还原染料的电化学染色

还原染料的电化学染色

100多年前人们就已知道在纺织物染色中应用硫化染料、靛蓝染料和还原染料，因为所有这三类染料都不溶于水，需要用还原剂使这些染料形成可溶和可染色的隐色体。还原染料和靛蓝染料最重要的还原剂至今仍是连二亚硫酸钠(保险粉)。其中特别是还原染料，仍然是目前要求高染色质量的各类纺织品染色中极其重要的染料品种。例如耐洗牢度要好的工作服、需要灭菌的医疗纺织品和需要有红外反射作用的军用纺织品等许多领域中要求好的耐氯牢度，都需要应用还原染料染色。

从生态学观点，还原染料也是目前纤维素纤维染色优先的选择。由于这些染料不溶于水，不会积聚在水中和生物体中。由Dystar公司生产的阴丹士林染料，生产过程优化，不会产生重金属等危险的副产物，因而本身是符合环保要求的，而对生态的影响主要是应用还原剂和其他各种染色助剂，在染色过程中使用后它们会最后留在废水中。

BASF和现在的Dystar公司致力于研究一种新方法来替代目前的还原染料染色法，以克服上述这些问题，从而增加对还原染料染色的吸引力。电化学染色法便是这样一种取代法。这种方法的主要原理是用电子代替还原剂，因而不会产生有害的副产物，成为一种无废水污染的染色方法。这种还原染色法还可以用测定液体中的氧化还原电势加以监控，从而有利于提高加工质量和降低成本。

1 电化学染色原理

染料的电化学还原可以分为直接和间接还原两种。对于硫化染

料，电子能从阴极表面向染料直接载荷，而还原染料和靛蓝染料更具有颜料的特性和低的水溶性，对阴极表面的接触概率很低，因而电子从阴极转移到染料分子上需要由所谓的“介体”——一种在染浴中具有优良溶解性并对纤维亲和力低的铁络合物来帮助。这种铁络合物从阴极表面获得一个电子变成一个Fe2+络合物，接着在与染料分子接触时，它将这个获得的电子移交给染料分子，还原染料分子于是被还原成稳色体，成为可溶于水从而能向纤维移动。介体在向染料分子移交电子以后回复成氧化的Fe3+络合物并准备从阴极接收下一个电子。在这种循环过程中介体不会丧失而溶于废水中，而起到像催化剂运载电子那样的作用。此外，还原的介体在染液中合适的浓度可以防止隐色体染料分子被空气中的氧再氧化。

染液中氧化还原电势经由电解池中电流和介体浓度的控制，使得能用正确量的还原当量而不会有任何过量，包括染浴中的空气中氧的破坏但不会引起敏感的还原染料例如某些阴丹士林蓝色染料的过度还原。

2研究进程

这个电化学染色方法在1980年代末已由奥地利Dornbirn的Innsbruck大学纺织化学和纺织物理学院、德国Heraeus电化学公司和BASF公司的密切合作下开发，其许多基本专利也从那个时候开始发表。开始时工作集中于靛蓝大用量单色体系的染色，研究表明这个方法存在大量节省和染料重复利用的可能性。第一次大规模试验是1994年在德国和1995年在美国，在靛蓝染色机上进行的。试验所得到的染

色物达到了标准，表明这种方法的适用性，但成本包括投资仍然太高，因此后来研究了阴丹士林染料在卷装染色机上的染色。研究表明能够适用于多种还原染料染色体系，获得良好的技术结果，并指出电化学染色也适合靛蓝和硫化染料的卷装染色机染色。在其它染色机上的染色研究正在进行之中。

为了在所有纺织品类别中优化这种方法，其中包括电化学设备，奥地利纺织学院、Denora公司(前Heraeus公司)和BASF公司于1999年共同建立了电化学纺织工艺小组(TET)，并在2000年把研究事务移交给Dystar公司。这个工艺小组从1990年末在Dystar领导下开发了阴丹士林染料在卷装染色机上的电化学染色法。在开发工作中，德国Thies 公司在2000年作为纺机合作者加入TET。在2001年末与第一家用户奥地利的Getzner纺织公司签订合同，2002年在这家纺织公司安装了第一台具有生产规模的电化学还原系统的卷装染色机。2003年在完成另外一些优化工作以后，Getzner纺织公司将首先进行电化学染色生产。

3电化学染色工艺

除了常规的染色机外，为了实施电化学染色需要附加带有电力供应的电解池和由贮罐和过滤单元组成的回收设备。

开始时，将水、碱、介体和必要的染色助剂装入染色机中，根据介体的类型和浓度，例如开始时氧化还原电势控制在约一200mV，则电流为45A。接通电源，此时介体变得完全还原并完全破坏溶于液体中的氧。当溶液的氧化还原电势水平达到一920～一930mV时，体系便可进行染色，因为这个氧化还原电势低于所有阴丹士林染料隐色体电

势。此时通过缓慢地加入还原染料悬浮体，使溶液的氧化还原势电保持在低于隐色体电势的给定范围内，所有的还原染料立即被还原并能上染到纤维素纤维上。在全部染料加入并还原以后，电流可以降至最低值(本例中降至9A)，以保持染色平衡时染浴仍处于还原状态。其染色法类似常规方法进行。染色结束时，染浴收集于贮罐中，染色物按常规氧化。这种还原法的好处在于没有过量的还原剂需要破坏，批与批问的条件重现性好，避免常规染色法中通常出现的质量问题。

在实际应用时我们推荐全料法代替分批加料法，即在一开始就将全部染料和其他所有物料一起加入染浴。接通电源，电力开始作用时氧化还原电势降低较慢，因为在这种情况下，氧被破坏以后染料才逐步被还原。当所有染料被还原时溶液的氧化还原电势低于隐色体电势(一920～一930mV)，电流又能在染色平衡时降至9A。所有阴丹士林染料用上述两种加料法都能获得优良的染色效果，这些从3kg和8kg卷装染色机的实验室染色结果，能够转换到奥地利Getzner纺织公司的正规生产规模上。在这家公司进行的所需电流、介体浓度、染色助剂和过程各阶段所需时间的优化试验，将提供新工艺现实的工业化评价。

