(精选)第九章 物理化学电子教案教学课件.pptVIP

金属的防腐 （3）电化学保护 1．保护器保护 将被保护的金属如铁作阴极，较活泼的金属如Zn作牺牲性阳极。阳极腐蚀后定期更换。 2．阴极电保护 外加电源组成一个电解池，将被保护金属作阴极，废金属作阳极。 3．阳极电保护 用外电源，将被保护金属接阳极，在一定的介质和外电压作用下，使阳极钝化。 金属的防腐 （4）加缓蚀剂 在可能组成原电池的系统中加缓蚀剂，改变介质的性质，降低腐蚀速度。 （5）制成耐蚀合金 在炼制金属时加入其他组分，提高耐蚀能力。如在炼钢时加入Mn，Cr等元素制成不锈钢。 活化区 钝化区 过钝化区 金属的钝化 0 电化学 电解质溶液 可逆电池电动势及其应用 实际不可逆电极过程 实际不可逆电极过程 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 分解电压 §10.1 分解电压 外加一个电压到一个电池上，逐渐增加电压, 直至使电池中的化学反应发生逆转，这就是电解。 HCl(aq) Pt Pt V A 阴极反应：2H+ + e → H2 阳极反应：2Cl- - e → Cl2 总反应：2HCl → H2 + Cl2 分解电压的测定 使用Pt电极电解HCl，加入中性盐作支持电解质，实验装置如图所示。 HCl(aq) Pt Pt V A 分解电压的测定 电 流 I 电压E 测定分解电压时的电流-电压曲线 O 电解质 浓度 c / mol · dm-3 电解产物 E分解 /V E理论/ V HCl 1 H2 + Cl2 1.37 1.31 HNO3 1 H2 + O2 1.69 1.23 H2SO4 0.5 H2 + O2 1.67 1.23 NaOH 1 H2 + O2 1.69 1.23 CdSO4 0.5 Cd + O2 2.03 1.26 NiCl2 0.5 Ni + Cl2 1.85 1.64 几种电解质溶液的分解电压（室温，铂电极） 电池不可逆充、放电时，U ≠ E E =φ正 – φ负 实际分解电压 一、极化（polarization） 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 ?阳 = | φ阳 - φ阳，平 | ?阴 = | φ阴，平 - φ阴| 根据极化产生的不同原因，通常把极化大致分为两类：浓差极化和电化学极化。 （1）浓差极化（concentration polarization） 以Zn2+ 在阴极还原为例 – Zn2+ 阴极反应： Zn2+ +2e = Zn a 扩散迟缓 a a a 超电势的测定 甘汞电极 电位计 电极1 电极2 A + 极 化 电 路 测 量 电 路 二、极化曲线（polarization curve） 超电势或电极电势与电流密度之间的关系曲线称为极化曲线， (1)电解池中两电极的极化曲线 随着电流密度的增大，两电极上的超电势也增大。 电解池中两电极的极化曲线 E可逆 η阴 E可逆+ΔE不可逆 η阳 阴极曲线 阳极曲线 j(电流密度) 电极电势 极化曲线（polarization curve） 电解池 原电池中两电极的极化曲线 j(电流密度) E可逆 E可逆 -ΔE不可逆 η阴 η阳 负 极 曲 线 正 极 曲 线 电极电势 原电池 (2) 原电池中两电极的极化曲线 影响超电势的因素很多，如电极材料、电极表面状态、电流密度、温度、电解质的性质、浓度及溶液中的杂质等。 氢在几种电极上的超电势 三、氢超电势 氢在几种电极上的超电势 Tafel 公式（Tafel’s equation） 早在1905年，Tafel 发现，对于一些常见的电极反应，超电势与电流密度之间在一定范围内存在如下的定量关系： 式中 j 是电流密度， 是单位电流密度时的超电势值，与电极材料、表面状态、溶液组成和温度等因素有关， 是超电势值的决定因素。 在常温下接近于 阴极上的反应 判断在阴极上首先析出何种物质，应把可能发生还原物质的电极电势计算出来，同时考虑它的超电势。电极电势最大的首先在阴极析出。 电