物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)電導(dǎo)：導(dǎo)電能力;對(duì)于某一種導(dǎo)體允許電流通過(guò)它的容易性的量度；電阻的倒數(shù)。符號(hào)是G。對(duì)于純電阻線(xiàn)路，電導(dǎo)與電阻的關(guān)系方程為：S。電導(dǎo)率κ是電阻率ρS/m。1基本原理1.1電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)、電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率

115電解質(zhì)溶液電導(dǎo)的測(cè)定

電阻AL1基本原理1.1電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)、電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率

115電解質(zhì)溶液電導(dǎo)的測(cè)定

摩爾電導(dǎo)率S0(Sm2/mol)，其中c的單位是mol/m31基本原理1.2溶液濃度對(duì)電導(dǎo)的影響

115電解質(zhì)溶液電導(dǎo)的測(cè)定

當(dāng)溶液的濃度逐漸降低時(shí)，由于溶液中離子間的相互作用力減弱，所以摩爾電導(dǎo)率逐漸增大?？苿跔柺└鶕?jù)實(shí)驗(yàn)得出強(qiáng)電解質(zhì)稀溶液的摩爾電導(dǎo)率Λm與濃度C有如下關(guān)系對(duì)于弱電解質(zhì)，可以根據(jù)科勞爾施離子獨(dú)立移動(dòng)定律計(jì)算無(wú)限稀釋時(shí)的摩爾電導(dǎo)率Λ0。1基本原理1.2溶液濃度對(duì)電導(dǎo)的影響

115電解質(zhì)溶液電導(dǎo)的測(cè)定

另外，對(duì)于弱電解質(zhì)，其電離平衡常數(shù)Kc與濃度c和電離度a之間有如下關(guān)系：而弱電解質(zhì)體系中：因此2實(shí)驗(yàn)步驟2.1連電路：惠斯通電橋

115電解質(zhì)溶液電導(dǎo)的測(cè)定

R1R2R3Rx信號(hào)發(fā)生器示波器2.2在25oC下，測(cè)0.020mol/L的KCl溶液的電阻，計(jì)算Kcell。2.3分別測(cè)定25oC下HCl,NaAc,NaCl,HAc在不同濃度下的電阻。2.4整理、清潔所用儀器。3注意事項(xiàng)3.1注意勿打碎電導(dǎo)池，鉑黑電極不要用力擦洗；3.2每人四個(gè)電導(dǎo)瓶，每種電解質(zhì)溶液用一個(gè)；0.020mol/LKCl溶液直接用電導(dǎo)管測(cè)定。3.3電解質(zhì)溶液加水稀釋后，注意搖勻，測(cè)量前達(dá)到恒溫。

115電解質(zhì)溶液電導(dǎo)的測(cè)定

1基本原理

116電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定

1.1電動(dòng)勢(shì)當(dāng)電極（金屬或其它導(dǎo)電體）插入電解質(zhì)溶液時(shí)，在電極與電解質(zhì)溶液界面即有電位差產(chǎn)生，這個(gè)電位差稱(chēng)作電極電位。由于不同電極性質(zhì)的差異，所產(chǎn)生的電極電位也不同。E=φ+－φ-1基本原理

116電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定

1.2電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定電池電動(dòng)勢(shì)不能用伏特計(jì)直接測(cè)量。因?yàn)楫?dāng)把伏特計(jì)與電池接通后，由于電池放電，不斷發(fā)生化學(xué)變化，電池中溶液的濃度將不斷改變，因而電動(dòng)勢(shì)值也會(huì)發(fā)生變化。另一方面，電池本身存在內(nèi)電阻，所以伏特計(jì)所量出的只是兩極上的電勢(shì)降，而不是電池的電動(dòng)勢(shì)，只有在沒(méi)有電流通過(guò)時(shí)的電勢(shì)降才是電池真正的電動(dòng)勢(shì)。1基本原理

116電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定

1.2電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定——對(duì)消法G工作電池標(biāo)準(zhǔn)電池可調(diào)電阻，精確調(diào)控工作電路電流——標(biāo)準(zhǔn)化待測(cè)電池1基本原理

