第一篇：淺談應(yīng)用電化學(xué)與生活中的化學(xué)

淺談應(yīng)用電化學(xué)與生活中的化學(xué)

電化學(xué)是研究電和化學(xué)反應(yīng)之間的相互作用。電化學(xué)技術(shù)成果與人類的生活和生產(chǎn)實(shí)際密切相關(guān),如化學(xué)電池、腐蝕保護(hù)、表面精飾、金屬精煉、電化學(xué)傳感器等等，同時(shí)也應(yīng)用于電解合成、環(huán)境治理、人造器官、生物電池、心腦電圖、信息傳遞等方面。它的發(fā)展推動(dòng)了世界科學(xué)的進(jìn)步，促進(jìn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)解決人類社會(huì)面臨的能源、交通、材料、環(huán)保、信息、生命等問題已經(jīng)作出并正在作出巨大的貢獻(xiàn)。

下面簡單介紹幾種應(yīng)用電化學(xué)在生活中的應(yīng)用：

一、金屬腐蝕防護(hù)

金屬腐蝕在生活中十分常見，全世界每年因腐蝕而造成的金屬損失相當(dāng)于全世界金屬產(chǎn)量的1/4以上，我國因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)200億以上。因此金屬腐蝕防護(hù)研究具有很高的現(xiàn)實(shí)意義。

由于絕大部分的金屬腐蝕都是電化學(xué)腐蝕，因此，電化學(xué)方法在金屬防護(hù)上有極大的應(yīng)用。

常用的防腐蝕方法有調(diào)節(jié)PH、陰極保護(hù)、陽極保護(hù)、金屬鈍化、金屬鍍層。

金屬的電化學(xué)腐蝕：若金屬與非電解介質(zhì)直接反應(yīng)而腐蝕稱為化學(xué)腐蝕。1：金屬與電解質(zhì)溶液(潮濕空氣，溶解有雜質(zhì)或污染物的水，海水)接觸。2：金屬/電解質(zhì)溶液界面可發(fā)生陽極氧化溶解過程。

3：若存在相應(yīng)的陰極還原反應(yīng)，就構(gòu)成了自發(fā)的原電池，持續(xù)放電而腐蝕。

金屬之所以受到腐蝕，是由于在金屬表面的區(qū)域之間存在著電極電勢差，即存在著電化學(xué)不均勻而造成的，各種不均勻性加速腐蝕，稱為局部腐蝕。

金屬腐蝕的防護(hù)：

1：金屬的化學(xué)鈍化(強(qiáng)氧化劑作用，在表面形成一層致密的氧化物膜)。2：選配設(shè)計(jì)合金，改善鈍化性能。

3：陰極保護(hù)(犧牲陽極，與直流電源的負(fù)極相連使成為陰極)。

4：陽極保護(hù)(與直流電源的正極相連，使處于f-pH圖的鈍化區(qū)，陽極鈍化)。5：鍍層(耐腐蝕金屬，油漆，搪瓷，塑料，橡膠等)。6：緩蝕劑

a：在介質(zhì)中添加，無機(jī)鹽類，氧化劑，有機(jī)物，減慢反應(yīng)速度，加大極化。

b：生成膠體粒子，生成難溶性沉淀，發(fā)生鈍化，有機(jī)分子吸附，從而覆蓋電極表面，妨礙反應(yīng)進(jìn)行，阻止或減緩金屬腐蝕。

二、化學(xué)電源 1：干電池

酸性鋅錳干電池：負(fù)極為鋅筒，正極為MnO2和活性炭混合物，電解質(zhì)溶液為NH4Cl和ZnCl2水溶液，加淀粉糊凝固，電極反應(yīng)為Zn氧化和MnO2還原。

堿性鋅錳干電池：負(fù)極為汞齊化的鋅粉，正極為MnO2粉和炭粉混合物裝在一個(gè)鋼殼內(nèi)，電解質(zhì)溶液為KOH水溶液。2：蓄電池

鋰電池：質(zhì)量輕，Li/Li+標(biāo)準(zhǔn)電極電勢最負(fù)，導(dǎo)電性和機(jī)械性能都很好。

以金屬鋰或鋰合金作為負(fù)極，無機(jī)物或有機(jī)材料做正極如鋰|二硫化鉬，鋰|釩氧化物，鋰|二氧化錳，有機(jī)聚合物或?qū)щ姼叻肿幼髡龢O。

3：燃料電池：是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。a：燃料電池中的燃料和氧化劑都是由外部供給，理論上電池的電極不消耗。b：只要連續(xù)供給燃料和氧化劑，電池就可以連續(xù)對(duì)外放電。c：燃料電池所發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)實(shí)質(zhì)上就是燃料的燃燒反應(yīng)。d：燃料的供給可分為直接式和間接式燃料電池。

燃料電池以其高效率、低能耗、低污染，在許多領(lǐng)域都有了較好的應(yīng)用前景。燃料電池手機(jī)、燃料電池汽車、燃料電池筆記本電腦等新型產(chǎn)品都已經(jīng)有了較好的研究成果。燃料電池已經(jīng)深入到我們的生活，可以預(yù)見到，不久的將來，燃料電池將以其種種優(yōu)勢，成為生活中不可或缺的清潔能源。

燃料電池作為新型燃料電池，具有以下優(yōu)勢：

1：能量轉(zhuǎn)化效率高：不經(jīng)過燃燒，直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，不受卡諾循環(huán)節(jié)制，效率可達(dá)45%~60%，而火力發(fā)電站和核電站只有30%~40%。

2：對(duì)環(huán)境污染?。簺]有硫氧化物和氮氧化物的排放，也降低了二氧化碳的排放，噪音排放也因無機(jī)械振動(dòng)而降低。

3：燃料使用范圍廣，電池負(fù)荷反應(yīng)快，響應(yīng)高等優(yōu)點(diǎn)。

三、有機(jī)物的電解合成 醫(yī)藥品、農(nóng)藥、香料等精細(xì)化學(xué)品，采用電解合成，相對(duì)于傳統(tǒng)的有機(jī)合成和發(fā)酵合成，有許多優(yōu)勢。

