極 化 作 用精品課件

1、極 化 作 用第1頁，共14頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)43分，星期四1. 極化曲線電極電勢(shì)隨電流密度J (單位電極面積上的電流)的變化曲線稱為極化曲線.第2頁，共14頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)43分，星期四極化曲線的測(cè)定裝置原理圖RB+_G電位計(jì)參比電極輔助電極研究電極第3頁，共14頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)43分，星期四測(cè)定結(jié)果表明, 隨著電流密度的增大,電極電勢(shì)偏離平衡電極電勢(shì)的程度增大, 陰極電勢(shì)下降, 陽極電勢(shì)則升高. 這一結(jié)果與測(cè)試系統(tǒng)是電解池還是電池?zé)o關(guān).第4頁，共14頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)43分，星期四E(電解) = E(可逆) (陰) (陽) E(可

2、逆) E(電池) = E(可逆) (陰) (陽) E(可逆) 可見, 實(shí)際電解過程消耗的電功比可逆時(shí)消耗的多; 而電池實(shí)際放電時(shí)作的電功比可逆時(shí)少. 定義超電勢(shì) (陰) = E(陰平) E (陰) (陽) = E(陽) E(陽平)第5頁，共14頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)43分，星期四2. 極化產(chǎn)生的原因(1)濃差極化(2)電化學(xué)極化第6頁，共14頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)43分，星期四濃差極化是在電流通過時(shí),由于反應(yīng)物或生成物遷向或遷離電極表面的緩慢而引起的電極電勢(shì)對(duì)其平衡值的偏離.(1)濃差極化第7頁，共14頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)43分，星期四如圖所示, 因Ag+的擴(kuò)散

3、步驟阻力較大使其向電極表面的遷移速率慢, 使得電極表面Ag+的濃度c s 低于其本體濃度c0.Ag +c0擴(kuò)散層濃差極化示意圖csAg陰第8頁，共14頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)43分，星期四有電流時(shí)無電流時(shí)可采用機(jī)械功(如攪拌)部分替代電功來加快離子擴(kuò)散步驟, 從而減輕濃差極化.第9頁，共14頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)43分，星期四(2)電化學(xué)極化由于電化學(xué)反應(yīng)本身的遲緩性而引起的電極電勢(shì)對(duì)平衡電勢(shì)的偏離稱為電化學(xué)極化.第10頁，共14頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)43分，星期四Ag + + e Ag電化學(xué)極化示意圖Ag陰e如圖所示, 當(dāng)電流通過電極時(shí), 陰極上的還原反應(yīng)來不及消

4、耗外界輸送的電子, 使電極表面上積累了多于平衡狀態(tài)下的電子, 導(dǎo)致電極電勢(shì)向負(fù)方向移動(dòng). 反之, 陽極上的氧化反應(yīng)來不及補(bǔ)充電極上被外界取走的電子, 使電極表面的電子數(shù)比平衡狀態(tài)下少, 導(dǎo)致電極電勢(shì)向正的方向移動(dòng). 第11頁，共14頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)43分，星期四當(dāng)電化學(xué)極化程度較高且濃差極化可忽略時(shí), 超電勢(shì)與電流密度之間常滿足半對(duì)數(shù)直線關(guān)系 a + blgJ, 該式稱為塔菲爾方程, a和b為塔菲爾常數(shù).第12頁，共14頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)43分，星期四在25, p條件下, 當(dāng)電流密度 J = 0.1 Acm2時(shí), 氫和氧在Ag電極上的超電勢(shì)分別為0.87 V和0.96 V. 問在上述條件下電解NaOH溶液需多大的外加電壓？(已知 E(OH|H2|Pt) =0.828 V, E(OH|O2|Pt) = 0.401V. )第13頁，共14頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)43分，星期四 相對(duì)應(yīng)的原電池 Ag|H2(p)| NaOHa(OH) = 1| O2(p)|AgE = E(OH|O2|Pt)E(OH|H2|Pt) = 0.401(0.828)V =1.229 V E(分解)=E + (