實(shí)驗(yàn)八十線性電位法測定鎳在硫酸溶液中的鈍化行為ppt課件

1、實(shí)驗(yàn)八十實(shí)驗(yàn)八十 線性電位掃描法測定鎳在硫酸線性電位掃描法測定鎳在硫酸溶液中的鈍化行為溶液中的鈍化行為主講教師：劉文萍吉首大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)八十 線性電位掃描法測定鎳在硫酸溶液中的鈍化行為1、什么是極化？什么是極化曲線？陽極極化電極電勢如何變化？陰極極化電極電勢又如何變化？2、什么是金屬的鈍化？3、金屬為什么會由活化形狀轉(zhuǎn)變?yōu)殁g化形狀？4、影響金屬鈍化過程的要素有哪些？5、陽極極化曲線為什么要用恒電位法而不能用恒電流法？6、在恒電位法測定極化曲線時(shí)，何謂靜態(tài)法？何謂動態(tài)法？7、在陽極極化曲線丈量線路中，參比電極和輔助電極各起什么作用？8、如何測定鎳在硫酸溶液中的陽極極化曲線？預(yù)習(xí)提問1了

2、解金屬鈍化行為的原理和丈量方法；2掌握用線性電位掃描法測定鎳在硫酸溶液中的陽極極化曲線和鈍化行為；3測定C1-濃度對Ni鈍化的影響。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?、?shí)驗(yàn)原理1 1、金屬的鈍化、金屬的鈍化金屬處于陽極過程時(shí)會發(fā)生電化學(xué)溶解，其反響式為： M Mn+ + ne- 在金屬的陽極溶解過程中，其電極電勢必需大于其熱力學(xué)電勢，電極過程才干發(fā)生。這種電極電勢偏離其熱力學(xué)電勢的行為稱為極化。當(dāng)陽極極化不大時(shí)，陽極過程的速率(即溶解電流密度)隨著電勢變正而逐漸增大，這是金屬的正常溶解。但當(dāng)電極電勢正到某一數(shù)值時(shí)，其溶解速率到達(dá)最大，而后，陽極溶解速率隨著電勢變正，反而大幅度降低，這種景象稱為金屬的鈍化。金屬鈍化

3、普通可分為：化學(xué)鈍化和電化學(xué)鈍化。 二、實(shí)驗(yàn)原理1、金屬的鈍化 金屬之所以由活化形狀轉(zhuǎn)變?yōu)殁g化形狀，目前對此問題有著不同看法金屬之所以由活化形狀轉(zhuǎn)變?yōu)殁g化形狀，目前對此問題有著不同看法:1氧化膜實(shí)際氧化膜實(shí)際:在鈍化形狀下，溶解速度的猛烈下降，是由于在金屬外表上構(gòu)在鈍化形狀下，溶解速度的猛烈下降，是由于在金屬外表上構(gòu)成了具有維護(hù)性的致密氧化物膜的緣故。成了具有維護(hù)性的致密氧化物膜的緣故。2吸附實(shí)際吸附實(shí)際:這是由于外表吸附了氧，構(gòu)成氧吸附層或含氧化物吸附層，因此這是由于外表吸附了氧，構(gòu)成氧吸附層或含氧化物吸附層，因此抑制了腐蝕的進(jìn)展。抑制了腐蝕的進(jìn)展。3延續(xù)模型實(shí)際延續(xù)模型實(shí)際:開場是氧的吸附

4、，隨后金屬從基底遷移至氧吸附膜中，然后開場是氧的吸附，隨后金屬從基底遷移至氧吸附膜中，然后開展為無定形的金屬開展為無定形的金屬-氧基構(gòu)造。氧基構(gòu)造。 各種金屬在不同介質(zhì)或一樣介質(zhì)中的鈍化緣由不盡一樣，因此很難簡單地用單各種金屬在不同介質(zhì)或一樣介質(zhì)中的鈍化緣由不盡一樣，因此很難簡單地用單一實(shí)際予以概括。一實(shí)際予以概括。二、實(shí)驗(yàn)原理2、影響金屬鈍化過程的幾個(gè)要素1溶液的組成 溶液中存在的H+、鹵素離子以及某些具有氧化性的陰離子對金屬鈍化景象起著顯著的影響。在中性溶液中，金屬普通是比較容易鈍化的；而在酸性或某些堿性溶液中要困難得多。 2金屬的化學(xué)組成和構(gòu)造 各種純金屬的鈍化才干均不一樣，以Fe、Ni