4电化学染色的优点

这个方法在工业上和生态上受益的一个重要的因素，是在这个电化学染色过程中染浴的重复利用。在第一个染色周期中，染色机装入被染物、水、碱、介体、染色助剂和染料。当染料完全上染在纤维上时，染浴进入回收贮罐I并经一粗滤设备除去染浴中的大粒子。这个染色过的染浴含有约5％～10％的染料(根据阴丹士林染料的平均固

着率)。用约5min的很短时间将空气吹人贮罐I中，染料于是被氧化形成不溶性颜料粒子。一其后染浴经细过滤设备进行第二次过滤，以除去所有的染料。回收贮罐Ⅱ中的滤液仅含有介体、碱和染色助剂。这种空白浴能在第二个染色周期再利用，只要补充所需的染料和损失的最多15％的溶液。

根据在实验室多次进行并在现今生产中优化的这个方法，其节约可以量化。阴丹士林染料的一次电化学卷装染色，其总的节约可以概括为：节省还原剂，并无需专门的贮存设备；节省助剂和碱等化学品；降低废水负荷，从而降低废水处理成本；提高批与批问的重现性从而提高染色质量。

5前景展望

现在，这种电化学染色法已证明在技术上是可行的，只要详细地优化染色参数和配备必需的设备。这项新技术是很有希望的，不仅节省化学品和水，而且降低了废水负荷从而使染色成本明显降低，确定最有用的环保型染色工艺的新样板。另外，这种染色经由氧化还原电势的控制，使之能有较好的染色重现性，并使这个染色方法进一步自动化，因而从投资的观点，这种新染色法也具有工业化吸引力。除了靛蓝、阴丹士林和硫化染料在多种染色机中的电化学染色之外，已在试验这种新的环保型工艺的其他应用，其中包括高负荷废水例如连续染色法残液的电化学脱色。首个大型设备已在德国Riedel&Tietz工厂安装，对CPb染色机的残液实施脱色，这个系统将由瑞士的Benninger 公司工业化应用。

还原染料连续轧染要注意的技术问题

还原染料连续轧染要注意的技术问题 崔浩然 由于还原染料，具有较全的色谱，尤其是有许多中间色，如：橄榄色、卡其色、棕色、绿色、灰色、肉红色等。 而且基本上是单一组份：染色牢度特别是皂洗白布沾色牢度，日晒牢度，汗光复合牢度，比活性染料好等优点，所以，还原染料的应用范围，日益扩大，消耗量日渐增加。 如何将还原染料用得最好，应成为染色工作者认真研究的课题。 1 还原染料的质量还原染料，无论用于悬浮体轧染，还是隐色体浸染，共同的质量要求是： (1)染料颗粒要细 80％以上的染料颗粒，应小于2μm(微米)，没有大于微米级的粗颗粒。 这是因为，还原染料不溶于水，用于轧染时，只能制成悬浮液(分散液)使用。 若染料粒子粗，第一，悬浮液稳定性差，容易沉降。 第二，同样重量的染料，比表面积小，接触烧碱、保险粉发生反应的机率少，还原溶解的速率慢，这不利于染料的匀染透染，以及染色牢度的提高。 第三，染料不经研磨浸轧染色，会降低染料的透染性，甚至会产生色点。 (2)润湿性要好即，染料撒入水中，亲水性好，润湿快，不飘浮在水面上或结球结块。 这有利于提高染料的分散均匀性以及染液的分散稳定性。

同时，也可降低染料粉尘的飞扬性。 (3)要有良好的悬浮稳定性即，配就的染料悬浮液，在放置过程中，染料粒子不聚集，不沉降，分散均匀。 (4)批间深浅，色光差异要小与活性染料相比，还原染料的合成方法要复杂得多。 合成条件既使有很小的波动，也会影响成品的色光。 统一化处理稍有疏忽，就会造成成品的深浅差异。 这一点，要彻底克服，客观上难度很大。 但是，从应用的角度讲，要求染料的批间深度差，只能在3％以内。批间色光的差异，必须控制在肉眼不可察觉的范围。 因此，在染料加工过程中，必须进行“调色处理”，(这类似于染色中的修色)，目的是使染料成品的力份、色光达到出厂标准。 对于染料的“调色”，国内外有一个共识：第一，调色所用的染料，在染色性能方面，与主体染料必须具有良好的配伍性。 特别是上色性能的同步性，染色牢度的一致性，染色深度的加合性，一定要好。 然而，有些国产还原染料，由于合成的技术水平相对较差，合成出来的染料，与标准相差较远。 所以，只能靠外加染料，大幅度“调色”来实现标准的统一化。 而对做为“调色剂”的外加染料，缺乏认真选择，只顾调色不顾性能的

工科化学问题详解第五章氧化还原反应与电化学

第五章氧化还原反应与电化学 教学容 1. 氧化数； 2.原电池与原电池电动势； 3. 金属的腐蚀与防护； 4.电解的基本原理及应用。 教学要求 了解氧化数的概念及确定方法；掌握原电池的组成、结构、符号表示、电极反应及电池反应的表示方法；了解电极电势的产生原因和测求方法；掌握浓度对电极电势的影响及Nernst方程的有关计算；了解电解池的结构特点；理解理论分解电压、实际分解电压的概念及产生原因；了解电解的应用；熟悉金属电化学腐蚀的产生原因及析氢腐蚀、吸氧腐蚀的主要特点；了解电化学腐蚀的主要防护方法。 知识点与考核点 1．氧化数 某元素的一个原子在化合状态时的形式电荷数 ．．．．．（可以为分数）。 2．电对 同一元素氧化数高的状态（氧化态）与其氧化数低的状态（还原态）构成 一个电对。通常表述为氧化态/还原态，例如，Cu2+/Cu、Zn2+/Zn、 Fe3+/Fe2+、Fe2+/Fe、O２／H2O2、H2O2/OH–等。 3．原电池 借助氧化还原反应直接 ．．产生电流的装置。 4．原电池装置的符号表示：（以铜锌原电池为例） （－）Zn | Zn2+（c1）|| Cu2+（c2）| Cu（+） 负极反应：Zn（s）→Zn2+（aq）+2e– 正极反应： Cu2+（aq）+2e–→Cu（s） 电池总反应： Cu2+（aq）+ Zn（s）= Cu（s） + Zn2+（aq） 5．原电池装置的符号表示书写规则 （1）负极在左侧，正极在右侧， （2）两个半电池的中间用盐桥“||”连接， （3）盐桥两侧分别是正、负极的离子“Zn2+（c1）||Cu2+（c2）”，溶液需标 出离子的浓度。 例：将下列氧化还原反应组成原电池，写出电极反应。 （1）Sn2+（aq）+2Fe3+（aq）= Sn4+（aq）+2Fe2+ （aq） 解：原电池符号表示式为 （－）Pt | Sn2+ (c1), Sn4+ (c2) || Fe3+ (c3), Fe2+ (c4) | Pt（＋）负极反应：Sn2+（aq）→ Sn4+（aq）+2e– 正极反应：2Fe3+（aq）+ 2e–→2Fe2+（aq）

