物理化學(xué)分解電壓學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1物理化學(xué)物理化學(xué)(w l hu xu)分解電壓分解電壓第一頁(yè)，共12頁(yè)。使電解質(zhì)在兩電極上繼續(xù)不斷地進(jìn)行分解所需的 最 小 外 加 電 壓 ( d i n y ) 稱 為 分 解 電 壓(diny).陰極(負(fù)極): 2H+ + 2e H2(g)陽(yáng)極(正極): 2Cl + 2e Cl2(g)電解(dinji)反應(yīng): 2H+ + 2Cl H2(g)Cl2(g)第2頁(yè)/共12頁(yè)第二頁(yè)，共12頁(yè)。電解時(shí)構(gòu)成電池: Pt | H2 | HCl(b) | Cl2 | Pt該電池的電動(dòng)勢(shì) E 與外加電壓方向相反./ )Cl(/ )H()Cl()H(ln22222 ppppaaFRTEE第3頁(yè)/共12

2、頁(yè)第三頁(yè)，共12頁(yè)。該電動(dòng)勢(shì)隨外電壓的增大而同步升高. 因H2和Cl2從電極上緩慢向 外擴(kuò)散, 使 E 總略小于外加電壓, 從而有微小電流持續(xù)通過. 當(dāng)H2和Cl2達(dá)到飽和而析出時(shí), E 達(dá)到最大值, 該值為分解電壓的理論值. 此后電解電流隨外壓增大而快速上升.當(dāng)外加電壓等于分解電壓時(shí), 兩極上的電極電勢(shì)分別(fnbi)稱為氫和氯的析出電勢(shì).例42電解過程(guchng)動(dòng)畫演示第4頁(yè)/共12頁(yè)第四頁(yè)，共12頁(yè)。理論分解電壓(diny) 使某電解質(zhì)溶液能連續(xù)不斷發(fā)生電解時(shí)所必須外加的最小電壓(diny)，在數(shù)值上等于該電解池作為可逆電池時(shí)的可逆電動(dòng)勢(shì)( )()EE理論分解可逆第5頁(yè)/共12頁(yè)第

3、五頁(yè)，共12頁(yè)。()()()EEEIR分解可逆不可逆 要使電解池順利地進(jìn)行連續(xù)反應(yīng)，除了克服作為原電池時(shí)的可逆電動(dòng)勢(shì)外，還要克服由于極化在陰、陽(yáng)極上產(chǎn)生的超電勢(shì)(陰）和（陽(yáng)），以及克服電池電阻所產(chǎn)生的電位降IR 。這三者的加和就稱為實(shí)際分解電壓。()陽(yáng)()陰IR 顯然分解(fnji)電壓的數(shù)值會(huì)隨著通入電流強(qiáng)度的增加而增加。實(shí)際(shj)分解電壓()()()E不可逆陽(yáng)陰第6頁(yè)/共12頁(yè)第六頁(yè)，共12頁(yè)。7分解電壓產(chǎn)生的原因：分解電壓產(chǎn)生的原因： 在外加電壓在外加電壓V外作用下，電解反應(yīng)的產(chǎn)物外作用下，電解反應(yīng)的產(chǎn)物與溶液中相應(yīng)離子及電極與溶液中相應(yīng)離子及電極(dinj)構(gòu)成原電池，構(gòu)成原電池，

4、產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)E反。反。V外外 E分分，V外外 ，I V外外 = E分分 時(shí)的電極電勢(shì)稱為時(shí)的電極電勢(shì)稱為析出電勢(shì)析出電勢(shì)理想情況：理想情況： E分分 = E理理 (由由Nernst方程計(jì)算得出方程計(jì)算得出) 但實(shí)際上通常：但實(shí)際上通常： E分分 E理理， 原因：原因：電極極化電極極化第7頁(yè)/共12頁(yè)第七頁(yè)，共12頁(yè)。分解(fnji)電壓的測(cè)定 使用Pt電極電解(dinji)HCl，加入中性鹽用來導(dǎo)電，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。 逐漸增加外加電壓，由安培計(jì)G和伏特計(jì)V分別測(cè)定線路(xinl)中的電流強(qiáng)度I 和電壓E，畫出I-E曲線。電源分解電壓的測(cè)定陽(yáng)極陰極PtVG第8頁(yè)/共12頁(yè)第八頁(yè)，共

5、12頁(yè)。 當(dāng)外壓增至2-3段，氫氣和氯氣的壓力等于(dngy)大氣壓力，呈氣泡逸出，反電動(dòng)勢(shì)達(dá)極大值 Eb,max。 再增加電壓，使I 迅速增加。將直線外延至I = 0 處，得E(分解(fnji)值，這是使電解池不斷工作所必需外加的最小電壓，稱為分解(fnji)電壓。E分分解解電流I電壓E123測(cè)定分解電壓時(shí)的電流-電壓曲線分解電壓(diny)的測(cè)定第9頁(yè)/共12頁(yè)第九頁(yè)，共12頁(yè)。 例題1 298K時(shí), 用鉑做兩極, 電解 1 molkg1 NaOH溶液.(1)兩極產(chǎn)物是什么？寫出電極反應(yīng); (2)電解時(shí)理論分解電壓(diny)是多少？ (已知298K時(shí), E(OH|O2|Pt) = 0.401 V. )(1) 陰極反應(yīng)(fnyng): 2H2O2e H2 + 2OH (產(chǎn)物H2) 陽(yáng)極反應(yīng)(fnyng): 2OH (1/2)O2 + H2O2e (產(chǎn)物O2) 第10頁(yè)/共12頁(yè)第十頁(yè)，共12頁(yè)。(2) 理論分解電壓即為由H2和O2組成(z chn)的化學(xué)電池的反電動(dòng)勢(shì), 即: Pt | H2(100kPa) | NaOH (1 molkg1) | O2 (100kPa) | Pt 電池反應(yīng): H2(100kPa) + (1/2) O2(100kPa) = H2O E = E(OH|O2|Pt) E(|H2|Pt) +(RT/F) lnp