5、、Cr種金屬為例，易鈍化的順序CrNiFe。 3外界要素 當(dāng)溫度升高或加劇攪拌，都可以推遲或防止鈍化過程的發(fā)生。這顯然是與離子的分散有關(guān)。在進(jìn)展丈量前，對研討電極活化處置的方式及其程度也將影響金屬的鈍化過程。二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理3、研討金屬鈍化的方法、研討金屬鈍化的方法 電化學(xué)研討金屬鈍化通常有兩種方法：恒電流法和恒電勢電化學(xué)研討金屬鈍化通常有兩種方法：恒電流法和恒電勢法。由于恒電勢法能測得完好的陽極極化曲線，因此，在金屬法。由于恒電勢法能測得完好的陽極極化曲線，因此，在金屬鈍化研討中比恒電流法更能反映電極的實(shí)踐過程。用恒電勢法鈍化研討中比恒電流法更能反映電極的實(shí)踐過程。用恒電勢法丈量金屬

6、鈍化可有以下兩種方法。丈量金屬鈍化可有以下兩種方法。1靜態(tài)法靜態(tài)法 將研討電極的電勢恒定在某一數(shù)值，同時(shí)丈量相應(yīng)極化情將研討電極的電勢恒定在某一數(shù)值，同時(shí)丈量相應(yīng)極化情況下到達(dá)穩(wěn)定后的電流。況下到達(dá)穩(wěn)定后的電流。 2動態(tài)法動態(tài)法 將研討電極的電勢隨時(shí)間線性延續(xù)地變化，同時(shí)記錄隨電將研討電極的電勢隨時(shí)間線性延續(xù)地變化，同時(shí)記錄隨電勢改動而變化的瞬時(shí)電流，就可得完好的極化曲線圖。勢改動而變化的瞬時(shí)電流，就可得完好的極化曲線圖。 雖然靜態(tài)法的丈量結(jié)果較接近靜態(tài)值，但丈量時(shí)間太長，所雖然靜態(tài)法的丈量結(jié)果較接近靜態(tài)值，但丈量時(shí)間太長，所以，在實(shí)踐任務(wù)中常采用動態(tài)法來丈量。本實(shí)驗(yàn)亦采用動態(tài)法。以，在實(shí)踐任

7、務(wù)中常采用動態(tài)法來丈量。本實(shí)驗(yàn)亦采用動態(tài)法。 二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理4、金屬的鈍化曲線、金屬的鈍化曲線ic 一臨界鈍化電流一臨界鈍化電流Ec 一臨界鈍化電位一臨界鈍化電位ip 一穩(wěn)定鈍化電流一穩(wěn)定鈍化電流AB一活性溶解區(qū)一活性溶解區(qū)BC一過渡鈍化區(qū)一過渡鈍化區(qū)CD一穩(wěn)定鈍化區(qū)一穩(wěn)定鈍化區(qū)DE一過鈍化區(qū)一過鈍化區(qū)三、儀器與試劑三、儀器與試劑 1儀器 2試劑CHI電化學(xué)分析儀(包括計(jì)算機(jī)) 1臺研討電極(直徑為0.5cm的Ni圓盤電極) 1支飽和甘汞電極0.1molL-l H2SO4作鹽橋) 1支輔助電極 (Pt絲電極) 1支三電極電解池 1個(gè)金相砂紙(02和06 )0.1 molL-lH2SO

