氧化剂从阳极转移到阴极，还原剂则反之。
这样的电流转移过程，实质上是电子从氧化剂转移到还原剂的过程。
电化学反应的程度可以通过电势差来衡量。
电势差越大，说明反应越易进行，反之则反应难以发生。
而通过测量电势差的变化，可以得到不同反应之间的能量变化情况，从而研究氧化还原反应的热力学性质。
三、氧化还原反应与电化学的应用1. 电池电池是利用氧化还原反应产生电能的装置。
一般电池由正极、负极和电解质组成。
电池的运行过程就是氧化还原反应不断进行的过程。
正极的氧化反应释放电子，而负极的还原反应则接受电子。
通过外部连接电路，电能可以被释放出来，实现电池的工作。
2. 金属腐蚀与防护金属腐蚀是一种广泛存在于自然界中的氧化还原反应。
在金属表面形成腐蚀产物的过程中，金属自身发生氧化反应，形成氧化物。
氧化还原反应和电化学
氧化还原反应和电化学氧化还原反应和电化学是化学领域中重要的研究方向，它们在生产、能源、环境保护等各个领域都具有重要的应用价值。
本文将从氧化还原反应的基础知识入手，介绍氧化还原反应的定义、特征以及电化学的相关概念和应用。
一、氧化还原反应的基本概念和特征1.1 氧化还原反应的定义氧化还原反应是指化学反应中，电子从一种物质转移到另一种物质的过程。
在氧化还原反应中，发生氧化的物质失去电子，而发生还原的物质则获得电子。
整个过程涉及到电子的转移和能量的释放。
1.2 氧化还原反应的特征氧化还原反应的特征可以总结为以下几个方面：1）电子的转移：氧化还原反应中，电子从一个物质转移到另一个物质，导致物质的氧化或还原。
2）氧化和还原：氧化是指物质失去电子，还原是指物质获得电子。
3）氧化剂和还原剂：氧化剂是指能接受电子的物质，还原剂是指能提供电子的物质。
4）氧化态和还原态：在氧化还原反应中，物质的氧化态和还原态发生变化。
二、电化学的基本概念和应用2.1 电化学的基本概念电化学是研究电能与化学能之间相互转化的学科。
它涉及到电解、电池等重要概念。
2.2 电化学的应用电化学在许多领域都有广泛的应用。
以下是电化学的几个应用方面：1）电解：通过电解，可以将化合物分解为原子或离子，使得某些实验或工业过程得以实现。
2）电池：电化学电池是将化学能转化为电能的装置，广泛应用于电子产品、交通工具等领域。
3）腐蚀和防腐：电化学腐蚀是指金属在电解质中发生的一种化学腐蚀过程，而电化学防腐则是通过电化学方法来保护金属材料。
4）电解池：电解池是用于电解过程的装置，广泛应用于化学实验、电镀、电解精炼等领域。
三、氧化还原反应与电化学的关系氧化还原反应和电化学有着密切的关系。
氧化还原反应中的电子转移过程是电化学研究的基础。
通过电化学的方法，我们可以控制和利用氧化还原反应，实现能量的转化和化学反应的控制。
例如，电化学电池就是通过氧化还原反应来产生电能的装置。
氧化还原反应和电化学反应
氧化还原反应和电化学反应氧化还原反应是化学反应中最为重要和常见的反应之一。
它涉及到物质中的电子转移过程。
在氧化还原反应中，物质可以同时发生氧化和还原。
与之相伴随的是电化学反应，电化学反应是指在化学反应中涉及电子的转移和电流的流动的反应。
一、氧化还原反应氧化还原反应中，氧化和还原是同时进行的。
氧化是指物质失去电子；还原则是指物质获得电子。
这一过程中，电子从一个物质转移到另一个物质。
氧化和还原总是同时发生，因为电子不能独立存在。
例如，当铁和氧气发生反应时，铁原子（Fe）失去两个电子，被氧（O2）接受，生成氧化铁（Fe2O3）。
这里，铁原子发生了氧化，而氧气发生了还原。
氧化还原反应在日常生活中非常常见。
例如，金属的生锈、水的电解、电池的工作原理等都是氧化还原反应的例子。
二、电化学反应电化学反应是指在化学反应中涉及电子的转移和电流的流动的反应。
它是由氧化还原反应导致的。
电化学反应可以分为两种类型：电解反应和电池反应。
1. 电解反应电解反应是指在电解池中，通过外加电压使化学反应发生。
