《电解与极化作》ppt课件

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1、第十章电解与极化作用从理论上讲，当外加电压略大于原电池电动势，原电池就会转变为电解池；实际上，外加电压需要超过原电池电动势一定值后，电解池才能工作，为什么？什么是电解？电解：当外加一个电压在一个电池上，逐渐增加电压直至电池中的化学反应逆转，此过程就是——电解。1§10.1分解电压O2H2原电池反应负极氧化作用正极还原作用电池反应2298K时，氢电极的电极电势氧电极的电极电势此电池的可逆电动势（当pH2=pO2=pθ时)3水的电解H2O2阴极阳极阴极还原反应阳极氧化反应电解过程的总反应反向加电压，使原电

2、池变为电解池4当反向电压加到1.229V时，是否等观察到电解反应发生？否！1.229V1.70V123E分解反向电压：1.229~1.70V(1－2线段)电极上产生的气体压力小于大气压，向溶液本体扩散，不可逆；反向电压：超过1.70V时：电极上产生的气体压力等于大气压，气体逸出，电解反应开始发生。5造成上述结果的原因是在电解时，电极上有极化作用，而使电解过程要以明显的程度进行时，外电压必须超过E可逆，此超过的值———超电势。分析：结论：实际分解电压(E分解)=理论分解电压(E可逆)+超电势(△E)62

3、～3直线外延至I＝0处所得的电压，即E分解.———使电解质溶液能连续不断发生电解时所必须的最小外加电压，称为该电解质溶液的分解电压。注意:如果外电压再增大，则此电压只增加溶液中的电位降，从而使电流急剧增加。如图中的2~3段。(E外-E分解)=IR此时1.229V1.70V123E分解7说明：电解H2SO4实际分解电压为1.67V，大于理论分解电压1.23V，其差值是由于电极上的极化所致。平滑的鉑片，无论在酸溶液或者碱溶液中，分解电压差不多都是约等于1.7V。因为电解的结果都是析出H2、O2，理论分解电

4、压一样，都是1.23V。而在鉑电极上，H2、O2都有相当大的极化，造成1.7－1.23＝0.47V的差值。8§10.2、极化的作用——PolarizationE分解＝E可逆＋△E不可逆＋IR△E不可逆＝η阴+η阳实际电解时，阴极上的不可逆电势常比可逆电势较负一些，阳极上的不可逆电势常比可逆电势较正一些，此较负或较正的值，就称为超电势。η阴、η阳表示阴极、阳极上的超电势（overpotential）9定义：电极在有限电流通过时所表现的电极电势φ不可逆与可逆电极电势φ可逆产生偏差的现象，叫做电极的极化（p

5、olarization）或又可表述为:电极电势偏离平衡值的现象称为电极的极化。某一电流密度下电势φ不可逆与φ平衡的差值称为超电势。注意：在实际电解时，外加于阳极上的电势要比可逆电极电势要正一些；外加于阴极上的电势要比可逆电极电势要负一些。101、浓差极化当电流通过电极时，如果在电极与溶液界面处化学反应的速度较快，而离子在溶液中的扩散速率相对较慢，则在电极表面附近处有关离子的浓度将会与远离电极的本体溶液有差别。这种差别造成了浓差极化。如电极为正极，电极电势升高对溶液实施搅拌，加速离子由本体向电极表面的扩

6、散速率，可减轻浓差极化现象。负极电极表面如电极为负极，电极电势降低溶液本体电极表面正极11浓差电极电势举例：以铜电极为例：当作为阴极时：铜离子向电极沉积析出Cu2++2e→Cu结论：浓差极化的结果，使阴极电势比可逆时更小(更负)。12当作为阳极时:铜溶解进入溶液成为Cu2+：Cu→Cu2++2e结论：浓差极化的结果，使阳极电势比可逆时更大（更正）。132、电化学极化电化学极化的产生是由于在有限电流通过电极时，电极与溶液界面上进行电极反应，而电极反应是分步进行的。这些步骤中有某一步骤反应速度较缓慢，需要

7、比较高的活化。而参与电极反应的某些粒子有缺少足够的能量来完成电子的转移，因此需要改变电极电势，这部分改变的电势称为电化学超电势，亦称活化超电势。电化学超电势使阴极电势变得比可逆电极电势更低（更负），阳极电势变得更高（更正）。电化学极化指电极过程中因电化学步骤受到动力学上的阻碍而引起的极化作用。14以氢的超电势的形成为例，理解电化学极化的概念①H3O＋从本体溶液向电极的扩散金属电极②H3O＋从电极附近的溶液中转移到电极上④吸附在电极上的H原子化合为H2Me－H+Me－H→2Me＋H2③H3O＋在电极上的

8、放电H3O＋+Me+e→Me－H＋H2OH2O+Me+e→Me－H＋OH⑤H2从电极上扩散到溶液中或形成气泡逸出HO15极化曲线——超电势的测定测定装置p122Fig10.3测定超电势，实际上就是测定在有电流通过电极时的电极电势，然后从电流与电极电势的关系就可以得到极化曲线。调解R值，改变电流密度（j）；在一定的电流密度，测定电极电势Ø；得到I——Ø关系曲线；原电池通过对溶液的搅拌，消除浓差电势。16电解池中两电极的极化曲线+-超电势与通过电解池的电流密