10章_电解与极化作用.ppt

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1、物理化学电子教案—第十章第十章电解与极化作用§10.1分解电压§10.3电解时电极上的竞争反应§10.2极化作用§10.4金属的电化学腐蚀、防腐与金属的钝化§10.5化学电源*§10.5电有机合成简介§10.1分解电压一、理论分解电压二、分解电压的测定三、实际分解电压§10.1分解电压一、理论分解电压使某电解质溶液能连续不断发生电解时所必须外加的最小电压，在数值上等于该电解池作为可逆电池时的可逆电动势二、分解电压的测定二、分解电压的测定使用Pt电极电解HCl，加入中性盐用来导电，实验装置如图所示。逐

2、渐增加外加电压，由安培计G和伏特计V分别测定线路中的电流强度I和电压E，画出I-E曲线。电源分解电压的测定阳极阴极测定分解电压装置.swf外加电压很小时，几乎无电流通过，阴、阳极上无H2(g)和Cl2(g)放出。随着E的增大，电极表面产生少量氢气和氯气，但压力低于大气压，无法逸出。电流I电压E测定分解电压时的电流-电压曲线所产生的氢气和氯气构成了原电池，外加电压必须克服这反电动势，继续增加电压，I有少许增加，如图中1-2段二、分解电压的测定当外电压增至2-3段，氢气和氯气的压力等于大气压力，呈气泡逸

3、出，反电动势达极大值Eb,max。再增加电压，使I迅速增加。将直线外延至I=0处，得E(分解)=Eb,max值，这是使电解池不断工作所必需外加的最小电压，称为分解电压。电流I电压E测定分解电压时的电流-电压曲线二、分解电压的测定理论上：E(分解)=Eb,max=E(可逆)要使电解池顺利地进行连续反应，除了克服作为原电池时的可逆电动势外，还要克服由于极化在阴、阳极上产生的超电势和，以及克服电池电阻所产生的电位降。这三者的加和就称为实际分解电压。显然分解电压的数值会随着通入电流强度的增加而增加。三、实际

4、分解电压§10.2极化作用一、极化（polarization）二、超电势三、极化曲线－超电势的测定四、氢超电势一、极化（polarization）当电极上无电流通过时，电极处于平衡状态，这时的电极电势分别称为阳极可逆(平衡)电势和阴极可逆(平衡)电势在有电流通过时，随着电极上电流密度的增加，电极实际分解电势值对平衡值的偏离也愈来愈大，这种对可逆平衡电势的偏离称为电极的极化。§10.2极化作用（1）浓差极化在电解过程中，电极表面附近某离子由于电极反应其浓度Cs与本体溶液中该离子浓度C0不同，这种浓度差

5、别引起的电极电势的改变称为浓差极化。§10.2极化作用用搅拌和升温的方法可以减少浓差极化也可以利用滴汞电极上的浓差极化进行极谱分析。滴汞电极;droppingmercuryelectrode;DME性质：极谱法常用的一种特殊电极。它是汞从外径3～7mm，内径0.04～0.08mm的垂直玻璃毛细管下端流出，并形成汞滴而滴下的电极。滴汞电极作为极谱方法的指示电极，常用作阴极，是一个极化电极，电解过程中在其表面产生浓差极化。例如：若在CuSO4溶液中插入两个铜电极进行电解,不加以搅拌，则会出现:(1)Cu

6、SO4在阳极区浓度大于阴极区的浓度(2)CuSO4在阳极区浓度大于电解前溶液的浓度(3)CuSO4在阳极区浓度小于阴极区的浓度(4)CuSO4在阳极区浓度小于电解前溶液的浓度其中正确的说法是:(A)(1)(2)(B)(1)(4)(C)(2)(3)(D)(3)(4)（2）电化学极化电极反应总是分若干步进行，若其中一步反应速率较慢，需要较高的活化能§10.2极化作用为了使电极反应顺利进行所额外施加的电压称为电化学超电势（亦称为活化超电势)这种极化现象称为电化学极化。例如电解一定浓度的硝酸银溶液阴极反应电

7、解时阳极上有类似的情况，但二、超电势为了使超电势都是正值，把阴极超电势和阳极超电势分别定义为：阳极上由于超电势使电极电势变大，阴极上由于超电势使电极电势变小。二、超电势在某一电流密度下，实际发生电解的电极电势与可逆电极电势之间的差值称为超电势。三、极化曲线－超电势的测定甘汞电极电位计电极1电极2A+三、极化曲线（polarizationcurve）超电势或电极电势与电流密度之间的关系曲线称为极化曲线，极化曲线的形状和变化规律反映了电化学过程的动力学特征。(1)电解池中两电极的极化曲线随着电流密度的增

8、大，两电极上的超电势也增大阴极析出电势变小由于极化使外加的电压增加，额外消耗了电能。阳极析出电势变大电解池中两电极的极化曲线E可逆η阴E可逆+ΔE不可逆η阳阴极曲线阳极曲线电解池j(电流密度)电极电势三、极化曲线（polarizationcurve）三、极化曲线（polarizationcurve）(2)原电池中两电极的极化曲线原电池中，负极是阳极，正极是阴极。利用这种极化降低金属的电化腐蚀速度。随着电流密度的增加，阳极析出电势变大，阴极析出电势变小。由于极化，使原电