文档介绍：第第10 10章章电解与极化作用电解与极化作用§ §10 10- -1 1极化现象与超电势极化现象与超电势理论分解电压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( ) ( ) E E ?理论分解可逆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 Pt VG 外加电压很小时,几乎无电流通过,阴、阳极上无 H 2 (g)和 Cl 2 (g) 放出。随着 E的增大,电极表面产生少量氢气和***气,但压力低于大气压,无法逸出。 E 分解电流I电压 E 1 2 3测定分解电压时的电流-电压曲线所产生的氢气和***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 段分解电压的测定当外压增至 2-3 段,氢气和***气的压力等于大气压力, 呈气泡逸出,反电动势达极大值 E b,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。 E 分解电流I电压 E 1 2 3测定分解电压时的电流-电压曲线分解电压的测定( ) ( ) ( ) E E E IR ? ???分解 可逆不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。( ) ?阳( ) ?阴 IR 显然分解电压的数值会随着通入电流强度的增加而增加。实际分解电压( ) ( ) ( ) E ? ?? ??不可逆阳阴 8 分解电压产生的原因: 在外加电压 V 外作用下,电解反应的产物与溶液中相应离子及电极构成原电池,产生反电动势 E 反。 V 外< E 分时, I? 0; (因电解产物缓慢扩散,故有微小电流) V 外?,E 反?V 外?E 分,E 反?E max (p H2 ? 1atm, p Cl2 ? 1atm, 反电动势达最大值) 例:电解反应: 2HCl ? H 2 + Cl 2 V 外> E 分,V 外?, I ? V 外= E 分时的电极电势称为析出电势理想情况: E 分= E 理(由 Nernst 方程计算得出) 但实际上通常: E 分> E 理,原因: 电极极化 9 极化作用定义:电流通过电极时,电极电势偏离平衡电极电势的现象称为电极极化。极化产生的原因: ?离子扩散速度慢??浓差极化?反应速度慢??电化学极化(1) 浓差极化例: Ag + + e -? Ag v 扩慢, v 反应快阴 Ag + + e -? Ag Ag +c? Ag+ < c Ag+ (平衡) ???????????? Ag ) /Ag Ag ( O) /Ag Ag ( )( Ag ) /Ag Ag ( O) /Ag Ag (1 ln 1 lncF RT EE cF RT EE 平E? < E阴极极化使阴极电势降低阳极极化使阳极电势升高 1. 电极的极化(2) 电化学极化例: 2H + + e -? H 2v 反应慢,阴极积累电子?e 2H + + 2e -?H 2 电化学极化使阴极电势降低; 使阳极电势升高。两种极化结果均使阴极电势降低阳极电势升高