有機(jī)電合成方法可以在溫和的條件下，制取許多精細(xì)化學(xué)品。用電子代替高污染的氧化劑與還原劑，是一種對(duì)環(huán)境友好的潔凈合成。且反應(yīng)電流電壓可調(diào)，反應(yīng)易控制。

1：可以免于使用有毒或危險(xiǎn)的試劑，而且電子是最清潔的反應(yīng)劑，在反應(yīng)體系中除了原料和生成物外，通常不再含其他反應(yīng)試劑，因此所得到的產(chǎn)物容易分離和提純，產(chǎn)品純度高，環(huán)境污染小。

2：可以通過改變電極電勢制備不同的有機(jī)產(chǎn)品，具有高度的選擇性，副反應(yīng)少。3：對(duì)于使用化學(xué)方法難以合成，或者熱力學(xué)上非自發(fā)的反應(yīng)也可以進(jìn)行。

4：電合成反應(yīng)一般在常溫常壓下就可進(jìn)行，與化學(xué)法相比，無需加熱和加壓設(shè)備。5：有些電化學(xué)反應(yīng)體系，電反而可能成為化學(xué)品生產(chǎn)的副產(chǎn)物，從而減低電能的消耗。6：反應(yīng)的裝置具有通用性，同一電解合成槽可用于多種合成反應(yīng)。7：可以通過調(diào)節(jié)超電勢控制反應(yīng)速率，甚至可以隨時(shí)終止或啟動(dòng)反應(yīng)。8：電能直接轉(zhuǎn)換化學(xué)能效率高。

電解合成由于其易于控制、對(duì)環(huán)境污染小、可在常溫常壓下進(jìn)行等優(yōu)勢，具有良好的應(yīng)用前景。但由于有消耗大量電能、占用廠房面積大、電極制造困難、電極易受污染易被腐蝕等缺點(diǎn)，限制了其應(yīng)用前景。現(xiàn)階段，國內(nèi)外電解合成精細(xì)化學(xué)品的研究極為活躍，研究成果眾多。

四、電化學(xué)其他應(yīng)用和研發(fā) 1：電解和電鍍。

2：金屬電化學(xué)加工：金屬的提煉，電溶解與電沉積，成型和表面性能加工，微建造。3：電極的修飾：物理覆蓋，吸附或鍵合一些有機(jī)物或無機(jī)物，使溶液不與電極直接接觸，阻止一些電極過程發(fā)生，促進(jìn)另一些電極過程發(fā)生，實(shí)現(xiàn)選擇性或催化等功能。

4：電活性聚合物：電子導(dǎo)電聚合物離域的p鍵共軛高分子體系，氧化還原聚合物含有電活性基團(tuán)，之間可進(jìn)行電子交換。

5：生物電化學(xué)：生物膜，生物電，生物能學(xué)。6：光電化學(xué)：太陽能電池，光電催化。a：光照射電極，產(chǎn)生電。

b：溶液，如染料，官能團(tuán)光激發(fā)。7：選擇性電極和膜電極。

在物理化學(xué)的眾多分支中，電化學(xué)是唯一以大工業(yè)為基礎(chǔ)的學(xué)科。它的應(yīng)用主要有：電解工業(yè)，其中的氯堿工業(yè)是僅次于合成氨和硫酸的無機(jī)物基礎(chǔ)工業(yè)；金屬冶煉工業(yè)，鋁、鈉等輕金屬的冶煉，銅、鋅等的精煉都用的是電解法；機(jī)械工業(yè)使用電鍍、電拋光、電泳涂漆等來完成部件的表面精整；環(huán)境保護(hù)可用電滲析的方法除去氰離子、鉻離子等污染物；化學(xué)電源；金屬的腐蝕防護(hù)問題；生物技術(shù)，許多生命現(xiàn)象如肌肉運(yùn)動(dòng)、神經(jīng)的信息傳遞都涉及到電化學(xué)機(jī)理。應(yīng)用電化學(xué)原理發(fā)展起來的各種電化學(xué)分析法已成為實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)監(jiān)控的不可缺少的手段。

應(yīng)用電化學(xué)是將有關(guān)的電化學(xué)原理應(yīng)用于與實(shí)際生產(chǎn)過程相關(guān)的領(lǐng)域，其任務(wù)是多種多樣的，其中重要的有：電化學(xué)新能源體系的開發(fā)和利用，金屬的表面精飾，電化學(xué)腐蝕和防腐，電化學(xué)傳感器的開發(fā)以及無機(jī)、有機(jī)化合物的電解合成等。在電化學(xué)合成領(lǐng)域，許多傳統(tǒng)的化學(xué)方法在很短時(shí)間內(nèi)已被電化學(xué)方法所取代，而且，電化學(xué)方法已成為生產(chǎn)氯氣、某些過氧化物等氧化劑和鈉、鈷、鎂等金屬的惟一方法?？梢哉f應(yīng)用電化學(xué)在國民經(jīng)濟(jì)中的作用正日益加強(qiáng)。目前電化學(xué)研究正在尋找新的應(yīng)用領(lǐng)域，電化學(xué)可能在未來的動(dòng)力工程中起重要作用。要實(shí)現(xiàn)這些設(shè)想，就需要我們掌握電化學(xué)理論和方法，并應(yīng)用于實(shí)際中，為電化學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展做出進(jìn)一步的貢獻(xiàn)。