116電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定

1.3電池的組裝ZnZnSO4(0.1mol/L)KCl(飽和)CuSO4(0.1mol/L)Cu2實(shí)驗(yàn)步驟

116電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定

2.1連線(xiàn)路2.2根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電池上溫度計(jì)顯示溫度，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢(shì)；并在電位差計(jì)上調(diào)節(jié)至計(jì)算值。2.3標(biāo)準(zhǔn)化工作電路2.4測(cè)定待測(cè)電池電動(dòng)勢(shì)（25oC）2.5將恒溫槽溫度分別升到30、35、40oC測(cè)定①和③電池電動(dòng)勢(shì)，計(jì)算電池的溫度系數(shù)

116電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定

注意：Ag電極改為Cu電極；AgNO3溶液改為CuSO4溶液3注意事項(xiàng)

116電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定

3.1鹽橋的正確使用3.2飽和甘汞電極的正確使用3.3標(biāo)準(zhǔn)電池、工作電池、待測(cè)電池正負(fù)極正確接到電位差計(jì)（正接正，負(fù)接負(fù)）3.4避免打碎玻璃儀器1基本原理

117氫陰極析出極化曲線(xiàn)的測(cè)定

電極極化：電極上有（凈）電流流過(guò)時(shí)，電極電勢(shì)偏離其平衡值，此現(xiàn)象稱(chēng)作極化。根據(jù)電流的方向又可分為陽(yáng)極化和陰極化。過(guò)電位：實(shí)際析出電位與理論析出電位間的差值稱(chēng)為超電位或過(guò)電位。陽(yáng)極上析出電位（正值）要比理論析出電位更正；陰極上的析出電位要比理論析出電位更負(fù)。極化曲線(xiàn)：表示電極電位與極化電流或極化電流密度之間的關(guān)系曲線(xiàn)。如電極分別是陽(yáng)極或陰極，所得曲線(xiàn)分別稱(chēng)之為陽(yáng)極極化曲線(xiàn)或陰極極化曲線(xiàn)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)在1M的NaOH溶液中氫在陰極析出極化曲線(xiàn)的測(cè)定，掌握測(cè)量極化曲線(xiàn)的基本方法。了解過(guò)電位、極化電極電位等概念和基本測(cè)量方法了解影響氫過(guò)電位和氫陰極析出速度的主要因素。

陽(yáng)極極化過(guò)電位ηA=φ-φP，陰極極化過(guò)電位ηK=φP-φ，式中φP為平衡電位，φ為電位研究發(fā)現(xiàn)η或φ是電流密度i的函數(shù)，稱(chēng)為T(mén)afel關(guān)系，大都滿(mǎn)足下列兩個(gè)Tafel方程：φ=a1+b1lgi（低極化區(qū)）φ=a2+b2lgi（高極化區(qū)）過(guò)電位代表為了維持電極反應(yīng)速率（電流密度）所需要的額外能量，此能量會(huì)轉(zhuǎn)成熱能，使得陽(yáng)極運(yùn)作電位永遠(yuǎn)高于平衡狀態(tài)下的電位；陰極運(yùn)作電位永遠(yuǎn)低于平衡狀態(tài)下的電位。φ~lgi作圖稱(chēng)為電極反應(yīng)極化曲線(xiàn)。極化曲線(xiàn)在電化學(xué)動(dòng)力學(xué)和機(jī)理、化學(xué)電源、電鍍、電拋光、金屬腐蝕、電化學(xué)合成、電催化和光電催化等領(lǐng)域的研究中都有重要的意義。

極化曲線(xiàn)示意圖

測(cè)量極化曲線(xiàn)有兩種方法:

控制電流法控制電位法本實(shí)驗(yàn)采用控制電流法，就是逐步改變回路中的電流大小，測(cè)量電極電位的變化情況。極化曲線(xiàn)的測(cè)量通常采用三電極的電解池，除陽(yáng)極和陰極外，還有一個(gè)電極電位固定不變的參比電極，以測(cè)量待研究電極的電極電位。