电化学直接还原

In situ synchrotron di?raction of the electrochemical reduction pathway of TiO 2q R.Bhagat a,*,D.Dye b ,S.L.Raghunathan b ,R.J.Talling b ,D.Inman b ,B.K.Jackson b , K.K.Rao c ,R.J.Dashwood a a University of Warwick,Coventry CV47AL,UK b Imperial College,London SW72AZ,UK c Metalysis,Rotherham S635DB,UK Received 2November 2009;received in revised form 17May 2010;accepted 20May 2010 Available online 16June 2010 Abstract Despite over ten years of work into the low-cost electrowinning of Ti direct from the oxide,the reduction sequence of TiO 2pellets in molten CaCl 2has been the subject of debate,particularly as the reduction pathway has been inferred from ex situ studies.Here,for the ?rst time white beam synchrotron X-ray di?raction is used to characterize the phases that form in situ during reduction and with $100l m resolution.It is found that TiO 2becomes sub-stoichiometric very early in reduction,facilitating the ionic conduction of O ions,that CaTiO 3persists to nearly the end of the process and that,?nally,CaO forms just before completion of the process.The method is quite generally applicable to the in situ study of industrial chemical processes.Implications for the industrial scale-up of this method for the low-cost production of Ti are drawn. ó2010Acta Materialia Inc.Published by Elsevier Ltd.All rights reserved. Keywords:Electrochemistry;Titanium;Synchrotron radiation;XRD;Phase transformation kinetics 1.Introduction In the FFC Cambridge process,metal oxides are electro-chemically reduced to metal using a molten chloride ?ux [1].Currently the Kroll process is used to produce Ti from rutile [2];potentially,the FFC process may lead to a step change in the cost of extraction of this and other alloy systems. The process involves the progressive reduction and deox-idation of a porous TiO 2pellet cathode in a molten halide salt [1].At the cathode TiO 2is reduced to Ti.The oxide ions dissolve into CaCl 2and then migrate to a C anode,forming CO 2and CO.This reduction pathway has been studied using pellet reductions [3],metal-cavity electrode [4–6]and thin-?lm electrode experimentation [7,8].Using cyclic voltamme-try and X-ray di?raction (XRD)analysis of thin ?lms after each event,the electrochemical events C4,C3,C20 ,C2and C1,corresponding to reactions (1)–(6),respectively,have been identi?ed during reduction.Despite being observed in XRD,the formation of CaTiO 3was not observed on the vol-tammograms and was therefore believed to form via a chem-ical reaction [9]. 2TiO 2t2e à!Ti 3O 5tO 2àe1T2Ti 3O 5t2e à!3Ti 2O 3tO 2à e2TCaTiO 3t2e à!Ca 2ttTiO t2O 2àe3TTi 2O 3t2e à!2TiO tO 2àe4TTiO t2e à!2TiO tO 2àe5TTiO 2tCa 2ttO 2à!CaTiO 3 e6T 1359-6454/$36.00ó2010Acta Materialia Inc.Published by Elsevier Ltd.All rights reserved.doi:10.1016/j.actamat.2010.05.041 q R.J.D.and D.D.conceived and designed the study.B.K.J.,R.J.D.and D.D.designed the apparatus,which B.K.J.built and commissioned.R.B.,R.J.D.,D.D.,S.L.R.,R.J.T.and K.K.R.conducted the experiments.R.B.and S.L.R.analysed the data with support from R.J.T.,R.J.D.and D.D.The paper was written by R.B.with contributions and editing from R.J.D.,D.D.,D.I.,R.J.T.and S.L.R.* Corresponding author. E-mail address:r.bhagat@https://www.doczj.com/doc/7e1436167.html, (R.Bhagat). https://www.doczj.com/doc/7e1436167.html,/locate/actamat Acta Materialia 58(2010) 5057–5062