總之，應(yīng)用電化學(xué)與我們的生活息息相關(guān)。

第二篇：電化學(xué)與生活

電化學(xué)與生活

（哈爾濱工業(yè)大學(xué)能源學(xué)院）

摘要：電化學(xué)作為化學(xué)學(xué)科中對(duì)社會(huì)影響極為廣泛的一部分是一個(gè)極為重要的學(xué)科。本文主要簡單介紹了電化學(xué)對(duì)人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活方面的影響和電化學(xué)的相關(guān)原理，并對(duì)原電池和電解池等電化學(xué)典型案例進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和原理介紹。同時(shí)將電化學(xué)在生活中的具體問題進(jìn)行了分析，并找出了電化學(xué)與人類社會(huì)發(fā)展之間密不可分的聯(lián)系。

關(guān)鍵詞：電化學(xué)，電解池，原電池，氧化還原反應(yīng)，金屬腐蝕，電子轉(zhuǎn)移

一、引言

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為主的學(xué)科，但同時(shí)也是用途十分廣泛的一門學(xué)科，它說涵蓋的內(nèi)容涉及到了人類發(fā)展的各個(gè)方面，從社會(huì)到生活，從學(xué)習(xí)到工作，從學(xué)校到工廠，化學(xué)的影子無處不在。化學(xué)學(xué)科的具體分類分為無機(jī)化學(xué)，有機(jī)化學(xué)，物理化學(xué)，分析化學(xué)，高分子化學(xué)，核化學(xué)和生物化學(xué)等。而本文將要討論的電化學(xué)就是隸屬于物理化學(xué)科目下的具體學(xué)科。

電化學(xué)是研究電和化學(xué)反應(yīng)相互關(guān)系的科學(xué)。電和化學(xué)反應(yīng)相互作用可通過電池來完成，也可利用高壓靜電放電來實(shí)現(xiàn)（如氧通過無聲放電管轉(zhuǎn)變?yōu)槌粞酰呓y(tǒng)稱電化學(xué)，后者為電化學(xué)的一個(gè)分支，稱放電化學(xué)。電化學(xué)是研究兩類導(dǎo)體形成的帶電界面現(xiàn)象及其上所發(fā)生的變化的科學(xué)。如今已形成了合成電化學(xué)、量子電化學(xué)、半導(dǎo)體電化學(xué)、有機(jī)導(dǎo)體電化學(xué)、光譜電化學(xué)、生物電化學(xué)等多個(gè)分支。電化學(xué)在化工、冶金、機(jī)械、電子、航空、航天、輕工、儀表、醫(yī)學(xué)、材料、能源、金屬腐蝕與防護(hù)、環(huán)境科學(xué)等科技領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前世界上十分關(guān)注的研究課題, 如能源、材料、環(huán)境保護(hù)、生命科學(xué)等等都與電化學(xué)以各種各樣的方式關(guān)聯(lián)在一起。

二、電化學(xué)的相關(guān)原理

電化學(xué)基本原理就是我們在高中時(shí)再熟悉不過的氧化還原反應(yīng)，通過兩種物質(zhì)或在經(jīng)過中間物質(zhì)的電子轉(zhuǎn)移來實(shí)現(xiàn)電解或發(fā)電等相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)。電化學(xué)反應(yīng)主要包括電解池反應(yīng)和原電池反應(yīng)。

1.原電池反應(yīng)

原電池是主要是利用兩個(gè)電極之間金屬活動(dòng)性的不同，產(chǎn)生電勢差，從而使電子的流動(dòng)，產(chǎn)生電流。多數(shù)原電池的反應(yīng)是不可逆的，即是只能將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，而不能像蓄電池那樣將電能與化學(xué)能相互轉(zhuǎn)化。其中在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，即失去電子的反應(yīng)；正極發(fā)生還原反應(yīng)，即得到相應(yīng)電子的反應(yīng)。

原電池的發(fā)明歷史可追溯到18世紀(jì)末期，當(dāng)時(shí)意大利生物學(xué)家伽伐尼正在進(jìn)行著名的青蛙實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用金屬手術(shù)刀接觸蛙腿時(shí)，發(fā)現(xiàn)蛙腿會(huì)抽搐。大名鼎鼎的伏打認(rèn)為這是金屬與蛙腿組織液（電解質(zhì)溶液）之間產(chǎn)生的電流刺激造成的。1800年，伏打據(jù)此設(shè)計(jì)出了現(xiàn)在被稱為伏打電堆的裝置，鋅為負(fù)極，銀為正極，用鹽水作電解質(zhì)溶液。1836年，丹尼爾發(fā)明了世界上第一個(gè)實(shí)用電池，并用于早期鐵路信號(hào)燈。

原電池主要由三部分組成，分別是兩個(gè)半電池，鹽橋和導(dǎo)線。其中兩個(gè)半電池上的一般是兩種金屬活動(dòng)性相差較大的金屬，而鉛蓄電池和燃料電池等原電池的兩極則是由化合物或燃料氣體組成的，它們也是通過相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)來確保電子的定向轉(zhuǎn)移的。構(gòu)成原電池時(shí)，將這兩種金屬極板浸泡在相應(yīng)的電解質(zhì)溶液中，在電解質(zhì)外兩種金屬極板通過導(dǎo)線相連接，以此來保證電子在原電池中的通常運(yùn)行。

以我們在學(xué)校中最常見到的銅鋅原電池為例，它就是以鋅電極作為負(fù)極，銅電極作為陽極。將兩塊電極分別放在裝有硫酸鋅溶液和硫酸銅溶液兩個(gè)燒杯中，由于鋅的活動(dòng)性遠(yuǎn)強(qiáng)于銅，所以鋅極就是該原電池的負(fù)極，銅極就是原電池的正極，在在兩個(gè)燒杯之間用裝有氯化鉀的鹽橋來進(jìn)行電子轉(zhuǎn)移時(shí)的平衡。2.電解池反應(yīng)

使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極上引起氧化還原反應(yīng)的過程叫做電解。把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置叫做電解池或電解槽。電解池的陰極就是與電源負(fù)極相連的電極；陽極就是與電源正極相連的電極。