電解池示意圖

測(cè)量線(xiàn)路示意圖

本實(shí)驗(yàn)陽(yáng)極和陰極均采用鐵電極，參比電極為飽和甘汞電極，電解質(zhì)溶液為1M的NaOH溶液。電極反應(yīng)為：陽(yáng)極：4OH-=O2↑+2H2O+4e陰極：2H3O++2e=H2↑+2H2O注意事項(xiàng)為研究氫在陰極析出的極化曲線(xiàn)，應(yīng)該用磨砂隔板將陽(yáng)極室和陰極室隔開(kāi)，以避免陽(yáng)極析出的O2隨溶液擴(kuò)散至陰極還原。為避免電極表面吸附的O2和溶液中溶解的O2干擾，應(yīng)該在實(shí)驗(yàn)前，進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的預(yù)極化，使電極獲得穩(wěn)定的表面狀態(tài)。測(cè)量時(shí)，從大電流開(kāi)始向小電流逐點(diǎn)測(cè)量。119方波脈沖電流鍍鋅實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)脈沖電鍍法制備金屬鍍層的基本原理和實(shí)驗(yàn)方法。了解金屬電鍍的重要意義、直流電鍍與脈沖電鍍的區(qū)別。了解工業(yè)鍍鋅的一般方法和電化學(xué)在工業(yè)上的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)原理電鍍是最重要的金屬表面處理技術(shù)之一，在工業(yè)及眾多的高新技術(shù)領(lǐng)域中均有著重要應(yīng)用。脈沖電鍍研究和應(yīng)用始于18世紀(jì)中葉，但直至本世紀(jì)六十年代，隨著電子工業(yè)的蓬勃發(fā)展，脈沖電鍍技術(shù)的研究和應(yīng)用才取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。脈沖電鍍與直流電鍍的區(qū)別:

利用時(shí)間功能作為槽外控制金屬電鍍的手段.脈沖電鍍的優(yōu)點(diǎn):

可通過(guò)改變脈沖參數(shù)改善金屬鍍層的物理化學(xué)特性，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)約貴金屬和獲得功能性鍍層的目的.脈沖電鍍的實(shí)質(zhì)是一種通斷直流電鍍，具有三個(gè)可調(diào)變的獨(dú)立參數(shù):

脈沖電流密度JP、導(dǎo)通時(shí)間Ton(或T1)

關(guān)斷時(shí)間Toff(或T2)直流電鍍中，只有一個(gè)參數(shù)(電流密度或電位)可調(diào)。因此，脈沖電鍍可為槽外控制鍍層質(zhì)量提供更有效的控制途徑。平均脈沖電流密度Jm與Jp間關(guān)系為：

Jm=Jpx[Ton/(Ton+Toff)]脈沖電鍍時(shí)，如附加一直流分量D(可正可負(fù))，則脈沖電流的幅度M為：

M=[Jm(Ton+Toff)–D(Ton+Toff)]/Ton

方波電鍍中電流的周期性變化

脈沖電鍍主要依據(jù)的電化化學(xué)原理:

利用電流(或電位)脈沖的馳豫作用增大陰極極化和降低陰極的濃差極化，從而改善金屬鍍層的物理化學(xué)特性。脈沖電鍍時(shí)，電流導(dǎo)通后，接近陰極的金屬離子充分地被沉積，使陰極附近的電鍍液濃度降低而形成濃度梯度；當(dāng)電流關(guān)斷時(shí)，陰極附近的放電離子濃度，因擴(kuò)散而得以恢復(fù)。脈沖電鍍的特點(diǎn)可得到較致密的導(dǎo)電率高的金屬沉積層；可降低金屬淀積區(qū)濃差極化，可能成為提高陰極電流密度和金屬淀積速度的有效途徑；有利于消除氫脆和改善鍍層的物理化學(xué)性質(zhì)；可減少添加劑的需要；可提高金屬鍍層的純度；脈沖電鍍所制備的金屬鍍層通常具有較好的防護(hù)性能。脈沖電鍍的電路圖儀器與藥品儀器