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电化学的了解 摘要：我们生活中无处不存在着化学反应，电化学所涉及的方面也特别地广泛。电化学是研究电与化学反应相互关系的科学，包括合成电化学、量子电化学、半导体电化学、有机导体电化学、光谱电化学、生物电化学等。两种有关于电化学的反应装置：原电池和电解池。原电池是将化学能转化为电能的反应装置，电解池是将电能转化为化学能的反应装置。生活中由于原电池的原理发生的金属腐蚀特别多，随着发展不断有很好的金属的防护方法。电解在生活、科技上都有自己相对应的应用。 关键词：电化学 原电池 电解池 腐蚀 防护 对电化学的了解 在现代社会中，电化学的应用充斥着我们生活中的方方面面。比如我们日常用的手机上的锂电池、塑料表面镀金属、电氧化处理污水、保护金属等。生活中的一些小现象也也在展现着电化学的魅力，如钢铁生锈等。电化学在化工、冶金、机械、电子、航空、航天、轻工、仪表、医学、材料、能源、金属腐蚀与防护、环境科学、等科技领域得到了广泛的应用。生活处处存在化学，生活离不开化学。 电化学是研究电与化学反应相互关系的科学。电化学包括合成电化学、量子电化学、半导体电化学、有机导体电化学、光谱电化学、生物电化学等。电化学的应用总体可分为以下几种：（1）在电解工业方面的应用；（2）机械工业在电镀、电抛光、电泳涂漆等来完成部件的表面的精整，是的表面更有可观性，或者是更加耐腐蚀、耐研磨等；（3）在环境保护中电渗析的方法可以出去氯离子、铬离子等离子或物质所造成的环境污染；（4）可以做成化学电源；（5）大部分有关于电化学的金属的防腐蚀问题；（6）许多生命现象也是由于电化学的原理；（7）应用电化学原理发展起来的各种电化学分析法已成为实验室和工业控制的不可缺少的手段。 作为学生我们最了解的两种关于电化学的装置是原电池和电解池。 原电池由两个半电池（每个半电池都由电极板和相应的电解质溶液组成），盐桥和导线三部分组成。原电池借助氧化还原反应直接产生电流的装置，即将化学能转化成电能的装置。原电池中的每个半电池都有高氧化数的氧化态物质和低氧化数的还原态物质，氧化态物质与还原态物质组成氧化还原电对，产生电势差，从而使电子的流动，产生电流。在原电池中负极进行的是氧化反应，在正极进行的是还原反应，两极进行的总反应叫电池反应。在原电池中，外电路为电子导电，电解质溶液中离子导电。原电池中的盐桥的作用是用来消除电池中液体接界电势的一种装置。该如何判断原电池，首先向分析有无外接电路有外接电源的是电解池，无外接电源的可能是原电池；然后依据电解池形成的条件（条件：将两种活泼性不同的金属或者一种金属与石墨等惰性电极插入电解液中。之后用导线连接后插入电解质溶液中，形成闭合回路。最重要是要电极材料和电解质溶液、盐桥这些结构所构成的装置所发生的反应为氧化还原反应）分析判断。看电极上的导体是不是存在金属活泼性的差异，即氧化性能的不同；看电解质溶液，两极是否浸入在电解质溶液当中；看回路是不是闭合回路，确保为闭合回路，才能保证电子流通，电流的产生；看反应是不是氧化还原反应。当装置为多池连接无外加电源的时候，要特别小心，容易将原电池与电解池混淆，两极活泼性能差别最大的一个池就是原电池，其它的即为电解池，原电池产生的电流作为电解池的外加电源，实现原电池与电解池的反应的进行。 日常生活中金属的电化学腐蚀就是由于金属放在水溶液或潮湿的空气当中，金属表面形成微小原电池原电池。阳极发生氧化反应，是阳极溶解；阴极发生还原反应，一般只起传递电子的作用。微原电池形成的原因主要是由于金属表面吸附了空气中的水分，形成了一层水膜，空气中的CO2、SO2、NO2等溶解在水膜中，形成电解质溶液。金属一般不纯，就能构成原电池的两极。金属的电化学腐蚀是最为广泛的一种腐蚀方式，所以在日常生活中我们都能看到，例如金属纱窗上的锈迹、金属输水管道表面的锈迹等。由于电解质溶液的PH值不同，电化学腐蚀可分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。酸性较强是表现为析氢腐蚀，酸性较弱时表现为吸氧腐蚀。由于自然的种种条件以及物质本身能够发生氧化还原反应，不得不对金属进行一定的防护，方法有合金化法，合金能提高电极电势，减少电极活性，从而使金属的稳定性大大提高；保护膜法，在金属表面电沉积金属保护膜或者是覆盖非金属材料涂层等；腐蚀剂法；电化学保护法，外加阳极把被保护的金属作为阴极保护起来，可以是外加电源的方法，也可以是牺牲阳极保护法。 电解池与原电池相反，电解池是需要外加电源，通过电解质溶液而引起氧化还原反应，从而将电能转化成化学能的一种装置。发生电解反应的条件为：连接直流电电源；电解池阴极与外电源负极相连，电解池的阳极与外电源正极相连；电解池两极处在电解质溶液中；两电极形成闭合回路。不同于原电池，在电解池的两极反应中，电解池的阴极一定不参与反应，不一定是惰性电极，电解池的阳极不一定参与反应，也不一定是惰性电极。电解池阳极反应为若为金属电极，则电极失去电子，若为惰性电极，则溶液中阴离子失去电子。电解池的阴极反应为溶液中的离子得到电子。在很多方面都有电解的应用，有电镀、电抛光（电抛光是金属表面精加工的方法之一）、电解加工（电解加工原理电抛光相同，它也是利用阳极溶解将工件加工成型）、金属的电解精炼、含金属离子废水的回收以及阳极氧化（阳极氧化所得的氧化膜与金属牢固结合，且厚度均匀，可大大地提高金属的耐腐蚀性和耐磨性，并可提高金属表面的电阻和热绝缘性）等。 对于电化学的了解，原电池和电解池在生活中的常见的现象和在保护或科技中的应用相当地广泛。我们要加深对于电化学的理解，这样更能够理解生活中一些不理解的现象。 参考文献 [1] 百度百科. [2] 强亮生，徐崇全；《工科大学化学》（第二版）；高等教育出版社；第五章 氧化还原 本文来源：https://www.dywdw.cn/39c948d4f405cc1755270722192e453610665b12.html
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2023-05-02