考题- 染色基本知识

第一章染色基本知识 1. 什么叫染色？它的目的和要求是什么？ 2. 物体为什么会有颜色？物体具有颜色的基本条件是什么？ 3. 什么叫染色牢度？常见的染色牢度有哪些？ 4. 什么叫浸染？什么叫轧染？各适用于何种织物的染色？ 第二章染色基本理论 TOP 1. 亲和力和直接性有何不同？ 2. 酸性染料染羊毛或聚酰胺纤维有无饱和值？用什么法其求出它？ 3. 何谓平衡吸附等温线？它分为哪几种类型？有何特点，方程式如何？ 4. 什么叫上染？上染过程分哪几个阶段？它和染色过程是否相同？ 5. 什么叫上染百分率？平衡上染百分率？它们在上染速率曲线上各有何特征？ 6. 染料在纤维中的扩散与染色效果有什么关系？影响扩散速率的因素有哪些？染料的扩散活 化能大小对扩散有什么影响？ 7. 试从染料的扩散速率、扩散活化能以及平衡吸附等方面说明温度对上染的影响。 8. 什么扩散边界层？染色时染液的流动对其有何影响？ 9. 染料在水溶液中有几种存在形式？染色时染料是以何种形式上染色？ 10. 浓度、温度及中性电解质对染料在溶液中的聚集有何影响？ 11. 在一般上染过程中，△H0和△S0为何是负值？根据△H0、△S0和T的关系式，讨论染色温 度T对平衡上染百分率的影响？ 12. 试说明某些酸性染料上染蛋白质纤维时，△S0为正值，即整个染色体系混乱度增加的原 因。 13. 什么叫稳态扩散、非稳态扩散？写出对应的Fick扩散方程式及其物理意义。 14. 什么叫无限染浴、有限染浴？它们在染色过程中各有何特点？ 15. 什么叫半染时间？在不同的染色条件下，其变化和哪些因素有关？ 16. 何谓孔道扩散模型和自由体积扩散模型？根据其基本理论简述纤维微结构的差异对染料扩 散速率的影响。 17. 什么叫初染率、移染性？染料的标准亲和力及染料的扩散性能对其有何影响？ 18. 为获得满意的染色效果，一般可通过哪些工艺条件来控制染料的上染速率。 19. 什么叫泳移、半匀染时间？ 第三章直接染料的染色 TOP 1. 直接染料染色时加入中性电解质的作用是什么？说明其作用原理。 2. 直接染料分为哪几个类型？各类有何特点？分别用什么方法来控制上染过程以纠正染色不 匀的现象。 3. 直接染料为何须进行后处理，常用的固色剂及其固色原理如何？

实验七--氧化还原反应与电化学

实验七 氧化还原反应与电化学 一．实验目的 1. 了解测定电极电势的原理及方法 2. 掌握用酸度计测定原电池电动势的方法 3. 了解原电池、电解池的装置及作用原理 二．实验原理 1．电极电势的测定 E (Zn 2+/Zn)电极电位的测定 (-) Zn ?ZnSO 4(0.10mol·dm -3)??KCl(饱和)?Hg 2Cl 2,Hg (Pt) (+) 测测甘汞E E E E E E E E -=-=-=-=+++-+V 2415.0)/Zn Zn () /Zn Zn (V 2415.0)/Zn Zn ()(222 ()()() ++++ =22O 2Zn lg 216059.0Zn Zn Zn Zn c E E 理论 2.浓度对电极电势的影响 对于任意一个电极反应 氧化型物质 + z e - 还原型物质 )()(lg 05916.0)O/R ()O/R (还原态氧化态c c z E E += c (氧化态)增大或c (还原态)减小，E (O/R)变大；c (氧化态) 减小或c (还原态)增大，E (O/R) 减小。对比下面三个原电池 （1）(-) Zn ?ZnSO 4(0.10mol·dm -3) ║ CuSO 4(0.10mol·dm -3)?Cu (+) （2）(-) Zn ?ZnSO 4(0.10mol·dm -3) ║ [Cu(NH 3)4]2+, NH 3·H 2O ?Cu (+) （3）(-) Zn ?[Zn(NH 3)4]2+, NH 3·H 2O ║ CuSO 4(0.10mol·dm -3)?Cu (+) 电池（2）中正极的氧化态生成配离子使c (氧化态)变小，则正极的电极电势变小；（3）中负极的氧化态生成配离子使c (氧化态)变小，则负极的电极电势变小，故电动势 E 3 >E 1 >E 2。 3．酸度对电极电势的影响 含氧酸盐的氧化性随介质溶液的酸度的增加而增强，如 O H 7Cr 2 e 6H 14O Cr 23272+=+++-+- ) Cr ()H ()O Cr (lg 605916.0)/Cr O Cr ()/Cr O Cr (321427232723272++-+-+-?+=c c c E E

氧化还原反应及电化学-例题解析

第十四讲氧化还原反应及电化学 【例题解析】 【例1】(2005年江苏省化学竞赛夏令营选拔赛试题)铝是一种重要的金属材料，广泛用于制作导线、结构材料和日用器皿，铝合金大量用于飞机和其它构件的制造。十九世纪曾以电解熔融氧化铝的方法制备金属铝，当时铝由于价格昂贵而只被贵族用作装饰品。现代工业上是通过在1000℃左右的高温下电解氧化铝和冰晶石(Na3AlF6)的熔融液制备铝的。请回答下列问题： (1) 现代工业电解制备铝过程中正极和负极实际发生的反应分别为：在正极放电产生；在负极放电产生。 (2) 电解反应方程式为。 (3) 以现代工业方法制备的铝价格下降的可能原因是：。 (4) 若电流效率为75％，则制备1kg金属铝需以10A电流电解小时。 (5) 电解NaCl－AlCl3熔融液制备铝比电解Al2O3－Na3AlF6的熔融液制备铝节省电能约30％，为什么现在仍用后一种方法制备铝? 。 【解析】 (1) O2－3+ (2) O O Al 2 (3) 纯氧化铝熔点很高(＞2000℃)，加入Na3AlF6后由于形成共熔体使其熔点大大降低，从而使制备铝成本降低 (4) 397 (5) 由于AlCl3没有天然矿藏，制备AlCl3所需氯气仍需电解制得，电能没有省下。 【例2】(2006年江苏省化学竞赛夏令营选拔赛试题)锂离子电池、金属氢化物-镍电池(MH-Ni)、无水碱性锌-锰电池、燃料电池、太阳能电池等是21世纪理想的绿色环保电源。其中液态锂离子电池是指Li+嵌入化合物为正负电极的二次电池。正极采用锂化合物LiCoO2、LiNiO2或LiMn2O4，负极采用碳电极，充电后成为锂-碳层间化合物Li x C6(0

第7章 氧化还原反应 电化学基础

第7章氧化还原反应电化学基础 一、单选题 1. 下列电对中，Eθ值最小的是： A: Ag+/Ag；B: AgCl/Ag；C: AgBr/Ag；D: AgI/Ag 2. Eθ(Cu2+/Cu+)=0.158V，Eθ(Cu+/Cu)=0.522V，则反应2 Cu+Cu2+ + Cu的Kθ为： A: 6.93×10-7；B: 1.98×1012；C: 1.4×106； D: 4.8×10-13 3. 已知Eθ（Cl2/ Cl-）= +1.36V，在下列电极反应中标准电极电势为+1.36V 的电极反应是： A: Cl2+2e- = 2Cl- B: 2 Cl- - 2e- = Cl2 C: 1/2 Cl2+e- = Cl- D: 都是 4. 下列都是常见的氧化剂，其中氧化能力与溶液pH 值的大小无关的是： A: K2Cr2O7 B: PbO2 C: O2 D: FeCl3 5. 下列电极反应中，有关离子浓度减小时，电极电势增大的是： A: Sn4+ + 2e- = Sn2+B: Cl2+2e- = 2Cl-