電解池反應(yīng)與原電池反應(yīng)的原理正好相反，一個(gè)是由化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，另一個(gè)是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能。具體的應(yīng)用有電解飽和食鹽水來制取氯氣、氫氣以及氫氧化鈉，電鍍應(yīng)用，金屬防護(hù)以及冶煉金屬等用途。其中電解飽和食鹽水又被稱為氯堿工業(yè)，在工業(yè)生產(chǎn)上有著很廣泛的用途，可以用來進(jìn)行較為純凈的氫氣和氯氣的制取。電鍍則是被廣泛應(yīng)用與汽車、船舶以及大部分精密儀器的制造行業(yè)。金屬防護(hù)則是通過在要防護(hù)的表面嵌入活性較強(qiáng)的金屬塊來參與氧化還原反應(yīng)來代替保護(hù)金屬進(jìn)行腐蝕。而電解池反應(yīng)在冶煉金屬上的應(yīng)用則是體現(xiàn)在電解熔融活潑金屬氧化物，如三氧化二鋁等氧化物。

3.電化學(xué)腐蝕

金屬表面由于外界介質(zhì)的化學(xué)或電化學(xué)作用而造成的變質(zhì)及損壞的現(xiàn)象或過程稱為腐蝕。介質(zhì)中被還原物質(zhì)的粒子在與金屬表面碰撞時(shí)取得金屬原子的價(jià)電子而被還原，與失去價(jià)電子的被氧化的金屬“就地”形成腐蝕產(chǎn)物覆蓋在金屬表面上，這樣一種腐蝕過程稱為化學(xué)腐蝕。由于金屬是電子的良導(dǎo)體，如果介質(zhì)是離子導(dǎo)體的話，金屬被氧化與介質(zhì)中被還原的物質(zhì)獲得電子這兩個(gè)過程可以同時(shí)在金屬表面的不同部位進(jìn)行。金屬被氧化成為正價(jià)離子（包括配合離子）進(jìn)入介質(zhì)或成為難溶化合物（一般是金屬的氧化物或含水氧化物或金屬鹽）留在金屬表面。這個(gè)過程是一個(gè)電極反應(yīng)過程，叫做陽極反應(yīng)過程。被氧化的金屬所失去的電子通過作為電子良導(dǎo)體的金屬材料本身流向金屬表面的另一部位，在那里由介質(zhì)中被還原的物質(zhì)所接受，使它的價(jià)態(tài)降低，這是陰極反應(yīng)過程。在金屬腐蝕學(xué)中，習(xí)慣地把介質(zhì)中接受金屬材料中的電子而被還原的物質(zhì)叫做去極化劑。經(jīng)這種途徑進(jìn)行的腐蝕過程，稱為電化學(xué)腐蝕。在腐蝕作用中最為嚴(yán)重的是電化學(xué)腐蝕，它只有在介質(zhì)中是離子導(dǎo)體時(shí)才能發(fā)生。即便是純水，也具有離子導(dǎo)體的性質(zhì)。在水溶液中的腐蝕，最常見的去極化劑是溶于水中的氧(O2)。

二、電化學(xué)在生活中的應(yīng)用

首先，說一下電化學(xué)在我們?nèi)粘Ｉ钪械淖饔??；蛟S，平時(shí)人們沒有認(rèn)識(shí)到電化學(xué)在生活中的作用，但其實(shí)它們的影子無處不在。就以電鍍?yōu)槔婂兛梢栽黾游锲返墓鉂?，達(dá)到美觀的效果兼防止銹蝕，如餐具、汽機(jī)車的零件等?；蛑挥脕矸乐逛P蝕，如馬口鐵、鍍鋅的纜線繩索等。也可鍍硬鉻以提高表面硬度，增加耐磨耗性。

電鍍技術(shù)中，銅電沉積是近年內(nèi)工業(yè)界最重要的技術(shù)之一。目前，銅沉積層用在許多領(lǐng)域，如印刷電路板材料電解銅箔、超大規(guī)模集成電路里銅金屬化制程、印刷電路板穿孔電鍍與銅金屬凸塊制程等。銅金屬薄膜有許多沉積技術(shù)，如電鍍法、物理氣相沉積、雷射退火回流法以及化學(xué)氣相沉積法等。其中，電鍍法（電沉積銅）具有低成本、高產(chǎn)率、高質(zhì)量的銅膜、良好的孔洞填溝能力等，優(yōu)點(diǎn)最多。無電電鍍是沉積薄膜金屬層的另一種電化學(xué)方法。就是在無需外加電壓的情形下，把溶液中的金屬離子藉由自動(dòng)催化的化學(xué)反應(yīng)方式，沉積在固體表面上。這種反應(yīng)程序與電鍍極為類似，不同的是反應(yīng)發(fā)生時(shí)，電子傳遞并不經(jīng)由外部導(dǎo)線，而是藉由溶液中的物質(zhì)在固體表面上發(fā)生反應(yīng)的同時(shí)，直接進(jìn)行傳遞。

無電電鍍的基本原理，乃是利用與金屬離子與共同存在于鍍液中的還原劑，在固體表面上，藉由化學(xué)反應(yīng)將金屬離子還原成固態(tài)金屬，而逐層沉積于固體表面上。由于此氧化還原反應(yīng)僅在具有活性物質(zhì)的固態(tài)表面上發(fā)生，故無電電鍍的施行，并不會(huì)因?yàn)殄兗谋砻嫘螤睢⒋笮』蚴欠駥?dǎo)電等因素而受到限制。因此，若想要在非導(dǎo)體如硅晶圓或塑料等的表面上沉積金屬層，利用無電電鍍是一種兼具便利與效率的方法。

