[理学]09章_电解与极化作用.ppt

物理化学电子教案—第九章 第九章 电解与极化作用 9.1 分解电压 分解电压的测定 分解电压的测定 分解电压的测定 分解电压的测定 分解电压的测定 分解电压操作过程 实际分解电压 实际分解电压 9.2 极化作用 极化的类型 极化的类型 极化的类型 极化的类型 极化的类型 超电势的测定 极化曲线（polarization curve） 极化曲线（polarization curve） 极化曲线（polarization curve） 极化曲线（polarization curve） 氢超电势 氢气在几种电极上的超电势 氢气在几种电极上的超电势 Tafel 公式（Tafel’s equation） 例题 9.3 电解时电极上的反应 9.3 电解时电极上的反应 9.3 电解时电极上的反应 9.3 电解时电极上的反应 9.3 电解时电极上的反应 9.3 电解时电极上的反应 9.3 电解时电极上的反应 9.3 电解时电极上的反应 9.3 电解时电极上的反应 9.3 电解时电极上的反应 9.3 电解时电极上的反应 例题 例题 例题 例题 9.4 金属的电化学腐蚀和防腐 金属的电化学腐蚀和防腐 金属的电化学腐蚀和防腐 金属的电化学腐蚀和防腐 金属的电化学腐蚀和防腐 金属的电化学腐蚀和防腐 金属的防腐 金属防腐 金属的防腐 金属的防腐 9.5 化学电源 利用上述现象使金属活泼次序在氢以上的金属也能析出来。 阳极上的反应 电解时阳极上发生氧化反应。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。 判断在阳极上首先发生什么反应，应把可能发生氧化物质的电极电势计算出来，同时要考虑它的超电势。电极电势最小的首先在阳极氧化。 分解电压 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。 注意：电解水溶液时，由于 或 的析出，会改变 或 的浓度，计算电极电势时应把这个因素考虑进去。 例 298K时如以Pt为电极电解CuSO4溶液，浓度为1mol.dm-3.所组成的原电池为： 设电解质的活度系数均等于1，并已知氧在铂电极上的电极电势为1.70V 该电池的分解电压为 若把外加电压增至2.0V,则此时溶液中Cu2+的浓度为： 计算 当氢气开始析出时，电池的分解电压为： 应注意的问题：在电解过程中，一方面应该注意因电解池中溶液浓度的改变所引起的反电动势的改变，另一方面还要注意控制电压不宜过大，以防止氢气也在阴极上析出。 金属离子的分离 如果溶液中含有多个析出电势不同的金属离子，可以控制外加电压的大小，使金属离子分步析出而达到分离的目的。 为了使分离效果较好，后一种离子反应时，前一种离子的活度应减少到 以下，这样要求两种离子的析出电势相差一定的数值。 如欲使两种离子同时在阴极上析出而形成合金，需调整两种离子的浓度，使其具有相等的析出电势。 例如相同浓度的Cu2+与Zn2+,析出电势相差大约为1V，两者不能同时析出。加入CN-可使Cu、Zn同时析出。 阴极产品：电镀、金属提纯、保护、产品的美化（包括金属、塑料）和制备 及有机物的还原产物等。 阳极产品：铝合金的氧化和着色、制备氧气、双氧水、氯气以及有机物的氧化产物等。 常见的电解制备有氯碱工业、由丙烯腈制乙二腈、用硝基苯制苯胺等。 电解的应用 例1 用铜电极CuCl2的水溶液，不考虑超电势，在阳极上将会发生什么反应。已知 例2 298K,0.1mol.Kg-1的HCl溶液中，氢电极的可逆电极电势约为-0.06V,当用Cu电极电解此溶液，氢在Cu电极上的析出电势应为： 例3 通电于含有相同浓度的Fe2+,Ca2+、Zn2+和Cu2+的电解质溶液，已知 设H2因由超电势而不析出，则这些金属的析出次序为： 例4 用Pt做电极电解SnCl2水溶液，在阴极上因H2有超电势故先析出Sn(s),在阳极上析出O2，已知 氧在阳极上析出的超电势为0.5V，已知 （1）写出电极反应，计算实际分解电压 （2）若氢在阴极上析出时的超电势为0.5V,试问要使 降至何值时，才开始析出氢气？ 解: (1)阴极 阳极 金属腐蚀分两类： （1）化学腐蚀 金属表面与介质如气体或非电解质液体等因发生化学作用而引起的腐蚀，称为化学腐蚀。化学腐蚀作用进行时无电流产生。 （2）电化学腐蚀 金属表面与介质如潮湿空气或电解质溶液等，因形成微电池，金属作为阳极发生氧化而使金属发生腐蚀。这种由于电化学作用引起的腐蚀称为电化学腐蚀