电解与极化ppt课件.ppt

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1、第十章2021/7/29第十章电解与极化作用10.1分解电压10.2极化作用10.3电解时电极上的反应10.4金属的电化学腐蚀与防腐10.5化学电源2021/7/2910.1分解电压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。2021/7/29分解电压的测定使用Pt电极电解HCl，实验装置如图所示。逐渐增加外加电压，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。2021/7/29分解电压的测定电解池中的反应：2H+(aH+)+2e-→H2(p)2Cl-(aCl-)→Cl2(p

2、)+2e-2HCl(aHCl)→H2(p)+Cl2(p)原电池Pt

3、H2(p)

4、HCl(a)

5、Cl2(p)

6、Pt反电动势EbCathode:anode:2021/7/29分解电压的测定当外压增至2-3段，氢气和氯气的压力等于大气压力，呈气泡逸出，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)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。2021/7/29实际分解电压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

7、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。2021/7/2910.2极化作用极化（polarization）电流通过电极时，电极电势偏离平衡（可逆）电极电势的现象称为电极的极化。极化的类型（1）浓差极化（2）电化学极化定义:2021/7/29电极附近溶液的浓度与本体溶液间有一个浓度梯度，这种浓度差别引起的电极电势的改变称为浓差极化。用搅拌和升温的方法可以减少浓差极化。（1）浓差极化极化的类型2021/7/29CuCu2+(aq)vrvd阳极:CuCu2++2e-Ifv扩散

8、u2++2e-CuCu2+vdvrIfv扩散

9、arizationcurve）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。2021/7/29极化曲线（polarizationcurve）(1)电解池中两电极的极化曲线随着电流密度的增大，外加的电压增加，额外消耗了电能。2021/7/29极化曲线（polarizationcurve）(2)原电池中两电极的极化曲线由于极化，使原电池的作功能力下降。2021/7/29影响的因素：电极材料及表面处理状态JT电解质种类、浓度溶液中的其他物质2021/7/29Tafel公式氢超电势其中：a、b为常数，j为电流密度(A/

10、cm2)；a为j=1(A/cm2)时的超电势，a与电极材料、电极表面状态、溶液组成、温度有关；对于大多数金属，b在常温下接近0.05V。2021/7/29电流通过电极时,电极电势偏离平衡电极电势的现象极化:极化的结果:阳极电势变大；阴极电势变小。上次课内容小结2021/7/29析出电势定义:当外加电压等于分解电压时，两极的不可逆电极电势。阳阴2021/7/2910.3电解时电极上的反应发生还原的物质通常有(1)金属离子，(2)氢离子（中性水溶液中）电极电势最大的首先在阴极析出。阴极上的反应电解时阴极上发生还原反应。202

11、1/7/29电解时电极上的反应发生氧化的物质通常有：（1）阴离子，如等，（2）阳极本身发生氧化。电极电势最小的首先在阳极氧化。阳极上的反应电解时阳极上发生氧化反应。2021/7/29电解时电极上的反应分解电压2021/7/29EXAMPLE解:在阴极可能发生的反应为25℃时以Zn为阴极常压下电解ZnSO4中性水溶液(aZn2+=1),若在某一电流密度下H2在锌极上的超电势为0.7V,问此时是析出Zn还是析出H2。何种条件下可析出第二种物质。(Zn电极上析出Zn的超电势可以忽略)2021/7/29EXAMPLE2021/7

12、/29EXAMPLE2021/7/29EXAMPLE阴极:电势高者先析出(还原反应)此时，锌在阴极析出。若不存在氢的超电势，氢先析出。2021/7/29EXAMPLE如果要使H2析出，则锌的电极电势必须降低至－1.114以下，这时ZnSO4溶液的浓度必须降低。2021/7/29电解时电极上的反应金属离子的分离如果溶液