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作业 1 10 12 第十章电极过程动力学Chapter10KineticsofElectrodeProcess 可逆电极 平衡 I 0 r 实际电极 I 0 不平衡 不可逆电极过程 ir 本章讨论 1 r与 ir的区别 以及由此对电化学反应器 电池和电解池 产生的影响 2 当电解池中多种电极可能成为阳极 或阴极 时 到底哪个是真正的阳极 或阴极 10 1电极的极化与超电势 一 电极的极化 Polarizations 定义 在不可逆电极过程中 偏离平衡值 ir r 的现象 1 浓差极化 Concentrationpolarization 例 电池Zn Zn2 b1 Cu2 b2 Cu 阴极 Cu2 b2 Cu 为简单 1 I 0 Cu2 b2 2e Cu b2 b2 I 0 Cu2 b2 2e Cu 由此可见 浓差极化的原因 由于浓差扩散过程存在阻力 使得电极附近溶液的浓度与本体不同 从而使 值与平衡值产生偏离 浓差极化结果 阴 阳 减小浓差极化的方法 搅拌 升高温度 2 电化学极化 Electrochemicalpolarization 例 电池Zn Zn2 b1 Cu2 b2 Cu 带电程度不同 ir时Cu上多余电子 ir 阴 r 阴 阴极 r Cu2 2e Cu 由此可见 电化学极化的原因 当I 0时 电极上的电化学反应具有阻力 使电极上的带电情况发生变化 从而使 值与平衡值产生偏离 电化学极化结果 阴 阳 除Fe Co Ni等少数金属外 其他金属电极的电化学极化程度都很小 而气体电极的电化学极化程度一般都很大 结论 在不可逆电极过程中 各种极化兼而有之 结果总是 阴 阳 不论电池还是电解池 实际工作的阴极和阳极均是如此 二 超电势 Overpotential 1 定义 ir r 阴 r ir 阳 ir r 2 与电流密度有关 f 电极材料 制备方法 b T j等 对指定电极 f j 即j 3 的测量 ir r 实际上测量有电流情况下的 ir 自学 4 H2在各种金属上析出的 Tafel公式 自学 10 2不可逆情况下的电池和电解池 1 在可逆情况下 二者从物质变化到能量变化完全互逆 2 在不可逆情况下 由于极化 使得 电池不同于可逆电池 电解池不同于可逆电解池 二者的关系与可逆时不同 任何一个电解池总是与一个电池对应着 二者的阴 阳极对调 一 几个常用名词 1 电池的电动势与电势 电动势 r 阴 r 阳 电势 ir 阴 ir 阳 二者关系 E 电势 r E 电势 E是电池的平衡电势 ir E 电势 2 电池的端电压 U端 指端间电位降 单位正电荷在外电路所释放的能量 所以是人们从电池获得能量的标志 电池作电功的本领 电池作电功的实际能力 3 电解池的外加电压 U外 在可逆情况下 E 电势 U端 U外 U分 二 不可逆情况下电池的U端和电解池的U外 1 不可逆电池的U端 设电流为I 内阻为R 单位正电荷在闭合回路中的总能量来源是电池的电势 ir 阴 ir 阳 一部分消耗在外电路U端 一部分克服内阻消耗电位降IR 则 ir 阴 ir 阳 U端 IR U端 ir 阴 ir 阳 E ir 阴和 ir 阳均与j有关 极化曲线 U端必与j有关 2 不可逆电解池的U外 则 U外 ir 阳 ir 阴 IR 结论 电池 U端 电解池 U外 极化对能量的利用不利 注 析出电势不是 和 r 离子在电极上的析出顺序 即电极反应的确定 U外 ir 阳 ir 阴 ir 阳越小 ir 阴越大 所需的U外越小 当电解池U外逐渐增大时 在阳极上总是析出电势较小的物质较先析出 在阴极上则是析出电势较大的物质较先析出 阳 ir A ir B ir C 则析出顺序C B A 阴 ir A ir B ir C 则析出顺序A B C 随A不断析出 ir A 直至 ir A ir B A B 同时 即B 开始