在电解过程中，正极（阳极）接受电子，发生氧化反应；负极（阴极）释放电子，发生还原反应。
电解反应在工业生产和实验室中广泛应用。
例如，电解盐水时，氯离子（Cl-）在阳极上接受电子，发生氧化反应生成氯气（Cl2），而阳离子（Na+）在阴极上释放电子，发生还原反应生成氢气（H2）。
2. 电池反应电池反应是指在电化学电池内，将化学能转化为电能的反应。
电池由两个半电池组成，每个半电池都有一个氧化反应和一个还原反应。
半电池之间通过电子流进行电荷平衡。
常见的电池包括干电池、蓄电池和燃料电池等。
干电池是通过将氧化剂和还原剂隔离，以阻止反应直接进行，并通过电子在电路中流动来提供电能。
蓄电池是通过可逆的氧化还原反应来存储和释放电能。
燃料电池是通过将燃料和氧气直接反应生成电能。
总结：氧化还原反应和电化学反应密切相关，涉及到电子转移和电流的流动。
氧化还原反应是物质中的电子转移过程，分为氧化和还原。
氧化还原反应与电化学
氧化还原反应与电化学氧化还原反应是一种在化学反应中非常重要的类型，它涉及物质的电荷转移和电子流动。
与氧化还原反应密切相关的是电化学，电化学则是研究电荷转移和电流在化学反应中的应用。
本文将探讨氧化还原反应与电化学之间的联系以及它们在现实生活中的应用。
一、氧化还原反应氧化还原反应（简称氧化反应和还原反应）是指物质中原子氧化态和还原态发生变化的过程。
在氧化反应中，物质失去电子并增加氧化态；而在还原反应中，物质获得电子并减少氧化态。
氧化还原反应是一种相互联系的电子流动过程，其中一个物质被氧化，同时另一个物质被还原。
氧化还原反应具有普遍性和广泛性。
它们在自然界和工业生产中都起着非常重要的作用。
例如，许多金属的氧化反应会导致它们产生锈蚀，损失金属的本来特性和价值。
此外，许多生化反应，如呼吸和新陈代谢中产生的能量，也是通过氧化还原反应进行的。
二、电化学基础电化学是研究电荷转移与电流在化学反应中的应用的科学学科。
它探究了氧化还原反应如何与电流和电势相关，并通过控制电流和电势来实现对化学反应的控制和调节。
电化学中的两个重要概念是电解和电池。
电解是一种利用外加电流引起氧化还原反应的过程。
在电解中，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。
电池是一种将化学能转化为电能的装置，其中氧化还原反应是产生电流的基础。
三、氧化还原反应在电化学中的应用氧化还原反应在电化学中有许多实际应用。
以下是几个常见的例子：1. 腐蚀防护：通过将金属制品镀上一层不易被氧化的物质，例如使用电镀技术将锌镀在铁上，可以防止金属产生氧化反应，减缓腐蚀的速度。
2. 电解水制氢：电解水是一种将水分解为氢气和氧气的反应。
通过将电流通过含水溶液中的两个电极，可以将水分解为氢气和氧气，从而产生可用于能源和化学反应的氢气。
3. 电池技术：电池是一种将化学能转化为电能的设备。
它基于氧化还原反应，通过控制金属离子和氧化物之间的电子传递来产生电流。
电池在我们日常生活中被广泛使用，例如干电池、锂电池和燃料电池。
氧化还原反应与电化学反应
氧化还原反应与电化学反应氧化还原反应是化学反应中常见的一类反应类型，也是电化学反应的重要组成部分。
本文将从基本概念、氧化还原反应的特点和电化学反应的应用等方面进行探讨。
一、基本概念氧化还原反应是指在化学反应过程中，原子、离子或分子失去或获得电子的过程。
在氧化还原反应中，原子、离子或分子失去电子的过程称为氧化，而获得电子的过程称为还原。
在氧化还原反应中，氧化和还原总是同时发生，互为一对。
氧化剂是指接受电子的物质，它在反应中被还原；还原剂则是指捐赠电子的物质，它在反应中被氧化。
二、氧化还原反应的特点1. 电荷守恒：氧化还原反应中，电荷守恒定律得到充分保持，反应前后的总电荷不变。
2. 原子数量守恒：氧化还原反应中，反应前后的原子数量保持不变。
3. 氧化态的变化：氧化还原反应中，原子、离子或分子的氧化态发生改变。
三、电化学反应的应用电化学反应是指在电解质中，通过外加电势差促使氧化还原反应发生的化学过程。
