第十一章電解分析法PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1第十一章電解分析法第十一章電解分析法2在電解池的兩個(gè)電極上施加直流電壓，使物質(zhì)在電極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起物質(zhì)的分解稱為電解。在電解池的兩個(gè)電極上施加直流電壓，使物質(zhì)在電極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起物質(zhì)的分解稱為電解。電解是一個(gè)借外部電源的作用來實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)向著非自發(fā)方向進(jìn)行的過程電解時(shí)，電解池內(nèi)發(fā)生的變化電解是一個(gè)借外部電源的作用來實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)向著非自發(fā)方向進(jìn)行的過程電解時(shí)，電解池內(nèi)發(fā)生的變化( (非自發(fā)的非自發(fā)的) )是原電池中變化是原電池中變化( (自發(fā)的自發(fā)的) )的逆過程電解池中的電極反應(yīng)必須在有外加電源的條件下，才能進(jìn)行。的逆過程電解池中的電極反應(yīng)必須在有外加電源的條件下，

2、才能進(jìn)行。第1頁/共18頁3只有加直流電壓于電解池的兩個(gè)電極上，改變其電極電位，才能使電解質(zhì)溶液在電極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)。只有加直流電壓于電解池的兩個(gè)電極上，改變其電極電位，才能使電解質(zhì)溶液在電極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)。電解池的陰極為負(fù)極，它與外電源的負(fù)極相聯(lián)；陽極為正極，它與外電源的正極相聯(lián)。電解池的陰極為負(fù)極，它與外電源的負(fù)極相聯(lián)；陽極為正極，它與外電源的正極相聯(lián)。第2頁/共18頁4以電解以電解CuSOCuSO4 4溶液溶液2 2SOSO4 4) )為例，通過改變電阻為例，通過改變電阻R R調(diào)節(jié)兩電極上的電壓，當(dāng)逐漸增加電壓，達(dá)到一定值后，電解池內(nèi)與電源調(diào)節(jié)兩電極上的電壓，當(dāng)逐漸增加電壓，達(dá)到

3、一定值后，電解池內(nèi)與電源 “ “-” -” 極相連的陰極上開始有極相連的陰極上開始有CuCu生成，同時(shí)在與電源生成，同時(shí)在與電源“+”+”極相連的陽極上有氣體放出，電解池中發(fā)生了如下反應(yīng)：極相連的陽極上有氣體放出，電解池中發(fā)生了如下反應(yīng)：陰極：陰極：CuCu2+2+ + 2e + 2e CuCu陽極：陽極：2H2H2 2O O O O2 2 + 4H + 4H+ + +4e +4e電池反應(yīng)：電池反應(yīng)： 2Cu2Cu2+2+ + 2H + 2H2 2O = 2Cu + OO = 2Cu + O2 2 + 4H + 4H+ +第3頁/共18頁52 2分解電壓與析出電位分解電壓與析出電位如果將電解池

4、的電流強(qiáng)度如果將電解池的電流強(qiáng)度i i對(duì)施加的電壓對(duì)施加的電壓U U作圖可得作圖可得i-Ui-U曲線曲線分解電壓是指使被電解物質(zhì)在兩電極上產(chǎn)生迅速的、連續(xù)不斷的電極反應(yīng)時(shí)所需的最小外加電壓。右圖中分解電壓是指使被電解物質(zhì)在兩電極上產(chǎn)生迅速的、連續(xù)不斷的電極反應(yīng)時(shí)所需的最小外加電壓。右圖中D D點(diǎn)的電壓就是分解電壓點(diǎn)的電壓就是分解電壓U U分分。DU Ui i分解電壓分解電壓第4頁/共18頁6討論討論：（1 1）對(duì)于可逆過程來說，一個(gè)電解反應(yīng)的分解電壓）對(duì)于可逆過程來說，一個(gè)電解反應(yīng)的分解電壓在數(shù)值上等于它的逆向反應(yīng)所構(gòu)成自發(fā)電池的電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于它的逆向反應(yīng)所構(gòu)成自發(fā)電池的電動(dòng)勢(shì)?。? 2）

5、在電解池中，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)稱為反電動(dòng)勢(shì)）在電解池中，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)稱為反電動(dòng)勢(shì)E E反反，反，反電動(dòng)勢(shì)與外加電壓方向相反，它阻止電解作用的進(jìn)行電動(dòng)勢(shì)與外加電壓方向相反，它阻止電解作用的進(jìn)行。要使電解反應(yīng)繼續(xù)，外加電壓必須克服反電動(dòng)勢(shì)！。要使電解反應(yīng)繼續(xù)，外加電壓必須克服反電動(dòng)勢(shì)！U U分分E E反反-E-E電池電池第5頁/共18頁7以下列電池為例以下列電池為例分解電壓分解電壓電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)第6頁/共18頁8因此外加電壓因此外加電壓U外外U U外外 U U分分iRiR式中式中i為電解電流，為電解電流，R為回路中的中電阻。為回路中的中電阻。第7頁/共18頁9i iE E陰陰D DO O陰極析出電位陰極析出電