C: Fe - 2e- = Fe2+ D: 2H+ + 2e- = H2 6. 为防止配制的SnCl2 溶液中Sn2+被完全氧化，最好的方法是： A: 加入Sn 粒B:. 加Fe 屑 C: 通入H2D: 均可 7. 反应Zn (s) + 2H+→Zn 2++ H2 (g)的平衡常数是多少？ A: 2×10-33 B: 1×10-13 C: 7×10-12 D: 5×10 26 二、是非题（判断下列各项叙述是否正确，对的在括号中填“√”，错的填“×”） 1. 在氧化还原反应中，如果两个电对的电极电势相差越大，反应就进行得越快2．由于Eθ（Cu+/Cu）= +0.52V , Eθ（I2/ I-）= +0.536V , 故Cu+ 和I2不能发生氧化还原反应。 3．氢的电极电势是零。 4．计算在非标准状态下进行氧化还原反应的平衡常数，必须先算出非标准电动势。 5．FeCl3，KMnO4和H2O2是常见的氧化剂，当溶液中[H+]增大时，它们的氧化能力 都增加。

氧化还原反应与电化学

第一章氧化—还原反应·电化学 1. 已知X的氧化数为+1; +2; +3; +4; +5; +3/4。试写出X在这些氧化数下的氧化物分子式。 2. 写出下列分子或离子中，硫的氧化数： S22－，HSO4－，S2O32－，SO3，H2S，S4O62－，SO2，S8。 3. 写出下列分子或离子中，锰的氧化数： MnF2，K4Mn(CN)6, K2MnO4, Mn2(CO)10, MnO4-, MnO2, Mn2O7, Mn(CO)5I。 4. 写出下列各分子或离子中，P的氧化数： H3PO4，P4O6，P4O10，P4，P2H4，H3PO3，HPO42－，HPO3，PH4+。 5. 用氧化数法配平下列反应方程式： (1) H2S + SO2→S + H2O (2) NH3 + NO →N2 + H2O (3) CuS + HNO3→Cu(NO3)2 + S + NO + H2O (4) CuFeS2 + SO2 + HCl →CuCl2 + FeCl2 + S + H2O (5) Zn + AgO + H2O →Zn(OH)2 + Ag2O (6) I2 + Cl2 + H2O →HIO3 + HCl (7) BaO2 + HCl →BaCl2 + H2O + Cl2 (8) K2Cr2O7 + FeSO4 + H2SO4→Cr2(SO4)2 + Fe2(SO4)3 + K2SO4 + H2O (9) KClO3→KClO4 + KCl

(10) As2S3 + HNO3 + H2O →H3AsO4 + H2SO4 + NO 6. 用氧化数法配平： (1) K2CrO4 + S →Cr2O3 + K2SO4 + K2O (2) KMnO4 + C12H22O11→CO2 + MnO2 + H2O + K2CO3 (3) HCNS + KClO3→CO2 + NO + SO2 + KCl + H2O (4) C3H8 + O2→CO2 + H2O (5) KMnO4 + H2C2O4→K2CO3 + MnO2 + H2O + CO2 7. 用离子?电子法配平如下反应方程式： (1) NO2- + Al →NH3 + Al(OH)4-(在OH－中) (2) Cu(NH3)42+ + CN－→Cu(CN)32－+ CNO－+ NH3(在OH－中） (3) HIO →IO3－+ I－+ H2O (在OH－中) (4) CN－+ O2→CO32－+ NH3(在OH－中) (5) MnO4－+ H2O2→Mn2+ + H2O + O2(在H+中） (6) Zn + CNS－→Zn2+ + H2S + HCN (在H+中）8. 用离子?电子法配平下列各反应方程式： (1) MnO4－+ Sn2+→Sn4+ + Mn2+(在H+中) (2) BrO3－+ Br－→Br2(在H+中) (3) Cr2O72－+ SO32－→SO42－+ Cr3+(在H+中) (4) Cr3+ + H2O2→CrO42－+ H2O (在OH－中) (5) Fe + NO2－→FeO22－+ NH3(在OH－中）

高中化学 氧化还原反应和电化学

第六章 氧化─还原反应和电化学 Chapt e r 6 Oxidation-Reduction Reactions & Electrochemistry 本章研究另一类化学反应──氧化─ 还原反应（有电子转移的反应） §6-1 氧化─ 还原反应 Oxidation —Reduction Reactions 一、氧化数（Oxidation Number ） 1．氧化数是一个经验值，是一个人为的概念。 2．引入此概念，有以下几方面的应用： (1) 判断是否发生氧化──氧化数升高、氧化反应、还原剂 reducing agent ( reductant )；氧化数降低、还原反应、氧化剂 oxidizing agent ( oxidant )。 (2) 计算氧化──还原当量 (3) 配平氧化──还原反应方程式 (4) 分类化合物，如Fe ( Ⅲ )、Fe (Ⅱ)；Cu (Ⅰ)、Cu (Ⅱ)。 引入氧化数，可以在不用详细研究化合物的结构和反应机理的情况下，实现上述四点。 3．怎样确定氧化数 (1) 在离子化合物中，元素的氧化数等于离子的正、负电荷数。 (2) 在共价化合物中，元素的氧化数为两个原子之间共用电子对的偏移数。 a ．在非极性键共价分子（单质）中，元素的氧化数为零，如P 4、S 8、Cl 2中P 、S 、Cl 的氧化数都为零； b ．在极性键共价分子中，元素的氧化数等于原子间共用电子对的偏移数，例如： 11H :F +-，1 1 11(-2) H :O :H +--+，11 0011(1) H :O :O:H +--+-，11 +11 (0) H ::F O +--。 (3) 具体规定： a ．单质的氧化数为零，例如P 4、S 8中P 、S 的氧化数都为零，因为P －P 和 S －S 键中共用电子对没有偏移； b ．除了在NaH 、CaH 2、NaBH 4、LiAlH 4中氢的氧化数为-1以外，氢的氧 化数为+1； c ．所有氟化物中，氟的氧化数为-1； d ．氧的氧化数一般为-2，但有许多例外，例如2O (1/2)--、22O (1)- -、3O (1/3)--、 21/2O ()++、2OF 2)(+等； 目前元素的最高氧化数达到+8，在OsO 4、RuO 4中，Os 和Ru 的氧化数均 为+8，其它元素的最高氧化数至多达到其主、副族数。例如：Na 2Cr 2O 12和CrO 5 中，Cr 的氧化数为+6，因为这些化合物中有22O - （O 的氧化数为-1）存在；

