10章电解与极化作用1.ppt

物理化学电子教案—第十章 第十章 电解与极化作用 四 极化曲线（polarization curve） 极化曲线（polarization curve） 极化曲线（polarization curve） 极化曲线（polarization curve） Tafel 公式（Tafel’s equation） §10.4 金属的电化学腐蚀、防腐与金属的钝化 §10.5 化学电源 0.337=0.7991+0.05916lgaAg+ aAg+=1.54×10-8 （分离比较完全） 一般认为析出离子的浓度达10-6M时分离即比较完全两个一价离子分离： Δφ=0.05916lg1-0.05916lg10-6 = 0.355V Δφ=0.355V以上，析出离子的浓度可以从1M降至 10-6M 3.两种离子的同时析出：(制备二元合金镀层) Cu-Zn,Cu-Sn,Pb-Sn,Zn-Ni等 共同析出的条件：φ1，析=φ2，析 ——调节浓度。 (一般浓度不大时，可把 m（或c）当作a对待) 若析出离子为二价离子： Δφ=(0.05915/2)lg1-(0.05915/2)lg10-6=0.1775V 说明： 要使φ1，析=φ2，析 ，并不能仅仅依靠调节浓度。 例如：制备黄铜合金镀层(Cu-Zn合金) Cu2+与Zn2+的析出电势相差大约1V，仅靠调节浓度是不行的(因为浓度必须相差10-17倍)，但溶液中加入CN-离子使其成为络离子Cu(CN)-3、Zn(CN)2-4 ,因这些络离子的析出电势较为接近，可以使铜与锌同时析出而形成合金。 二、阳极反应： 首先进行电势较低的反应。以惰性金属为电极时，只能是负离子放电。 如：Cl-、Br-、I-及OH-氧化成Cl2、Br2、I2和O2, 一般情况下，SO42-、PO43-、NO3-放电电势很高，水溶液中不能放电。 如阳极材料为活泼金属（如常Cu 、Zn等）应考虑电极的溶解。 三 E端及E分解的计算： 先确定阴极和阳极发生反应物质的电极电势，然后：对原电池： E端 = φ阴-φ阳 电解池： E分解=φ阳-φ阴 例如：25oC以Pt为电极电解CuSO4(a=1)溶液，已知O2在Pt上的η=0.85V,H2在Cu上的η=0.23V,求开始E分解和H2析出时的E分解。 * 四、电解还原与氧化的应用 1.电镀； 2.有机电合成； 3.铝和铝合金的电化学氧化和表面着色； 该部分内容谈了电镀工艺中为了使金属沉淀的表面既光滑又均匀，必须防止H2和O2的析出，而采取的措施是在阴极区加入一种比H2有较正的还原电势的离子，防止了电极的极化而引起的H2的逸出，该种离子称为阴极去极化剂。 同理在阳极区加入还原电势比O2较负的物质，从而防止了电极极化而引起O2逸出。该种离子称为阳极去极化剂。另外，介绍了电解在有机物制备中的应用。选择不同的电极，及溶液的酸碱性，从相同的电解物质可以电解得到不同的产物。同时又简单介绍了塑料电镀等。 五 隔膜法电解食盐水的电极反应 阳极：石墨 ； 阴极：Fe 不考虑超电势时，阴极产物：H2，阳极产物：O2 考虑超电势时，阴极产物：H2，阳极产物：Cl2 （正因为有了超电势的存在，才实现了电解食盐水生产H2和Cl2的生产过程。这也是超电势存在的优点） 电流效率=（实际产量/理论产量）× 100% 电压效率=(理论分解电压/实际槽电压) × 100% 电能效率=电流效率 ×电压效率 =理论所需的电能/实际消耗的电能) ×100% 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。 由于金属腐蚀而遭受到的损失是非常严重的，据统计，全世界每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料的重量约为金属年产量的20-30%、约重一亿多吨。在腐蚀作用中又以电化学腐蚀情况最为严重。 当两种不同的金属或者两种不同金属的制品相接触，同时又与其他介质（如潮湿空气、其他潮湿气体、水或电解质溶液等）相接触时，就形成了一个原电池，进行原电池的电化学作用，使金属受到腐蚀。（往往形成许多的微电池(局部电池)，且该局部电池又是短路电池，该小电池的电能以热的形式传给了环境。） 将含有杂质的粗锌放入稀硫酸中，腐蚀速度比纯锌快 既