由此可見，電化學(xué)與我們的生活息息相關(guān)，為人類社會(huì)的發(fā)展提供了很多優(yōu)質(zhì)便利的方法，具有極其重要的意義。而我們當(dāng)代的大學(xué)生更應(yīng)該學(xué)好電化學(xué)，并努力將其應(yīng)用在以后的工作和生活中。

參考文獻(xiàn)

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第三篇：電化學(xué)在實(shí)際中的應(yīng)用

電化學(xué)在實(shí)際中的應(yīng)用

王斌 0809401046 摘要：本文介紹了電化學(xué)在物理化學(xué)中的地位，在實(shí)際中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：電化學(xué) 氰化金鉀

物理化學(xué)是大學(xué)里很重要的一門課，對(duì)于想考化學(xué)方向研究生的人來說，物理化學(xué)尤為重要。它的研究對(duì)象涵蓋范圍廣闊，是一門基礎(chǔ)課程，幾乎每個(gè)學(xué)?；瘜W(xué)方向的考研都要考物理化學(xué)，學(xué)好物理化學(xué)這門課是考研的必要條件。電化學(xué)是物理化學(xué)的一個(gè)重要組成部分，它不僅與無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)和化學(xué)工程等學(xué)科相關(guān)，還滲透到環(huán)境科學(xué)、能源科學(xué)、生物學(xué)和金屬工業(yè)等領(lǐng)域。在物理化學(xué)的眾多分支中，電化學(xué)是唯一以大工業(yè)為基礎(chǔ)的學(xué)科。

它的應(yīng)用分為以下幾個(gè)方面：1 電解工業(yè)，其中的氯堿工業(yè)是僅次于合成氨和硫酸的無機(jī)物基礎(chǔ)工業(yè)、耐綸66的中間單體己二腈是通過電解合成的；鋁、鈉等輕金屬的冶煉，銅、鋅等的精煉也都用的是電解法；2 機(jī)械工業(yè)要用電鍍、電拋光、電泳涂漆等來完成部件的表面精整；3 環(huán)境保護(hù)可用電滲析的方法除去氰離子、鉻離子等污染物；4化學(xué)電源；5金屬的防腐蝕問題，大部分金屬腐蝕是電化學(xué)腐蝕問題；6許多生命現(xiàn)象如肌肉運(yùn)動(dòng)、神經(jīng)的信息傳遞都涉及到電化學(xué)機(jī)理；7應(yīng)用電化學(xué)原理發(fā)展起來的各種電化學(xué)分析法已成為實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)監(jiān)控的不可缺少的手段。我想談?wù)勲娀瘜W(xué)合成方面的應(yīng)用，同時(shí)也借此加深對(duì)電化學(xué)的理解。

何謂電化學(xué)？電化學(xué)就是主要研究電能和化學(xué)能之間互相轉(zhuǎn)化以及轉(zhuǎn)化過程中相關(guān)規(guī)律的科學(xué)。我們物理化學(xué)書上涉及到的電化學(xué)知識(shí)，有三個(gè)方面，分別是：電解質(zhì)溶液；可逆電池的電動(dòng)勢及其應(yīng)用；電解與極化作用。這三個(gè)方面總結(jié)起來看，就是介紹的電解池與原電池的各個(gè)部分。電解質(zhì)溶液研究的是這兩個(gè)池的導(dǎo)電介質(zhì)，可逆電池的電動(dòng)勢及其應(yīng)用研究的是電池的電動(dòng)勢，電解與極化作用談?wù)摰氖请姌O極化作用和電解池的電解?？梢婋姵厥秦灤╇娀瘜W(xué)始終的關(guān)鍵概念。

電化學(xué)的應(yīng)用實(shí)際就是利用電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行電化學(xué)合成。如何使本來不能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)能夠進(jìn)行下去呢？較便捷的方法就是給反應(yīng)體系通電，這就是電化學(xué)反應(yīng)。利用電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行合成的方法即為電化學(xué)合成法。電化學(xué)合成本質(zhì)上是電解。要想將電能輸入反應(yīng)體系，使不能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)能夠進(jìn)行，就必須利用電化學(xué)的反應(yīng)器—電解池或者簡稱電池。下面我將列舉一個(gè)利用電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行一些物質(zhì)合成的例子。這是一項(xiàng)專利技術(shù)，是由我院教授發(fā)明的。

氰化金鉀，化學(xué)式為K[Au(CN)2]，是一種鍍金液，主要用于純金的電鍍和用作化學(xué)試劑。純金的電鍍用于儀表精密工、防腐。在電子工業(yè)上應(yīng)用尤其廣泛。如高頻電子元件鍍金，可提供良好的導(dǎo)電性。K[Au(CN)2]以前的生產(chǎn)工藝復(fù)雜，且中間產(chǎn)物過多，多為環(huán)境污染物，并且難以得到高純度的K[Au(CN)2]，生產(chǎn)出的產(chǎn)品不符合生產(chǎn)需要。后來我院教授，顧建勝，發(fā)明了一種電化學(xué)的方法合成K[Au(CN)2]。這種方法不產(chǎn)生環(huán)境污染物，唯一的廢氣是H2，對(duì)環(huán)境友好，且原子利用率高。

具體的生產(chǎn)方法如下：

金錠經(jīng)高能壓片機(jī)壓制成金片，金片經(jīng)洗滌后裝進(jìn)鈦籃中，放入電解槽內(nèi)，以金片為陽極，不銹鋼為陰極，一定濃度的氰化鉀為陽極液，氫氧化鉀為陰極液，中間用隔膜隔開，在電流作用下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，金以亞金離子進(jìn)入陽極電解液(即電解槽中的電解液)，由于受到隔膜的阻礙，亞金離子不能進(jìn)入陰極電解液中，而其它離子可以自由通過，這樣陰極上無金析出，而只放出氫氣，亞金離子便在陽極液中積累起，當(dāng)電解液中金達(dá)到一定濃度時(shí)，電解液經(jīng)冷卻結(jié)晶得到粗氰化亞金鉀晶體，粗的氰化亞金鉀經(jīng)洗滌、干燥等工序得到氰化亞金鉀成品。電化學(xué)反應(yīng)式: 陽極: Au-e= Au+ 陰極: H + e= 1/ 2H2 ↑

