普通化学课件(地质工程)-4.4 电解

小结： 1. 原电池电动势与反应的吉布斯函数变,应用1：装置原电池并由标准电极电势计算反应的热力学函数的变化。,应用2：确定氧化还原反应的限度，求氧化还原反应的平衡常数,应用3：判断氧化剂、还原剂的相对强弱,应用4：判断氧化还原反应的方向,2.应用,2017/12/29,5.4 电解,（一）、基本原理 （1）电解装置与电解过程,电化学规定：不论电解池还是原电池，凡发生氧化（失电子）反应的电极为阳极，发生还原（得电子）反应电极是阴极。同时又规定电势高为正极，电势低为负极；因此：原电池：正极(阴极)、负极(阳极)电解电池：正极(阳极)、负极(阴极),电解过程,2017/12/29,3,电解硫酸铜溶液, 当逐渐增加电压，达到一定值后，电解池内与电源 “-” 极相连的阴极上开始有Cu生成，同时在与电源“+”极相连的阳极上有气体放出，电解池中发生了如下反应：,阴极反应：Cu2+ + 2e Cu阳极反应：2H2OO2 + 4H+ +4e电池反应：2Cu2+ + 2H2O = 2Cu + O2 + 4H+,应用：工业电解铜：粗铜放在阳极上，阴极上有精铜析出。,在外加电压很小时，通过电解池的电压几乎为0，电极上没有气泡产生。外加电压增加到某一数值后电压增加，电流也迅速增加，两极上也不断有气泡逸出，对电流与外加电压作图：图中在两极不断地进行分解所需的最小外加电压，称分解电压。,电解过程中，电极表面析出物质，构成一个原电池，电动势与外加电压方向正好相反：,2017/12/29,5,实际电解池中电解质溶液与电极之间也构成一组原电池，但原电池的正负极或阴阳极正好与外界提供电压的电解质相反，只有外界提供电压大于内部原电池产生的电动势时，电解才可能发生。 该电压称为硫酸铜的理论分解电压：电池电动势为： E = 1.23 - 0.34 = 0.89 (V)外加电压为：0.89 V时,阴极是否有铜析出?,（2）理论分解电压与析出电位,2017/12/29,6,A. 理论分解电压： 根据能斯特方程计算，使反应进行,需要提供的最小外加电压(D 点) 。,B. 实际分解电压（析出电位）： 实际开始发生电解反应时的电压，其值大于理论分解电压。上述实际分解电压为1.49V。,2017/12/29,7,C. 产生差别的原因： 超电位(eit)、电解回路的电压降（iR）的存在。则外加电压应为：,E外 = （E阳 + 阳）- （E阴 + 阴） + iR = E 阳 E 阴 + iR = E理+ +iR 理论分解电压小于实际分解电压的原因是由于超电位的存在，但超电位是如何产生的呢？,（3）浓差极化与电化学极化,2017/12/29,8,产生超电位的原因:电极极化电极极化：在电解过程中，当电极上有净电流流过时，电极电位偏离其平衡电位的现象。,浓差极化： 电流流过电极，电极表面形成浓度梯度。使:阳极电位增大，阴极电位减小。,减小浓差极化的方法：减小电流密度；搅拌，有利于扩散;升高温度,2017/12/29,9,电化