电化学反应广泛应用于电池、电解和电镀等领域。
1. 电池：电池是一种将化学能转化为电能的装置。
它基于两种不同活性的物质之间的氧化还原反应，通过连续的电子传递产生电流。
常见的电池类型包括干电池、锂离子电池和铅酸蓄电池等。
2. 电解：电解是利用外加电势差使物质在电解质中发生氧化还原反应的过程。
电解被广泛用于金属电镀、电解制氢等工业和科学实验中。
3. 电镀：电镀是一种利用电解的方法在金属表面形成一层金属镀层的技术。
在电解槽中，将带有金属离子的溶液作为电解质，通过外加电势差使金属离子还原成金属，形成均匀的镀层。
四、总结氧化还原反应是化学反应中重要的一类反应类型，在许多化学和物理过程中起着重要作用。
电化学反应作为氧化还原反应的一种特殊应用，不仅广泛应用于电池、电解和电镀等领域，而且在能源存储和环境保护等方面也具有重要意义。
深入理解氧化还原反应与电化学反应的原理和特点，对于我们更好地理解和应用化学知识具有重要意义。
通过本文的介绍，希望读者们能够对氧化还原反应及其与电化学反应的关系有更深入的理解，并能够在实际应用中加以运用。
氧化还原反应与电化学
氧化还原反应与电化学氧化还原反应与电化学是化学领域中两个重要的概念。
氧化还原反应是指化学物质中电荷的转移过程，而电化学则是研究电荷转移与化学反应之间的关系。
本文将从氧化还原反应与电化学的基本概念、应用领域以及相关实验方法等方面进行论述。
1. 氧化还原反应的基本概念氧化还原反应是指化学物质中电子的转移过程，具体表现为电荷发生变化，从而形成氧化反应和还原反应两个互为逆反应的部分。
在氧化反应中，物质失去电子，电子从反应物转移到产物上，因此电荷数增多；而在还原反应中，则相反，物质获得电子，导致电荷数减少。
2. 电化学的基本概念电化学研究的是电荷转移与化学反应之间的关系。
其中包括两个核心概念，即电位和电流。
电位是指物质对电子的亲和力，反映物质参与氧化还原反应的能力。
而电流则是指电荷在电解质中流动的过程，它可以通过导体进行传递，导体的外部接入电源或外接电子接收体，使电流产生。
3. 氧化还原反应与电化学的应用领域氧化还原反应和电化学在许多领域具有广泛的应用。
例如，电池就是利用氧化还原反应产生电能的装置。
在电解池中，电流通过电解质溶液，使得阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，从而实现物质的电荷转移。
此外，电镀、蓄电池、腐蚀等都与氧化还原反应和电化学密切相关。
4. 与电化学相关的实验方法为了研究氧化还原反应和电化学，科学家们开发出许多实验方法。
例如，电化学分析方法是利用电位和电流对化学物质进行定量分析。
常见的电化学实验方法包括循环伏安法、阳极极化曲线法、电化学阻抗谱法等。
这些方法通过测量电位和电流的变化，可得到氧化还原反应 kin 及电极电荷转移过程的信息。
总结：氧化还原反应与电化学是化学领域中的重要概念。
通过分析氧化还原反应和电化学的基本概念，了解其应用领域，以及电化学实验方法等内容，我们可以更深入地理解电子转移过程和电荷传递的原理。
这对于研究和应用电化学都具有重要意义。
氧化还原反应与电化学
氧化还原反应与电化学在化学领域中，氧化还原反应是一种重要的反应类型，也是电化学研究的基础。
本文将探讨氧化还原反应与电化学之间的联系，阐述其在化学领域中的重要性。
一、氧化还原反应的基本概念和特点1.1 氧化还原反应的定义和原理氧化还原反应是指化学反应中发生的电荷转移过程，其中一个物种失去电子被氧化而另一个物种获得电子被还原的过程。
在这个过程中，原子、离子和分子之间的价电子数量会发生变化。
1.2 氧化还原反应的基本特征氧化还原反应具有以下基本特征：- 电子转移：在氧化还原反应中，电子从一个物种转移到另一个物种。
- 价电子数变化：反应中存在物质的氧化和还原两个过程，其中一个物质的氧化态数增加，而另一个物质的氧化态数减少。