金鹽: Au++ K++ 2CN-= KAu(CN)2 憑借這種方法，顧建勝教授在昆山開創(chuàng)了一家公司，電化學(xué)的方法不僅簡化了氰化金鉀的生產(chǎn)工藝，還使顧建勝教授在商業(yè)上獲得了成功。

當(dāng)然關(guān)于電化學(xué)的應(yīng)用例子還有很多，如今有許多的公司就是憑借一項(xiàng)或者幾項(xiàng)電化學(xué)合成技術(shù)發(fā)展的，這里我就不一一列舉。電化學(xué)合成往往都是簡化了各種產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝，減少了各種污染物的排放。電化學(xué)在實(shí)際生產(chǎn)中有很高的地位，甚至已成為生產(chǎn)氯氣、某些過氧化物等氧化劑和鈉、鈷、鎂等金屬的惟一方法。

參考文獻(xiàn)：《氰化金鉀的生產(chǎn)工藝》，作者：付宏芳，文獻(xiàn)出處：有色礦治，2006年02期

《無機(jī)合成化學(xué)》，張克立，孫聚堂，袁良杰，馮傳啟 +

第四篇：應(yīng)用電化學(xué)教學(xué)大綱

西北大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院

材料物理與化學(xué)（080501）專業(yè)碩士研究生課程

教

學(xué)

大

綱

課程名稱：應(yīng)用電化學(xué) 課程編號(hào)：0805012F02 學(xué)

分：2 總學(xué)時(shí)數(shù)：36 開課學(xué)期：第2學(xué)期 考核方式：筆試

課程說明：（課程性質(zhì)、地位及要求的描述）。

應(yīng)用電化學(xué)課程是化學(xué)系材料物理與化學(xué)專業(yè)碩士研究生專業(yè)選修課程之一。電化學(xué)是物理化學(xué)的一個(gè)重要組成部分，主要是研究電能和化學(xué)能之間的相互轉(zhuǎn)化及轉(zhuǎn)化過程中有關(guān)規(guī)律的科學(xué)。電化學(xué)所研究的內(nèi)容有：電解質(zhì)溶液理論、電化學(xué)熱力學(xué)、電化學(xué)動(dòng)力學(xué)和電化學(xué)應(yīng)用。電解質(zhì)溶液和電化學(xué)熱力學(xué)的有關(guān)知識(shí)已在物理化學(xué)教材中作了介紹。

電化學(xué)是一門極其重要的邊沿學(xué)科。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，它與化學(xué)領(lǐng)域中的其他學(xué)科、電子學(xué)、固體物理學(xué)、生物學(xué)等學(xué)科有著日益緊密的聯(lián)系。諸如，出現(xiàn)了電分析化學(xué)、有機(jī)電化學(xué)、催化電化學(xué)、熔鹽電化學(xué)、量子電化學(xué)、半導(dǎo)體電化學(xué)、腐蝕電化學(xué)、生物電化學(xué)、環(huán)境電化學(xué)等交叉學(xué)科。這些學(xué)科涉及能源、交通、材料、生命以及環(huán)境等重大問題的研究，推動(dòng)了國民經(jīng)濟(jì)和尖端技術(shù)的快速發(fā)展。

教學(xué)內(nèi)容、要求及學(xué)時(shí)分配：

本課程總學(xué)時(shí)為36學(xué)時(shí)，2學(xué)分；授課手段：課堂講授為主，并通過觀看錄像；課外活動(dòng)：專題討論、課程小論文及參觀等；考試方式：開卷。

主要包括以下幾個(gè)內(nèi)容：

1.電化學(xué)理論基礎(chǔ)（6學(xué)時(shí)）：包括電極反應(yīng)與電極過程、電極過程的主要特征及其研究方法、三電極體系及極化曲線的測量、電極與溶液界面的基本性質(zhì)、電極與溶液界面附近液相傳質(zhì)過程、電化學(xué)測量方法等。

西北大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院

2.化學(xué)電源（12學(xué)時(shí)）：包括化學(xué)電源總論、一次電池（鋅錳電池、鋰原電池）、傳統(tǒng)二次電池（鉛酸電池、鎘鎳電池）、綠色高能電池（金屬氫化物電池、鋰離子二次電池）、燃料電池等。

3.電鍍（10學(xué)時(shí)）：包括金屬電沉積原理、金屬鍍前處理、各種電鍍技術(shù)（合金電鍍、復(fù)合鍍、化學(xué)鍍、非金屬材料電鍍、脈沖電鍍、電刷鍍、激光鍍、電泳涂裝、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜、金屬腐蝕與防護(hù)）。

4.電化學(xué)合成（4學(xué)時(shí)）：包括無機(jī)電合成、有機(jī)電合成等。

5.生物電化學(xué)（4學(xué)時(shí)）：包括電化學(xué)與生物的關(guān)系、蛋白質(zhì)的電化學(xué)、生物相關(guān)物質(zhì)的電化學(xué)、生物功能與電化學(xué)。教材或主要參考書目：