氧化还原反应实验报告

实验十二氧化还原反应 一、实验目的 1．理解电极电势与氧化还原反应的关系和介质、浓度对氧化还原反应的影响。2．加深理解氧化态或还原态物质浓度变化对电极电势的影响。 3．进一步理解原电池、电解及电化学腐蚀等基本知识。 [教学重点] 电极电势和氧化还原反应的关系。 [教学难点] 原电池、电解及电化学腐蚀等知识。 [实验用品] 仪器：低压电源、盐桥、伏特计 药品： mol·L-1Pb(NO3)2、、1 mol·L-1)CuSO4、 mol·L-1 ZnSO4、 mol·L-1KI、 mol·L-1FeCl3、、 mol·L-1FeSO4、(1、3 mol·L-1) H2SO4、6 mol·L-1HAc、(2 mol·L-1、浓)HNO3、、 mol·L-1)KMnO4、6 mol·L-1NaOH、 mol·L-1K2Cr2O7、饱和KCl、浓NH3·H2O、饱和氯水、I2水、Br2水、CCl4、酚酞溶液、Na2S2O3、红石蕊试纸 材料：导线、砂纸、电极（铁钉、铜片、锌片、碳棒） 二、实验内容 （一）电极电势和氧化还原反应 1．2Fe3++ 2I-= 2Fe2++ I2 I2易溶于CCl4，CCl4层显紫红色 2．Fe3++ Br-不起反应，CCl4层无色 3．Cl2+ 2Br-= 2Cl-+ Br2 Br2溶于CCl4，CCl4层显橙黄色 （二）浓度和酸度对电极电势影响 1．浓度影响 在两只50m L烧杯中，分别注入30mL ·L-1 ZnSO4和·L-1 CuSO4，在ZnSO4中插入Zn片，CuSO4中插入Cu片，中间以盐桥相通，用导线将Zn片Cu片分别与伏特表的负极和正极相接。测量两电极之间的电压。 现象：伏特表指针偏到E=处解释：(-)：Zn2++2e-=Zn (+)：Cu2++2e-=Cu CuSO4溶液中加浓到沉淀溶解为止，形成深蓝色溶液； Cu2+ + 4NH3 = [Cu(NH3)4]2+ [Cu2+]下降, E变小，E= ZnSO4溶液中加浓至沉淀溶解为止; Zn2+ + 4NH3 = [Zn(NH3)4]2+ [Zn2+]下降, E变大，E= 最后达到平衡, E=接近初起值. 2*．酸度影响 在两只50mL烧杯中，分别注入FeSO4、K2Cr2O7溶液。FeSO4溶液中插入Fe片，在K2Cr2O7溶液中插入C棒，将Fe片、C棒通过导线分别与伏特表的负极和正极相接,中间用盐桥连接，测量两极电压。 文档冲亿季，好礼乐相随mini ipad移动硬盘拍立得百度书包 现象：测得E= 解释：(-) Cr2O72-+ 6e- + 14H+ = 2Cr3++ 7H2O (+) Fe2++ 2e- = Fe 在K2Cr2O7中，慢慢加入1mol·L-1H2SO4,再加入6mol·L-1NaOH。 加H+后E = 加OH-后E = （三）浓度、酸度对氧化还原产物的影响

氧化还原反应与电化学

氧化还原反应与电化学 一、 实验目的 1. 掌握电极电势对氧化还原反应的影响 2. 了解氧化型或还原型物质浓度、溶液酸度改变对电极电势的影响。 3. 进一步理解氧化还原反应的可逆性 4. 熟练掌握能斯特方程的应用 二、 实验原理 氧化还原过程也就是电子的转移过程。能斯特（Nernst ）方程式 电对的氧化型物质或还原型物质的浓度，是影响其电极电势的重要因素之一，电对在任一离子浓度下的电极电势，可由能斯特方程算出。例如Cu-Zn 原电池，若在铜半电池中加入氨水，由于Cu 2+和NH 3能生成深蓝色的、难解离的四氨合铜（II ）配离子[Cu(NH 3)4]2+，溶液中的Cu 2+浓度就会降低，从而使电极电势降低： Cu 2++4NH 3=[Cu(NH 3)4]2+ (深蓝色) 过氧化氢的氧化还原性(摇摆实验)主要反应方程式: 辅助试剂起到调节（1）、（2）反应速率的作用 已知在酸性介质中元素电势图： 三、 实验仪器与药品 Pb(NO 3)2 (0.5mol · L – 1) CuSO 4 (0.5mol · L –1) ZnSO 4(0.5mol · L –1) 锌片 铅粒 铜片 氨水1:1 A:量取400 ml H 2O 2(30%)稀释到1000mL ； B:称取40g KIO 3和量取40mL H 2SO 4(2 mol · L –1)，稀释到1000mL ；（此溶液相当于HIO 3溶液） C:（辅助试剂）：称取15.5g 丙二酸，3.5g MnSO 4·2H 2O 和0.5g 淀粉（先溶于热水）稀释到1000mL 。 四、 实验内容 a.电极电势与氧化还原反应的关系 分别在5滴 Pb(NO 3)2 (0.5mol · L – 1)和5滴 CuSO 4 (0.5mol · L –1)点滴板穴中，各放入一块表面擦净的锌片，观察锌片表面和溶液颜色有无变化？以表面擦净的铅粒（或铅片）代替锌片，分别与ZnSO 4(0.5mol · L –1)和CuSO 4(0.5mol · L –1)溶液反应，观察有无变化？根据实验结果定性比较Zn 、Pb 、Cu 电极电势的大小。 根据实验结果，说明电极电势与氧化还原反应方向的关系 ,298.15K 时= T