- 氧化剂和还原剂：反应中起氧化作用的物质被称为氧化剂，而起还原作用的物质被称为还原剂。
二、氧化还原反应与电化学的关系2.1 电化学基础知识电化学研究了电荷转移与化学反应之间的关系。
在电化学中，我们通过测量电流和电位的变化来研究氧化还原反应。
这一领域的核心是电解和电池。
2.2 电解过程电解是指在外加电势的作用下，将电解质溶液或熔融电解质通过电解发生氧化还原反应的过程。
在电解过程中，正电荷离子迁移到负极，而负电荷离子则迁移到阳极。
2.3 电池反应电池是一种将化学能转化为电能的装置。
它基于氧化还原反应，通过将两个半反应分隔在不同的电极中，产生电流。
在电池中，氧化反应和还原反应相互对应，形成闭合的电路。
三、氧化还原反应与实际应用氧化还原反应在许多实际应用中发挥着重要作用。
以下是一些例子：3.1 腐蚀和防腐氧化还原反应是金属腐蚀的基本原理。
金属与氧气或水接触时，发生氧化反应，并失去电子。
这导致金属的腐蚀。
防腐是通过控制氧化还原反应来保护金属表面，延长其使用寿命。
3.2 电解水制氢电解水是一种常见的制氢方法。
在电解水过程中，水分子发生氧化还原反应，水分子中的氢原子被氧化，形成氧气；水分子中的氧原子被还原，形成氢气。
氧化还原反应与电化学
氧化还原反应与电化学氧化还原反应是化学中最基本的反应类型之一，其与电化学的关系密不可分。
本文将探讨氧化还原反应与电化学之间的联系，并介绍其在实际应用中的意义。
一、氧化还原反应的基本概念氧化还原反应是指物质中电子的转移过程，其中一种物质被氧化（失去电子），另一种物质被还原（获得电子）。
在氧化还原反应中，氧化剂接受电子而被还原，还原剂失去电子而被氧化。
二、氧化还原反应的判别方法为了判断一个反应是否为氧化还原反应，我们可以根据以下几点进行分析：1. 电荷变化：氧化反应中，氧化剂的电荷减少，还原剂的电荷增加。
2. 氧化态的改变：化学物质的氧化态改变可以作为氧化还原反应的标志。
三、电化学的基本概念电化学是研究电与化学反应之间相互转化的科学，主要包括电解和电池两个方面。
1. 电解：将电能转化为化学能的过程称为电解。
电解涉及到正负电极、电解质和电解液等因素。
2. 电池：将化学能转化为电能的装置称为电池。
电池由两个半电池组成，每个半电池都包含一个电解质和一个电极。
四、氧化还原反应与电化学的联系氧化还原反应与电化学密切相关，电子的转移正是氧化还原反应中的核心过程。
氧化剂与还原剂之间的电子转移导致了电流的流动。
1. 电解过程中的氧化还原反应：在电解中，当外加电压大于一定值时，电解液中的化学物质发生氧化还原反应，从而实现电流的通过。
2. 电池中的氧化还原反应：在电池中，化学反应导致了电子的转移和电势的变化。
正极发生氧化反应，负极发生还原反应，电子在电解质中流动，产生了电势差。
五、氧化还原反应与电化学的应用氧化还原反应与电化学在各个领域中都有重要的应用，下面简要介绍其中几个方面：1. 电解产生金属：通过电解可以将金属离子还原为金属，实现金属的提取和纯化。
2. 电池的应用：电池作为一种便携式的能源装置，广泛应用于生活中的电子产品、交通工具和能源储备等方面。
3. 化学分析：电化学分析技术可以用于测定物质的含量、离子浓度和pH值等参数，具有快速、准确、灵敏的特点。
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物 放电,放电的是H+离
3. 复杂负离子时不能
子,得到H2。
放电,是OH-放电,得到O2
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用石墨做电极电解CuCl2溶液
阳极反应:
2Cl- = Cl2 + 2e–
阴极反应:
Cu2++ 2e– = Cu
用石墨做电极电解Na2SO4溶液
阳极反应: 4OH– = 2H2O + O2+ 4e– 阴极反应: 2H+ + 2e– = H2
Fe2+ (aq) + 2 e–
