电化学7电池的应用详解.ppt

§7.10 分解电压 §7.10 分解电压 §7.10 分解电压 极化曲线 极化曲线 极化曲线 极化曲线 Tafel 公式 Tafel 公式 金属的电化学腐蚀、防腐与金属的钝化 金属的电化学腐蚀、防腐与金属的钝化 金属的防腐 化学电源 分解电压 电解水溶液时，因H2或O2的析出，会改变H+或OH-的浓度，计算电极电势时应把这个因素考虑进去。 确定了阳极、阴极析出的物质后，将两者的析出电势相减，就得到了实际分解电压。 因为电解池中阳极是正极，电极电势较高，所以用阳极析出电势减去阴极析出电势。 E分解 = E阳 - E阴 电解过程计算举例 例1：在25℃，用锌电极作为阴极电解 a±= 1的ZnSO4水溶液，若在某一电流密度下氢气在锌电极上的超电势为0.7V，在常压下电解时，阴极上析出的物质是氢气还是金属锌？ 分析：电解时阴极析出电势高的反应优先进行，判断电极反应的顺序，只需计算物质在阴极的析出电势。 金属析出时超电势可以不考虑，利用能斯特方程计算 氢气析出要考虑超电势，中性盐溶液中，a(H+) =10-7 ，常压下，p(H2,g) = 101.325kPa 电解过程计算举例 解：对于锌：Zn2+{a(Zn2+)}+ 2e- = Zn 上式计算得出的是平衡电极电势，即不存在超电势时氢气析出所需的电极电势，比较可知，如果没有超电势，阴极上析出的物质为氢气。 E{Zn2+|Zn} = E {Zn2+|Zn} - lg 0.05916 2 ? a(Zn2+) 1 = -0.7630V 对于氢：2H+{a(H+)}+ 2e- = H2{g, p(H2)} E{H+|H2(g),平} = E {H+|H2,g} - lg 0.05916 2 ? a(H+)2 p(H2) = -0.4140V 电解过程计算举例 比较可知， E{H+|H2(g)} E{Zn2+|Zn} ，即电解时阴极上析出的物质为金属锌。 由于超电势的存在，氢气析出时的电极电势为： E{H+|H2(g)} = E {H+|H2,平} –η阴 = -1.1140V 如果溶液中有多种金属离子，判断阴极反应时要注意氢气在不同金属电极上析出时超电势不同，应分别计算后进行比较。 电解过程计算举例 注意：氢气在不同金属上析出时超电势不同 例2：在298K和标准压力时，电解含有 和 的混合溶液，并设 a 不随电解的进行而变化。已知H2(g)在Ag(s)，Fe(s)，Cd(s)和Ni(s)上的超电势分别为0.20V，0.18V，0.30V和0.24V。当外加电压从零开始逐渐增加时，计算说明在阴极上析出物质的顺序。 Ag+(a = 0.05) Ag+ Fe2+(a = 0.01) Fe2+ Cd2+(a = 0.001) Cd2+ H+(a = 0.001) H+ Ni2+(a = 0.1) Ni2+ H+ 电解过程计算举例 解：对于银：Ag+{a(Ag+)}+ e- = Ag E{Ag+|Ag} = E {Ag+|Ag} - lg 0.05916 1 ? a(Ag+) 1 = 0.722V 对于铁：Fe2+{a(Fe2+)}+ 2e- = Fe E{Fe2+|Fe} = E {Fe2+|Fe} - lg 0.05916 2 ? a(Fe2+) 1 = -0.499V 对于镉：Cd2+{a(Cd2+)}+ 2e- = Cd E{Cd2+|Cd} = E {Cd2+|Cd} - lg 0.05916 2 ? a(Cd2+) 1 = -0.491V 电解过程计算举例 对于镍：Ni2+{a(Ni2+)}+ 2e- = Ni E{Ni2+|Ni} = E {Ni2+|Ni} - lg 0.05916 2 ? a(Ni2+) 1 = -0.280V 对于氢：2H+{a(H+)}+ 2e- = H2(g, p?) E{H+|H2(g)} = E {H+|H2(g)} - lg -η 0.05916 1 ? a(H+)2 1 H2 = -0.177V -η