氧化还原反应和电化学

2006年化学竞赛讲义 氧化还原反应和电化学（初赛版） 化学竞赛大纲对氧化还原反应和电化学知识的要求： 电化学： 1、氧化态。氧化还原的基本概念和反应的书写和配平。 2、原电池。电极符号、电极反应、原电池符号、原电池反应。 3、标准电极电势。用标准电极电势判断反应的方向及氧化剂与还原剂的强弱。 4、元素电势图及其应用 5、电解池的电极符号与电极反应。 6、电解与电镀。 7、电化学腐蚀。 8、常见化学电源。 9、pH、络合剂、沉淀剂对氧化还原反应的影响的定性说明。 概述 电化学反应可分为两类： （1）利用自发氧化还原反应产生电流（原电池），反应△G＜0， 体系对外做功。 （2）利用电能促使非自发氧化还原反应发生（电解），反应△G＞0，环境对体系做功。 一、氧化还原反应的基本概念 （一）．氧化还原反应的实质 1．氧化还原反应 无机化学反应一般分为两大类，一类是在反应过程中，反应物之间没有电子的转移或得失，如酸碱反应、沉淀反应，它们只是离子或原子间的相互交换；另一类则是在反应过程中，反应物之间发生了电子的得失或转移，这类反应被称之为氧化还原反应。 氧化还原反应的实质是电子的得失和转移，元素氧化数的变化是电子得失的结果。元素氧化数的改变也是定义氧化剂、还原剂和配平氧化还原反应方程式的依据。 2．氧化数 1970年国际纯化学和应用化学学会（IUPAC）定义氧化数（oxidation number）的概念为：氧化数（又称氧化值）是某元素一个原子的荷电数，这种荷电数是将成键电子指定给电负性较大的原子而求得。 确定元素原子氧化数有下列原则： （1）单质的氧化数为零。因为同一元素的电负性相同，在形成化学键时不发生电子的转移或偏离。例如S8中的S，Cl2中的Cl，H2中的H，金属Cu、Al等，氧化数均为零。 （2）氢在化合物中的氧化数一般为I，但在活泼金属的氢化物中，氢的氧化数为－I，如NaH－I。 （3）氧在化合物中的氧化数一般为－Ⅱ，但在过氧化物中，氧的氧化数为－I，如H2O －I 、BaO－I 2；在超氧化物中，氧的氧化数为－I/2，如KO－I/22；在氟的氧化物中，氧的氧2 化数为Ⅱ，如OⅡF2。 （4）单原子离子元素的氧化数等于它所带的电荷数。如碱金属的氧化数为I，碱土金属的氧化数为Ⅱ。

电化学论文

电化学处理大气污染物的现状与展望 摘要：对电化学技术在处理大气污染物治理中的应用现状与展望进行了综述，主要从电化学烟气脱硫技术、电化学反应器去除氮氧化物废气、电化学法处理挥发性有机废气（VOCs）、电催化氧化降解大气中甲醛四个方面进行了论述，同时总结了电化学处理大气污染物过程中的问题及展望。 关键词：电化学、二氧化硫、硫化氢、甲醛、氮氧化物、VOCs Abstract: Key words: 前言： 由于目前对工业中排放的有毒废气的控制指标越来越严格，寻找新的、更有效的除去废气的技术已日益受到重视。大型火力发电厂普遍使用常规的湿法和干法来除去SO 2 和NOx，但对那些不是连续操作的小型加热燃烧器，化工厂或含尘量非常高的废气来说，这两种常规方法并不是很适用。例如玻璃厂、水泥厂、金属热处理与表面加工过程，硝酸的生产或矿物油的精炼等过程排放的废气的处理。这种状况促使人们从电化学的角度研究气体纯化的新技术，以替代通常的化学法[1]。 电化学技术利用外加电场的作用，在特定的电化学反应器内，通过一系列设计的化学反应、电化学过程或物理过程，达到预期设计的目的和效果。它使用电子这一无毒、无害且价格低廉的强氧化还原剂，可以很方便地通过控制电极电势，实现物质的氧化或还原。一方面，电化学技术可用于工业产品的生产，是一种基本上对环境无污染的“环境友好”技术;另一方面，应用电化学技术治理环境污染，通过氧化还原反应去除环境污染物，对环境起间接保护作用，在国内外都受到广泛重视[2-4]。 气态污染物的电化学净化电化学方法去除气态污染物包含两个步骤：首先通过吸附或吸收过程将气态污染物转移到液相(多为水溶液)，然后用电化学还原或氧化将其转化为无害物质[5]。 1电化学脱硫技术 1.1碱液吸收法 碱液吸收法是先通过碱性吸收液吸收酸性的SO2，再用电解池将亚硫酸根离子还原转化为连二硫酸根，一般所用的碱液是NaOH。吸收SO2形成NaHSO3和Na2SO3，其反应如下： SO2(g)+NaOH→NaHSO3