本課程選用教材為：

楊輝，盧文慶編著，應(yīng)用電化學(xué)，北京：科學(xué)出版社，2002 主要參考文獻(xiàn)：

1.楊綺琴等，應(yīng)用電化學(xué)，廣州：中山大學(xué)出版社，2000 2.查全性，電極過程動(dòng)力學(xué)導(dǎo)論，北京：科學(xué)出版社，2002 3.宋文順，化學(xué)電源工藝學(xué)，北京：中國輕工業(yè)出版社，1998 4.章葆澄，電鍍工藝學(xué)，北京航空航天大學(xué)出版社，1993 5.屠振密，電鍍合金原理與工藝，國防工業(yè)出版社，1993 6.姜曉霞等，化學(xué)鍍理論及實(shí)踐，北京：國防工業(yè)出版社，2000 7.馬淳安著，有機(jī)電化學(xué)合成導(dǎo)論，北京：科學(xué)出版社，2002 8.小澤昭彌主編[日]，吳繼勛等譯，現(xiàn)代電化學(xué)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1995

（大綱起草人：郭慧林

大綱審定人：）

第五篇：生活中的化學(xué)與化學(xué)教學(xué)

生活中的化學(xué)與化學(xué)教學(xué)相滲透的實(shí)施策略

【摘 要】在以往的高中化學(xué)教學(xué)實(shí)踐過程中，教師往往將化學(xué)基本知識(shí)及其解題方法作為教學(xué)的重點(diǎn)，對(duì)化學(xué)與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系的關(guān)注程度不夠，而且對(duì)課堂教學(xué)中如何處理這些社會(huì)生活中的化學(xué)存在一定的疑惑或認(rèn)識(shí)上的偏差，不能很好的調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性，文章基于此分析了將生活中的化學(xué)與高中化學(xué)教學(xué)相滲透的實(shí)施策略。

【關(guān)鍵詞】教學(xué)改革 生活中的化學(xué) 高中化學(xué)教學(xué)

現(xiàn)階段高中化學(xué)教學(xué)受到應(yīng)試教育的影響，以知識(shí)的傳授為基本宗旨，課堂教學(xué)為主要的教學(xué)模式來進(jìn)行，極大的限制了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，反而讓學(xué)生感到枯燥乏味，認(rèn)為化學(xué)就是“理科中的文科”，不利于學(xué)生化學(xué)的學(xué)習(xí)和化學(xué)應(yīng)用能力的提升。化學(xué)與人類的生活息息相關(guān)，對(duì)于化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)和教學(xué)可以從社會(huì)生活入手，從而活化化學(xué)知識(shí)，讓我們的化學(xué)課形象、生動(dòng)，讓學(xué)生喜愛。教師應(yīng)該協(xié)助學(xué)生從科學(xué)角度理解社會(huì)生活，從社會(huì)生活中獲取化學(xué)知識(shí)，又用化學(xué)知識(shí)去解釋社會(huì)生活。在教學(xué)實(shí)踐中根據(jù)學(xué)生的已有經(jīng)驗(yàn)和心理發(fā)展水平，結(jié)合教材內(nèi)容對(duì)引入的社會(huì)生活內(nèi)容進(jìn)行篩選并確定合適的結(jié)合點(diǎn)來開展教學(xué)。以下主要論述將生活中的化學(xué)與高中化學(xué)教學(xué)相滲透的實(shí)施策略。

一、課堂內(nèi)外聯(lián)系教學(xué)

課堂教學(xué)是學(xué)校教學(xué)活動(dòng)的主體，課堂教學(xué)應(yīng)摒棄傳統(tǒng)的教學(xué)模式，在課內(nèi)滲透社會(huì)生活中的化學(xué)，并使其緊密結(jié)合教學(xué)內(nèi)容和進(jìn)度來進(jìn)行，只有這樣才能鞏固課內(nèi)知識(shí)，同時(shí)也能及時(shí)拓展課外知識(shí)，使課內(nèi)、外知識(shí)有機(jī)地結(jié)合起來，使學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中沒有累贅感，反而覺得所學(xué)知識(shí)更豐富，實(shí)用性更強(qiáng)，讓學(xué)生感受到化學(xué)在生活中無處不在，做到學(xué)有所用，學(xué)以致用。例如，在“氮和磷”的教學(xué)中，以“我們每時(shí)每刻都在氮?dú)獾陌鼑小钡默F(xiàn)實(shí)場景引入氮?dú)獾奈锢硇再|(zhì)，說明氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)不活潑，進(jìn)而引出氮?dú)獾姆肿咏Y(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)。也可以講述在打雷閃電時(shí)氮分子與氧分子分裂為原子，原子重新組合成一氧化氮分子的場景，介紹了后續(xù)幾個(gè)反應(yīng)后，得出諺語——“雷雨發(fā)莊稼”的結(jié)論。在講到NO的毒性時(shí)，補(bǔ)充NO作為信使分子在生命過程中的重要功能，讓學(xué)生帶著驚訝的情緒對(duì)NO產(chǎn)生了新的認(rèn)識(shí)。

通過緊密結(jié)合教材基礎(chǔ)知識(shí)或重點(diǎn)知識(shí)的應(yīng)用性知識(shí)的補(bǔ)充、討論與交流，一方面可以使學(xué)生從化學(xué)的角度逐步認(rèn)識(shí)自然與環(huán)境的關(guān)系，分析有關(guān)的社會(huì)現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生聯(lián)系生活、社會(huì)中的化學(xué)問題的意識(shí)，另一方面可以提供給學(xué)生未來發(fā)展所需要的基礎(chǔ)的化學(xué)知識(shí)和技能，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用化學(xué)知識(shí)和科學(xué)方法分析和解決簡單問題的能力，提高學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的高度熱情。

二、進(jìn)行熱點(diǎn)滲透教學(xué)

