《电极过程概述》PPT课件

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1、重点要求极化概念、产生原因及基本规律电极过程特征测量极化曲线的基本原理电极过程概述腐蚀电池非平衡电位当电极反应不处于平衡状态，电极系统的电位称为非平衡电位。偏离平衡的原因有：电极界面虽只有一个电极反应，但有外电流流入或流出，使平衡状态被打破。电极表面不只一个电极反应，它们的电位都将偏离平衡电位。*因为金属腐蚀要进行，电极反应必然偏离平衡，故非平衡电位的讨论十分重要。过电位把一个电极反应偏离平衡时的电极电位E与这个电极反应的平衡电位Ee的差值叫做过电位。η＝E-Eeη＝0，即E=Ee,电极反应处于平衡。η＞0，即E＞Ee,电极反

2、应按阳极反应的方向进行。η＜0，即E＜Ee,电极反应按阴极反应的方向进行。●阳极电流密度Ia当η＞0，电极反应按阳极反应的方向进行时，或者有负电荷（电子）从溶液相转移到电极材料相，或者有正电荷（离子）从电极材料相流向溶液相，即有正电流从电极表面流向溶液，单位面积电极表面上的阳极电流，称为阳极电流密度，并规定它是正值。●阴极电流密度Ic当η＜0，电极反应按阴极反应的方向进行时,即有正电流从溶液流向电极表面，单位面积电极表面上的阴极电流，称为阴极电流密度，并规定它是负值。●交换电流密度I0当η＝0，阳极反应和阴极反应方向进行的速度

3、相等，在平衡条件下按相反方向进行的反应速度叫做交换电流密度。●对于非平衡状态下的不可逆过程，恒有ηI>0原电池中的不可逆过程*原电池中两个电极系统中的电极反应处于平衡状态时，原电池的电动势：V0＝Eec－Eea原电池每输出1F的电量所做的电功：W0=V0FW0为最大有用功。*当原电池的外电路中有电流I从电极Ma通过电机G流入电极Mc时，原电池的内部电路中就有同样大小的电流I从电极Ma的表面流向溶液，经过溶液流入电极Mc表面，此时原电池的两个电极上端的端电压为：V=Ec–Ea=Eec-／ηc／-(Eea+ηa)=V0-(ηa+／

4、ηc／)流过1F电量所做的电功为：W=VF=［V0–(ηa+／ηc／)］F=W0-(ηa+／ηc／)FW为实际有用功。*当原电池以可以测量的速度输出电流时，原电池中的氧化－还原反应的化学能就不能全部转变为电能。*当一个电极反应以不可逆过程的方式进行时，单位时间内、单位电极表面上的电极反应的化学能中转变成为不可利用的热能而散失掉的能量（也就是单位面积的电极表面上以热能形式耗散的功率）为ηI。*ηa、／ηc／的数值随着电极反应速度的增大而增大。●腐蚀电池腐蚀电池的工作过程如果将原电池短路，此时原电池的端电压V=0，原电池对外界所做

5、的实际有用功W=VF=0，则W0＝(ηa+／ηc／)F说明原电池中的两个电极反应的化学能全部成为不可利用的热能散失掉了。腐蚀电池的定义：只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功的短路原电池。腐蚀电池的特点：腐蚀电池的阳极反应是金属的氧化反应，结果造成金属材料的破坏。腐蚀电池的阴、阳极短路（即短路的原电池），电池产生的电流全部消耗在内部，转变为热，不对外做功。腐蚀电池中的反应是以最大限度的不可逆方式进行。HCl溶液ZnCuAKZnCuHCl溶液CuCuCuZn(a)Zn块和Cu块通过导线联接（b)Zn块和Cu块直接接触（短路）（

6、c)Cu作为杂质分布在Zn表面阳极Zn:Zn→Zn2++2e（氧化反应）阴极Cu:2H++2e→H2↑（还原反应）腐蚀电池的构成腐蚀电池的工作环节●阳极过程（1）金属原子离开晶格转变为表面吸附原子：M晶格→M吸附（2）表面吸附原子越过双电层进行放电转变为水化阳离子：M吸附+mH2O→Mn+·mH2O+ne（3）水化金属阳离子Mn+·mH2O从双电层溶液侧向溶液深处迁移。●阳极反应通式：［Mn+·ne］→Mn++ne如Fe-2e＝Fe2+2Fe+3H2O＝Fe2O3+6H++6e阴极过程（1）氢离子还原反应或析氢反应2H++2e

7、→H2↑（2）溶液中溶解氧的还原反应O2+4H++4e＝2H2O（酸性溶液中）O2+2H2O+4e＝4OH-（中性或碱性溶液中）（3）氧化性酸(为HNO3)或某些阴离子的还原，如：NO3-+2H++2e→NO2-+H2OCr2O72-+14H++6e→2Cr3++7H2O(4)溶液中高价离子的还原，例如铁锈中的三价铁离子的还原：Fe3+＋e→Fe2+Fe3O4+H2O+2e→3FeO+2OH-Fe(OH)3+e→Fe(OH)2+OH-(5)溶液中贵金属离子的还原，例如二价铜离子还原为金属铜：Cu2++2e→Cu(6)溶液中某些

8、有机化合物的还原，如RO+4H++4e→RH2+H2OR+2H++2e→RH2式中R表示有机化合物基团或分子。阴极反应通式：D+ne＝[D.ne]●电流回路金属部分：电子由阳极流向阴极溶液部分：正离子由阳极向阴极迁移以上三个环节既相互独立，又彼此制约，其中任何一个受到抑制，都