第3章-电化学补充.pptxVIP

3.2 原电池及其组成3.3 电极电势3.4 能斯特（Nernst）方程3.5 电极电势的应用3.6 电解及其应用3.7 腐蚀与防护第3章 电化学做非体积功 w’ 可自发反应?G?G?G = + 237.19kJ·mol-1?G上述反应不做非体积功时 0 不能自发反应不做非体积功 0 可自发反应?G 对其做非体积功（电功）时 w’ 可自发反应3.6 电解及其应用?????3.6.1电解电解：利用外加电能的方法迫使化学反应进行的过程叫电解。2H2O(l) ? H2( p? ) + O2( p? )根据吉布斯函数判据通过外加电能的方法，迫使反应进行，电能转化为化学能。e-e-??阳阴阴极阳极电解池装置示意图电解池:使用外加电源的方法使反应进行的装置，即将电能转变为化学能的装置直流电源反应类型: 　还原 氧化正极 　　 负极外电源:电解池:反应离子: 　负离子 　 正离子反应类型: 　氧化 　　 还原放电：在电解池的两极反应中氧化态物质得到电子或还原态物质给出电子的过程都叫做放电。通过电极反应，使金属导线中的电子导电(一类导体)与电解质溶液中的离子导电(二类导体)联系起来。3.6 电解及其应用3.6 电解及其应用电流密度DVAPt0电压Na2SO4分解电压和超电势R1. 分解电压实验：以铂作电极，电解0.100mol·dm-3　Na2SO4溶液现象：(1)外加电压 ≤ 1.23V，电流小、电极上无气泡;(2)外加电压≥1.70V，电流剧增，两极上有气泡，电解开始。分解电压：能使电解顺利进行的最低电压，称为实际分解电压，简称分解电压D。原电池电子流动方向电解池电子流动方向阴极：2H+(aq) + 2e- ? H2(g)?3.6 电解及其应用负正阳极：2OH-(aq) – 2e- ? H2O(l) + ? O2(g)阳阴电解池产生理论分解电压的原因：?电解池中的电极反应： 部分H2、O2吸附在铂电极表面，组成氢氧原电池(－)Pt|H2(g)|Na2SO4(aq,0.1 mol·dm-3)|O2(g)|Pt(+)电解池阳极上—正极： ? O2(g) + H2O (l)+ 2e- ? 2OH-(aq)电解池阴极上—负极：H2(g) – 2e- ? 2H+(aq)?该原电池电流方向与外加直接电源电流方向相反，因此至少需加一定的电压克服该原电池的电动势。?E(原电池)的理论计算(－)Pt|H2(g)|Na2SO4(aq,0.1 mol·dm-3)|O2(g)|Pt(+)条件：c(H+)=c(OH-)=10-7mol·dm-3, p(H2)=p(O2)=100kpa正极： ? O2(g) + H2O (l)+ 2e- ? 2OH-(aq)E(理论)=1.23V负极：H2(g) – 2e- ? 2H+(aq)E(实际)=1.70VE(实际) E(理论)3.6 电解及其应用电解池阳极上—正极：c(负离子) ?，??E?电解池阴极上—负极：c(正离子) ?，??2.极化与超电压(1)极化：这种电极电势偏离了没有电流通过时的平衡电极电势的现象称为极化。浓差极化：?由于离子扩散速率缓慢(放电速率扩散速率)所引起的，电极附近离子浓度低于溶液中实际离子浓度。 ?E(浓差) 消除方法：搅拌或升温?扩散速率? ?E(浓差)? 电化学极化：?是由电解产物析出过程中某一步骤(如离子的放电、原子结合为分子、气泡的形成等)反应速率迟缓而引起。即电化学极化是由电化学反应速率决定的，无法消除。3.6 电解及其应用电解池阳极：O2产生慢?正电荷过剩???电解池阳极：?(实)?(理)电解池阴极： H2产生慢?电子过剩? ??电解池阴极：?(实)?(理) （2）超电势? ：? ?(阳)= ?(实)－?(理)? ?(阴)= ?(理)－?(实)?=｜?(实)－?(理)｜（3）超电压E(超) ：超电压是电解池的实际分解电压与理论分解电压之差，它是由超电势构成的。E(超)= E(实)－E(理) =? (阴)+ ?(阳) P182表4.13.6 电解及其应用3.6 电解及其应用水溶液电解时实际分解电压(Pt 电极)影响超电势的因素:①电解产物：金属的超电势一般很小，气体的超电势较大，而氢气、氧气的超电势更大。②电极材料和表面状态：同一电解产物在不同的电极上的超电势数值不同，且电极表面状态不同时超电势数值也不同。③电流密度：随着电流密度增大超电势增大。在表达超电势的数据时，必须指明电流密度的数值或具体条件。 3.6 电解及其应用3.6 电解及其应用 电解池中两极的电解产物 综合考虑电极电势和超电势的因素得出：氧化反应阳极：?首先放电?析出电势代数值较小的还原态物质?(析出)＝?(实) = ?(理)＋?(阳)还原反应阴极：