教學(xué)過程中為學(xué)生提供與學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)的各種情景素材如化學(xué)史料，日常生活中生動(dòng)的自然現(xiàn)象和化學(xué)事實(shí)等，能夠強(qiáng)化學(xué)生對(duì)化學(xué)與生活有關(guān)、對(duì)生活有用的意識(shí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。如現(xiàn)行高中化學(xué)教材中“人類保護(hù)臭氧層的行動(dòng)”，這既是一個(gè)自然科學(xué)問題，也是一個(gè)“人文意識(shí)”問題，圍繞“從電冰箱的普及與換代到臭氧層”開展探究，指導(dǎo)學(xué)生查閱文獻(xiàn)，訪問網(wǎng)站，獲得知識(shí)。在講授重金屬汞的性質(zhì)時(shí)，可以結(jié)合生活實(shí)際討論其危害，講述汞蒸汽對(duì)人體的危害可以使學(xué)生們認(rèn)識(shí)到用行動(dòng)防止汞污染的重要性，例如怎樣清理破碎的水銀溫度計(jì)、如何處理含汞的廢舊電池、廢日光燈管等，使學(xué)生養(yǎng)成良好的生活習(xí)慣，這使化學(xué)教學(xué)更貼近于社會(huì)實(shí)踐，同學(xué)們在學(xué)習(xí)過程中會(huì)覺得所學(xué)知識(shí)富有時(shí)代感，具有實(shí)用價(jià)值，有助于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)未來的人文關(guān)懷，將自然科學(xué)融入整個(gè)人類文化的背景中思考和分析。

三、與生活中化學(xué)知識(shí)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行科學(xué)研究的重要手段，是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力的有效途徑，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，學(xué)生從具體的形象思維轉(zhuǎn)入抽象的邏輯思維，從而提高理性認(rèn)識(shí)?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)還可以培養(yǎng)學(xué)生謹(jǐn)慎的科學(xué)態(tài)度，以貼近生活和發(fā)生在身邊的化學(xué)現(xiàn)象為素材，組織探究實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，既培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)興趣，又使學(xué)生感受到化學(xué)在國民經(jīng)濟(jì)及生活中的實(shí)際運(yùn)用。例如選取日常生活的素材可進(jìn)行“鮮果中維生素C的還原性”、“自制肥皂與肥皂的洗滌作用”、“用生活中的材料制作簡易電池”、“溫度對(duì)加酶洗衣粉的洗滌效果的影響”等實(shí)驗(yàn)。選取與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)問題為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可進(jìn)行“用氧化還原滴定法或電化學(xué)分析法測定污水中的化學(xué)耗氧量”、“用淀粉自制吸水材料，并進(jìn)行模擬保水試驗(yàn)”等實(shí)驗(yàn)。通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)來解釋和解決日常生活和社會(huì)實(shí)際問題，對(duì)于拓展化學(xué)實(shí)驗(yàn)的功能，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，具有十分重要的意義和價(jià)值。

四、進(jìn)行與生活有關(guān)的論文寫作教學(xué)

布置學(xué)生撰寫小論文或課題報(bào)告，探討實(shí)驗(yàn)中的問題或?qū)懗鲎约旱捏w會(huì)。教師向?qū)W生介紹撰寫小論文的基本要求和方法，從學(xué)生實(shí)際出發(fā)，文字能力不做高要求，只要論據(jù)能說明論題，條理清楚，說得明白就達(dá)到了要求。例如，將“糖類”設(shè)計(jì)成主題為“糖類與生活”的拓展課，課前充分發(fā)動(dòng)學(xué)生積極參與，提出他們感興趣的課題，引導(dǎo)他們提煉成“糖在生活中的分布”、“血液中的葡萄糖”、“糖與糖尿病”、“糖與減肥”、“糖與健康”等小課題。然后把全班學(xué)生組合成幾個(gè)組進(jìn)行專題研究，同學(xué)們查找資料、走訪調(diào)查、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在組內(nèi)充分交流討論的基礎(chǔ)上，形成課題報(bào)告。

此外，遵循自愿的原則，鼓勵(lì)學(xué)生將課外新聞?dòng)浾卟牧嫌米约旱恼Z言加以組織，寫出科技小論文。在將閱讀材料整理成文章，并發(fā)表自己的見解的過程中，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究問題的學(xué)風(fēng)，促進(jìn)學(xué)生獨(dú)立思考，提高自學(xué)能力的組織語言的能力，這對(duì)學(xué)生來說是一個(gè)很好的鍛煉機(jī)會(huì)，既增強(qiáng)了學(xué)生化學(xué)知識(shí)方面的積累，也對(duì)語言組織以及口才能力方面的一次提高。教材中的教學(xué)內(nèi)容是教師教和學(xué)生學(xué)的直接依據(jù)，不同的教學(xué)內(nèi)容對(duì)應(yīng)不同的教學(xué)策略和教學(xué)方法?；瘜W(xué)教學(xué)內(nèi)容可分為基本概念、基本理論、元素化合物知識(shí)、化學(xué)用語、化學(xué)計(jì)算以及化學(xué)實(shí)驗(yàn)等，不同類型的教學(xué)內(nèi)容具有不同的特點(diǎn)。并非所有的教學(xué)內(nèi)容都適合或者說都能很好地聯(lián)系社會(huì)和生活實(shí)際。本文就當(dāng)前化學(xué)教學(xué)與學(xué)生生活不能緊密聯(lián)系的現(xiàn)狀提出將生活中的化學(xué)滲透在化學(xué)教學(xué)中的相關(guān)教學(xué)方法，將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用在社會(huì)生活中，這有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。這樣的教學(xué)方式也給教師提出了更高的要求，要求教師要接受這樣一種適應(yīng)學(xué)生發(fā)展的教學(xué)方式，并愿意在教學(xué)中付諸實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還要加強(qiáng)自身的專業(yè)化學(xué)習(xí)，注意搜集各種新知識(shí)，注重引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)各科知識(shí)的普遍聯(lián)系，自身必需有一定的化學(xué)課外知識(shí)積累，并且能夠梳理好這些課外知識(shí)，搞清楚化學(xué)課堂教學(xué)與這些生活中的化學(xué)聯(lián)系的緊密度。只有這樣才可以在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生真正的進(jìn)入化學(xué)學(xué)科的殿堂。

參考文獻(xiàn):

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