氧化还原反应和电化学的实验步骤

步骤 1.原电池的组成和电动势的粗略测定: 在一只井穴皿的1.2.3.位置分别倒入约1/2容积的0.1Mol*L-1 CuSO4、ZnSO4、(NH4)2Fe(SO4)2,再分别插入相应的金属片组成电极，若在1.2间插入盐桥则组成铜---锌原电池；在2.3间插入盐桥则组成锌----铁原电池；在1.3间插入盐桥则组成铜----铁原电池。分别用PH 计的mv部分去测定其近似的电动势，并与计算值相比较 2.浓度、介质对电动势的影响 （1）浓度对电极电势的影响 在上述实验基础上先往1中滴加2Mol*L-1NH 3 水至生成沉淀又溶解,在测铜---锌原电池的电动势,并与未加氨水前进行比较有什么变化?为什么?然后往2中滴加2 Mol*L-1氨水至沉淀又溶解,并测定其电势,又有什么变化?为什么? (2)介质对电极电势的影响 往井穴皿的1孔中加入适量的 0.1Mol*L-1Cr 2(SO 4 ) 3 和0.1 Mol*L-1K 2Cr 2 O 7 溶液至孔穴容积的一 半左右,往2孔穴中加入质量分数3% 的H 2O 2 溶液至约孔穴容积的1/2左 右,再分别插入石墨和盐桥使组成原电池用PH计的mv部分测其电动 势并记录.再往Cr 2O 7 2-/Cr3+电对中加 入几滴3 Mol*L-1H 2SO 4 ,并测其电动势, 再往Cr 2O 7 2-/Cr3+电对中滴入 6 Mol*L-1NaOH至生成沉淀又溶解,并测定电动势.试简单解释电动势的变化. 现象 1.2之间测量值为1100mv 1.3之间测量值为740mv 2.3之间测量值为300mv 1中先生成蓝色沉淀,后沉淀溶解成 浑蓝色的,PH计读数减小. 2中先生成白色沉淀,后沉淀溶解PH 计读数变大 E =900mv E读数先减小,改变正负极后,增大 E读数先减小,改变正负极后,增大. 解释结论及方程式 ψψ(1)=ψ(Cu2+/Cu） =ψο(Cu2+/Cu)+0.0592/2 *lg(Cu2+) =0.3394-0.0296=0.3098(V) ψ(2)=ψ(Zn2+/Zn） =ψο(Zn2+/Zn)+0.0592/2 *lg(Zn2+) =-0.7917(V) ψ(3)=ψ(Fe2+/Fe） =ψο(Fe2+/Fe)+0.0592/2 *lg(Fe2+) =-0.4385(V) 1.2之间,1为正极,2为负极 ψ=ψ(1)- ψ(2)=1.1015(V) 1.3之间,1为正极,3为负极 ψ=ψ(1)- ψ(3)=0.7483(V) 2.3之间,2为正极,3为负极 ψ=ψ(2)- ψ(3)=0.3532(V) *由于原电池含内阻,测量值比理论值小 加入氨水C(Cu2+)下降ψ(Cu2+/Cu）下 降,E=ψ(Cu2+/Cu) -ψ(Zn2+/Zn)下降 Zn2++2NH4·H2O=Zn(OH)2+2NH4+ Zn(OH) 2 +4NH 3 =[Zn(NH 3 )4]2++2OH- 加入氨水C(Zn2+)下降, ψ(Zn2+/Zn)下降 E=ψ(Cu2+/Cu) -ψ(Zn2+/Zn)上升 负极：Cr2O72-+6e+14H+=2Cr3++7H2O Φ=Φο+0.0592/6 *lg[C(Cr2O72-)*C14(H+)/C2(Cr3+)] =0.363(V) 正极：H2O2+2e+2H+=2H2O Φ=Φο+0.0592/2 *lg[C(H2O2)*C2(H+)]=1.2894(V) 加入H2SO4后,C(H+)增大 Φ(Cr2O72-/ Cr3+)增大 E=Φ(H2O2/H2O)-Φ(Cr2O72-/Cr3+) 读数减小,当Φ(Cr2O72-/Cr3+)大于 Φ(H2O2/H2O)后,正负极相反. 加 NaOH,C(H+)减小,Φ(Cr 2 O 7 2-/Cr3+)减 小, E=Φ(Cr 2 O 7 2-/Cr3+) -Φ(H 2 O 2 /H 2 O) 读数减小,当Φ(Cr 2 O 7 2-/Cr3+)小于 Φ(H2O2/H2O)后，正负极相反

氧化还原反应与电化学

第五章氧化还原反应与电化学 内容 1. 氧化数； 2.原电池与原电池电动势； 3. 金属的腐蚀与防护； 4.电解的基本原理及应用。 知识点与考核点 1．氧化数 某元素的一个原子在化合状态时的形式电荷数 ．．．．．（可以为分数）。 2．电对 同一元素氧化数高的状态（氧化态）与其氧化数低的状态（还原态）构成 一个电对。通常表述为氧化态/还原态，例如，Cu2+/Cu、Zn2+/Zn、 Fe3+/Fe2+、Fe2+/Fe、O２／H2O2、H2O2/OH–等。 3．原电池 借助氧化还原反应直接 ．．产生电流的装置。 4．原电池装置的符号表示：（以铜锌原电池为例） （－）Zn | Zn2+（c1）|| Cu2+（c2）| Cu（+） 负极反应：Zn（s）→Zn2+（aq）+2e– 正极反应： Cu2+（aq）+2e–→Cu（s） 电池总反应： Cu2+（aq）+ Zn（s）= Cu（s） + Zn2+（aq） 5．原电池装置的符号表示书写规则 （1）负极在左侧，正极在右侧， （2）两个半电池的中间用盐桥“||”连接， （3）盐桥两侧分别是正、负极的离子“Zn2+（c1）||Cu2+（c2）”，溶液需标 出离子的浓度。 例：将下列氧化还原反应组成原电池，写出电极反应。 （1）Sn2+（aq）+2Fe3+（aq）= Sn4+（aq）+2Fe2+ （aq） 解：原电池符号表示式为 （－）Pt | Sn2+ (c1), Sn4+ (c2) || Fe3+ (c3), Fe2+ (c4) | Pt（＋）负极反应：Sn2+（aq）→ Sn4+（aq）+2e– 正极反应：2Fe3+（aq）+ 2e–→2Fe2+（aq） 说明：①反应物中氧化剂的还原反应为正极反应，还原剂的氧化反应为负极反应。 ②没有金属作为电极，故选用不参与反应、只起导电作用的Pt或石墨等惰性电机作为辅助电极。 （2）2HCl（aq） + Zn（s）= H2（g）+ ZnCl2（aq） 解：原电池符号表示式为 （－）Zn| Zn2+ (c1) || H+ (c2) | H2（p），(Pt)（＋）