《物理化学》课程教学课件（PPT讲稿）第10章 电解与极化作用

力东理王大彩 物理化学电子教案第十章 电解 与 极化作用 电解池 阴极曲线 阳极曲线 原电池 E可送-△E不可送 E可送十△E不可送 负极曲线 E阿进 正极曲线 E 电位 电位 +0

2 物理化学电子教案—第十章

第十章电解与极化作用 归东理子大 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY §10.1分解电压 §10.2极化作用 §10.3电解时电极上的竞争反应 §10.4金属的电化学腐蚀、防腐与金属的钝化 §10.5化学电源

3 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

§10.1理论分解电压 力东理子大 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 1.理论分解电压 2.分解电压的测定 3.实际分解电压 SHAN

4 §10.1 理论分解电压 1. 理论分解电压 3. 实际分解电压 2. 分解电压的测定

归东理子大 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 1.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(理论分解)=E(可逆)

5 1.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 =

2.分解电压的测定 力东理子大 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 电源 使用Pt电极电解HCI, 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 阳极 阴极 度I和电压E,画出1-E曲 线。 分解电压的测定

6 2.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 Pt 阴极 V G

归东理工大 1)电解池 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 阴极：2H+(a)+2e→H,(g,p)）电 阳极：2CT(ao)-→C,(g,p)+2e 2HCI(arc)>H2(g,p)+Cl2(g,p) 。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 电压E 生少量氢气和氯气，但压力 测定分解电压时的电流一电压曲线 低于大气压，无法逸出

7 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 1 2 3 测定分解电压时的电流-电压曲线 2 2 ( ) 2 ( , ) H H a e H g p + + − 阴极： + →2 2 ( ) ( , ) 2 Cl Cl a Cl g p e − 阳极： − − → + 2 2 2 ( ) ( , ) ( , ) HCl a H g p Cl g p HCl → + 1)电解池

2)原电池 中东理子大 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 电源 负极：H2(g,p)-2e→2H*(a) 正极：CL,(g,p)+2e-→2C(a) H(g,p)+Ch(g,p)>2HCl(ana) 。所产生的氢气和氯气构成 阳极 阴极 了原电池，产生了与外加电 c H2 压方向相反的反电动势E。 原电池： 原电池： 正极 负极 分解电压的测定

8 电源 分解电压的测定 阳极 Pt 阴极 V G 所产生的氢气和氯气构成 了原电池，产生了与外加电 压方向相反的反电动势Eb。 2 ( , ) 2 2 ( ) H H g p e H a + − + 负极： − → 2 ( , ) 2 2 ( ) Cl Cl g p e Cl a − − − 正极： + → 2)原电池 2 2 ( , ) ( , ) 2 ( ) H g p Cl g p HCl aHCl + → Cl2 H2 原电池： 正极 原电池： 负极

归东理工大 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 。外加电压必须克服E,继续 增加电压，有少许增加，如 图中1-2段 流 。当外压增至2-3段，氢气和 氯气的压力等于大气压力， 3 呈气泡逸出，反电动势达极 大值Eb,maxo Q再增加电压，使I迅速增加。 将直线外延至I=0处，得E(分 E分解 电压E 解)值，这是使电解池不断工作 测定分解电压时的电流电压曲线 所必需外加的最小电压，称为 分解电压

9 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。 E I 电压E 1 2 3 测定分解电压时的电流-电压曲线 外加电压必须克服Eb，继续 增加电压，I 有少许增加，如 图中1-2段

归东理王大 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 几种电解质水溶液的分解电压 (以一价离子计，浓度为1 mol-dm3) 电解质溶液 实测分解电 电解生 可逆分解电 (E分解-E可逆/V 压E分解V 成物 压E可逆/V HNO3 1.69 H2+02 1.23 0.46 H2S04 1.67 H2+02 1.23 0.44 NaOH 1.69 H2+02 1.23 0.46 HCI 1.31 H2+C2 1.37 -0.06 CuSO4 1.49 Cu+02 0.51 0.98 AgNO3 0.70 Ag+02 0.04 0.66 ZnSO 2.55 Zn+02 1.60 0.95

10 几种电解质水溶液的分解电压 （以一价离子计，浓度为1 mol·dm-3 ） 电解质溶液 实测分解电 压E分解/ V 电解生 成物 可逆分解电 压E可逆 / V (E分解-E可逆 )/ V HNO3 1.69 H2 + O2 1.23 0.46 H2SO4 1.67 H2 + O2 1.23 0.44 NaOH 1.69 H2 + O2 1.23 0.46 HCl 1.31 H2 +Cl2 1.37 -0.06 CuSO4 1.49 Cu + O2 0.51 0.98 AgNO3 0.70 Ag + O2 0.04 0.66 ZnSO4 2.55 Zn + O2 1.60 0.95

口东理王大 3.实际分解电压 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 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7阴和n卿，以及克服电 池电阻所产生的电位降R。这三者的加和就称为实 际分解电压。 E(分解)=E(可逆)+△E(不可逆)+IR △E(不可逆)=7)+7阴例) 显然分解电压的数值会随着通入电流强度的增加而 增加

11 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。 ( ) 阴 ( ) 阳 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。 3.实际分解电压  = + E( ) ( ) ( ) 不可逆 阳 阴  