《物理化学》课程教学课件（PPT讲稿）10电解与极化作用

第十章电解与极化作用程 §10.1分解电压 §102极化作用 §103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 山兼理工大厚 1

山东理工大学 1 第十章电解与极化作用程 §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

§10.1分解电压 第九章讨论的电极电势是在可逆发生电极反应时所 具有的电势，即电极上没有外电流通过时的电势 ，称为可逆电势，或热力学电势，平衡电极电势。 如： =0 Ag"+e =Ag Ag-e=Ag A0+ Ag 两反应速率相等时 (Ag/Ag)=0.799V 山拿理土大学 2

山东理工大学 2 §10.1 分解电压 第九章讨论的电极电势是在可逆发生电极反应时所 具有的电势，即电极上没有外电流通过时的电势r ，称为可逆电势，或热力学电势，平衡电极电势。 如： Ag++e =Ag Ag – e = Ag+ 两反应速率相等时  y (Ag+ /Ag)=0.799V Ag + + + + + + + + I=0 Ag+

不可逆电极过程 当进行电解或电池放电时，有电流通过电极，则不符 合可逆条件，所以称为不可逆电极反应。此时，电极 电势就会偏离原平衡电极电势，这种现象称为电极的 极化。 1≠0电子进入 净反应Ag+e=Ag 净反应速率等于外电路电流时 Ag ←一Ag 电极电势为p, (p:阴极电势，p:阳极电势) 山京理立大学 3

山东理工大学 3 Ag Ag+ 不可逆电极过程 当进行电解或电池放电时，有电流通过电极，则不符 合可逆条件，所以称为不可逆电极反应。此时，电极 电势就会偏离原平衡电极电势，这种现象称为电极的 极化。 + + + + 净反应Ag++e =Ag 净反应速率等于外电路电流I 时 电极电势为 I (c :阴极电势,  a :阳极电势) I0电子进入

理论分解电压 电解：在电池上若外加一个直流电源，并逐渐增加电压 直至使电池中的物质在电极上发生化学反应一一一电解 过程。 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) 山菜理工大号 4

山东理工大学 4 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 = 电解：在电池上若外加一个直流电源，并逐渐增加电压 直至使电池中的物质在电极上发生化学反应－－－电解 过程

分解电压的测定 使用Pt电极电解HCI, 电源 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 阳极 阴极 电压E,画出E曲线。 分解电压的测定 山家望立大学 5

山东理工大学 5 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

分解电压的测定 外加电压很小时，几乎无 电流通过，阴、阳极上无H2 电 (g)和C2(g)放出。 流 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。 所产生的氢气和氯构成了原 电池，外加电压必须克服这反 分解 电压E 电动势，继续增加电压，【有 测定分解电压时的电流-电压曲线 少许增加，如图中1-2段 山套理工大学 6

山东理工大学 6 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。 E I E 1 2 3 所产生的氢气和氯构成了原 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

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， 电 呈气泡逸出，反电动势达极 大值Eb,mx° 再增加电压，使1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 E分解 电压E 压，称为分解电压。 测定分解电压时的电流-电压曲线 山套理土大学 7

山东理工大学 7 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 E 1 2 3 分解电压的测定

■注意： ■1.理论上分解电压应该等于原电池的可逆电 动势 ■2.图中的分解电压的位置不能确定的很精确 ,I-E曲线并没有十分确切的理论意义，所得 到的分解电压也不能重复，但有实用价值。 山寡理立大学 8

山东理工大学 8 ◼ 注意： ◼ 1.理论上分解电压应该等于原电池的可逆电 动势 ◼ 2.图中的分解电压的位置不能确定的很精确 ，I-E曲线并没有十分确切的理论意义，所得 到的分解电压也不能重复，但有实用价值

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、阳极上产生的超电势阴和n阳，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（阳+7（阴 显然分解电压的数值会随着通入电流强度的增加而增加。 山京理立大学 9

山东理工大学 9 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。 实际分解电压  = + E( ) ( ) ( ) 不可逆 阳 阴  

§10.2极化作用 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 p逆阳)，p（阴） 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。 山拿理土大学 10

山东理工大学 10 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 可逆（阳）,可逆（阴） 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