阴极 2 H+ (aq) + 2 e–
H2
(2) 吸氧腐蚀
阳极 Fe
Fe2+ (aq) + 2e–
阴极 O2 + 2H2O (l) + 4e– 4OH–
Fe2+ OH- Fe(OH)2 O2 Fe(OH)3 - H2O Fe2O3
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(3) 差异充气腐蚀 是由于水中不同深度氧的浓度差别造成的 a 氧分压大，为阴极。 b 氧分压小，为阳极。 上段生锈，下段蚀坑。
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1. 金属的化学腐蚀 金属材料与干燥气体或非电解质反应而引起的破坏
(1) 钢铁的高温氧化 (2) 钢的脱碳 (3) 氢脆 (4) 高温硫化 (5) 铸铁的肿胀
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2. 电化学腐蚀
由于电化学作用所引起的腐蚀 (构成腐蚀电池)
(1) 析氢腐蚀 (酸性介质)
阳极 Fe
電解拋光機制示意圖
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金属制品为阳极，金属钝化与金属溶解交替进行 金属表面上凸起部分钝化的稳定性低于凹陷部分，溶 解速率较高，对金属制品表面起整平与出光的作用 不同金属电抛光需要特定成分的电解液中和工艺条件 电抛光理论仍然是不够成熟的。
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(3) 电解加工
基于电解过程中的阳极溶解原理并借助于成型的阴极，将工件按一定形状和 尺寸加工成型的一种工艺方法，称为电解加工。
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阴极
阴极
阳极
阳极
加工前
加工后
➢随着工具相对工件不断跟进，工件金属不断被电解，电解产物不
断被电解液冲走，最终两极间各处的间隙趋于一致，工件表面形
成与工具工作面基本相似的形状。
➢对于难加工材料、形状复杂或薄壁零件的加工具有显著优势。
➢炮管膛线，叶片，整体叶轮，模具，异型孔及异型零件，倒角和
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(2) 极化产生的原因
① 浓差极化
由于电极表面附近和溶液深处的离子浓度差异引 起的极化 (次要因素)
结果： 阴 ↓, 阳 ↑, 进而 E反↑
② 电化学极化
由于电化学反应阻力引起的极化 (主要因素)
结果： 阴 ↓, 阳 ↑, 进而 E反↑
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以H+放电为例： H+(本体溶液）→ H+（电极表面）
√ H+（电极表面）+e– → H (并吸附在电极表面上） √ H → H2 (吸氢气离开电极表面）
结果： 阴 ↓, 阳 ↑, 进而 E反↑
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(3) 超电势 (ŋ)
阳极超电势 (ŋ阳)
阳(析) = 阳(平) + ŋ阳
阴极超电势 (ŋ阴)
阴(析) = 阴(平) – ŋ阴
电极
阴 极 (还原)
阳 极 (氧化)
反应物质 金属离子或 H+离子
金属或负离子
1. 电极电势大于Al
1. 除Pt、Au外， 金属做阳极时，金属失
电 的金属离子放电，析 电子发生溶解
出相应金属;
解
2. 惰性电极简单负离
产
2. 电极电势小于等 于Al的金属离子不
子如S2- 、 I- 、Br-、 Cl等放电得到相应单质
用金属镍做电极电解NiSO4溶液
阳极反应: Ni = Ni2+ + 2e– 阴极反应: Ni2+ + 2e– = Ni
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电镀原理