6、位測(cè)測(cè)E E陰陰參比電極參比電極下面再看一下陰極的情況：下面再看一下陰極的情況：第8頁/共18頁10析出電位是指使被電解物質(zhì)在陰極上產(chǎn)生迅速的、連續(xù)不斷的電極反應(yīng)時(shí)所需的最正的陰極電位，或在陽極被氧化析出時(shí)所需的最負(fù)的陽極電位。上圖中的析出電位是指使被電解物質(zhì)在陰極上產(chǎn)生迅速的、連續(xù)不斷的電極反應(yīng)時(shí)所需的最正的陰極電位，或在陽極被氧化析出時(shí)所需的最負(fù)的陽極電位。上圖中的DD點(diǎn)的電位就是陰極析出電位。點(diǎn)的電位就是陰極析出電位。析出電位析出電位對(duì)于可逆過程，析出電位等于電極反應(yīng)平衡時(shí)的電極電位對(duì)于可逆過程，析出電位等于電極反應(yīng)平衡時(shí)的電極電位E E析出析出E E平衡平衡第9頁/共18頁11在電解硫

7、酸銅實(shí)驗(yàn)中，陰陽極的析出電位可由在電解硫酸銅實(shí)驗(yàn)中，陰陽極的析出電位可由NerstNerst公式求出：公式求出：V.aEECuCucuc310 1.0lg20592.034.0 lg20592.0220VpaEEOHOHOa22. 1 10132521278)5 . 02lg(40592. 023. 1 lg40592. 0440222若氧氣的分壓為若氧氣的分壓為21278Pa,21278Pa,第10頁/共18頁12電解硫酸銅的理論分解電壓電解硫酸銅的理論分解電壓U分分E電池電池E析（陽）析（陽）E析（陰）析（陰）0.91 V考慮外電路中的歐姆降（考慮外電路中的歐姆降（iR),iR),外加電源

8、的電壓外加電源的電壓U外外U分分iR從理論上講，只要外加電源的電壓超過理論分解電壓和歐姆降之和，電解反應(yīng)就會(huì)發(fā)生。但實(shí)際上的分解電壓要遠(yuǎn)比理論分解電壓大！從理論上講，只要外加電源的電壓超過理論分解電壓和歐姆降之和，電解反應(yīng)就會(huì)發(fā)生。但實(shí)際上的分解電壓要遠(yuǎn)比理論分解電壓大！第11頁/共18頁13先看陰極情況先看陰極情況i iE E陰陰D DO OD D理論析出電位理論析出電位實(shí)際析出電位實(shí)際析出電位過電位過電位( ()-1-1第12頁/共18頁14過電位過電位（）：當(dāng)電解過程以顯著的速度進(jìn)行時(shí)，施加在陰、陽極上的電極電位超過理論析出電位的值。）：當(dāng)電解過程以顯著的速度進(jìn)行時(shí)，施加在陰、陽極上的電

9、極電位超過理論析出電位的值。3 3過電位與極化現(xiàn)象過電位與極化現(xiàn)象過電壓：電解池的過電壓等于陰陽極過電位絕對(duì)值之和。過電壓：電解池的過電壓等于陰陽極過電位絕對(duì)值之和。= = c c + + a a第13頁/共18頁15綜合來看綜合來看E E陰陰E E陽陽U U分分電極電位電極電位電解電流電解電流0 01.01.0a ac cU U實(shí)際實(shí)際U U實(shí)際實(shí)際(E(E陽陽陽陽) )(E(E陰陰陰陰) ) (E(E陽陽E E陰陰) )(陽陽陰陰) )第14頁/共18頁16理論分解電壓小于實(shí)際分解電壓的原因是由于過電位的存在，但過電位是如何產(chǎn)生的呢？理論分解電壓小于實(shí)際分解電壓的原因是由于過電位的存在，但

10、過電位是如何產(chǎn)生的呢？極化：為了使電解反應(yīng)能顯著地進(jìn)行，回路中有一定的電解電流通過，對(duì)陰極反應(yīng)來說，必須使陰極電位比其平衡電位更負(fù)一些，而對(duì)于陽極來說，必須使電極電位比其平衡電位更正一些。這種電極電位與平衡電位之間產(chǎn)生偏差的現(xiàn)象稱為極化。極化：為了使電解反應(yīng)能顯著地進(jìn)行，回路中有一定的電解電流通過，對(duì)陰極反應(yīng)來說，必須使陰極電位比其平衡電位更負(fù)一些，而對(duì)于陽極來說，必須使電極電位比其平衡電位更正一些。這種電極電位與平衡電位之間產(chǎn)生偏差的現(xiàn)象稱為極化。極化的結(jié)果出現(xiàn)了過電位！極化的結(jié)果出現(xiàn)了過電位！第15頁/共18頁17（1 1）濃差極化：）濃差極化：是由于電解過程中電極表面附近溶液的濃度與主體

11、溶液是由于電解過程中電極表面附近溶液的濃度與主體溶液( (本體）的濃度差別引起的極化現(xiàn)象稱為濃差極化。譬如電解本體）的濃度差別引起的極化現(xiàn)象稱為濃差極化。譬如電解CuCu2 2： CuCu2+2+ + 2e + 2e CuCu按照極化產(chǎn)生的原按照極化產(chǎn)生的原因，可分為兩種：因，可分為兩種：本體本體第16頁/共18頁18減小濃差極化的方法：減小濃差極化的方法：a.a.減小電流，增加電極面積；減小電流，增加電極面積；b.b.攪拌，有利于擴(kuò)散攪拌，有利于擴(kuò)散（2 2）電化學(xué)極化：）電化學(xué)極化：電極反應(yīng)過程是分步進(jìn)行的，其中某一步反應(yīng)的速率較慢，決定了整個(gè)電極反應(yīng)的速率，要使電極反應(yīng)快速、顯著地進(jìn)行，必須使電