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5. 电解的应用
(1) 电镀 (2) 电抛光 (3) 电解加工 (4) 阳极氧化
金属做阳极，发生溶解
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(1) 电镀
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(2) 电抛光
E理 =1.23 V E实 =1.7 V
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1.7 V 3
(1) 理论分解电压(E分(理)) 克服理论反电动势所需电压
(2) 实际分解电压(E分(实)) 使电解反应得以顺利进行所需最低电压
(3) 超电压 (E超) E超 = E分(实) – E分(理)
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3. 极化与超电势
(1) 极化 极化：析出电势偏离平衡电势的现象 超电势 (η)：偏离的部分
Pt(+)
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O2/OH- = 0.401 + (0.059/4)lg[1/(0.1)4] = 0.46 V H+/H2 = 0 + (0.059/2)lg[(10-13)2/1] = - 0.77 V E反 = 正 - 负 = 0.46 – (-0.77) = 1.23 V
电解水时电解电流 随外加电压的变化
金属析出的超电势较小，气体较大。
电解池：极化使 E反↑ 原电池：极化使 E↓
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4. 电解产物的判断规律
(1) 原则： 阴极— 还原反应 — 析出电势较高的氧化态物质 阳极— 氧化反应 — 析出电势较低的还原态物质
阳 小 还 同学！
对象：溶质、溶剂、电极等
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(2) 放电一般规律
品及工艺品等。
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三、金属腐蚀与防护
金属的腐蚀：在使用过程中，由于受周围环境的影响， 发生化学或电化学作用，而引起金属材料损坏的现象
发达国家每年因金属腐蚀而造成的经济损失约占其国民生产总 值3.5％～4.2％，超过每年各项大灾（火灾、风灾及地震等） 损失的总和。
在中国,由于金属腐蚀造成的经济损失每年高达300亿元以 上,占国民生产总值的4%。
去毛刺等加工。
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(4) 阳极氧化
铅板作阴极，金属为阳极，形成一层氧化膜。 应用最广的是铝和铝合金的阳极氧化
阳极反应：
2Al + 6OH– = Al 2O3 + 6e– + 3H2O (主)
4OH– = 2H2O + 4e– + O2
(次)
阴极反应： 2H+ + 2e– = H2
应用：建筑材料，太阳能集热装置，仪表外壳，装饰
第三节 电解与金属腐蚀、防护
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2. 分解电压 (E分)
例：Pt为电极电解 0.1mol·L-1的NaOH溶液 阴极
2H+ (aq) + 2e– = H2 (g)
阳极
4OH–(aq) = O2 (g) + 2H2O (l) + 4e–
内部电池—反电池
(-)Pt, H2 (pӨ)|H+(1×10-13 mol·L-1) ||OH- (0.1 mol·L-1)|O2 (pӨ),