8、4溶液，1molL-l KCl溶液，蒸餾水。四、實(shí)驗(yàn)步驟 本實(shí)驗(yàn)用線性電勢掃描本實(shí)驗(yàn)用線性電勢掃描法分別丈量法分別丈量Ni在在0.1 molL-l H2SO4、0.1 molL-l H2SO4+0.01 molL-l KCl、0.1 molL-l H2SO4+0.04 molL-l KCl和和0.1 molL-l H2SO4+0.1 molL-l KCl在在溶液中的陽極極化曲線。溶液中的陽極極化曲線。討論氯離子濃度、溶液pH值，掃描速率對Ni電極鈍化的影響。實(shí)驗(yàn)終了，清洗電極、電解池，將儀器恢復(fù)原位，桌面擦干凈。影響因素影響因素電解質(zhì)溶液組成電解質(zhì)溶液組成掃描速度掃描速度1、重現(xiàn)性、重現(xiàn)性(3

9、次）次）0.1 molL-l H2SO4 30mL0.01V/s2、溫度、溫度400.1 molL-l H2SO4 30mL0.01V/s3、掃描速度、掃描速度0.1 molL-l H2SO4 30mL0.1V/s0.1 molL-l H2SO4 30mL1.0V/s4、酸的濃度、酸的濃度0.1 molL-l H2SO4 30mL1 molL-l H2SO4 5mL0.01V/s0.1 molL-l H2SO4 30mL1 molL-l H2SO4 10mL0.01V/s5、Cl-濃度濃度0.1 molL-l H2SO4 30mL1molL-l KCl 0.1mL0.01V/s0.1 molL

10、-l H2SO4 30mL1molL-l KCl 0.2mL0.01V/s0.1 molL-l H2SO4 30mL1molL-l KCl 0.5mL0.01V/s測定不同條件下鎳的鈍化曲線，分析各要素對鎳鈍化的影響測定不同條件下鎳的鈍化曲線，分析各要素對鎳鈍化的影響五、本卷須知1每次丈量前任務(wù)電極必需用金相砂紙打磨和清洗干凈。2本實(shí)驗(yàn)中當(dāng)KCl濃度0.02 molL-l時(shí)，鈍化電流會明顯增大，而穩(wěn)定鈍化區(qū)間(CD段)會減小，此時(shí)的過鈍化電流(DE段)也會明顯增大，為了防止損傷任務(wù)電極，一旦當(dāng)DE段的電流到達(dá)3-4mA時(shí)應(yīng)及時(shí)停頓實(shí)驗(yàn)，此時(shí)只需點(diǎn)擊工具欄中的停頓鍵“即可。3在電化學(xué)丈量實(shí)驗(yàn)中，

11、常用電流密度替代電流，由于電流密度的大小就是電極反響的速率。同時(shí)實(shí)驗(yàn)圖中電位軸上應(yīng)標(biāo)明是相對于何種參比電極。六、數(shù)據(jù)記錄和處置室溫:_氣壓：_ 分別在極化曲線圖上找出分別在極化曲線圖上找出E E鈍、鈍、i i鈍及鈍化區(qū)間，并鈍及鈍化區(qū)間，并將數(shù)據(jù)記錄到表中。將數(shù)據(jù)記錄到表中。溶液溶液組成組成開路開路電位電位（V）初始初始電位電位（V）鈍化電鈍化電位位E鈍鈍 / V鈍化電鈍化電流流i鈍鈍 / mA鈍化穩(wěn)定鈍化穩(wěn)定區(qū)間（區(qū)間（CD）鈍化穩(wěn)定區(qū)鈍化穩(wěn)定區(qū)電流電流i鈍鈍 / mA 比較不同條件下的鈍化曲線，并討論所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果及比較不同條件下的鈍化曲線，并討論所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果及曲線的意義。曲線的意義。七、思索題七、思索題1在丈量前，為什么電極在進(jìn)展打磨后，還需進(jìn)陰極極化處置?2假設(shè)掃描速率改動，測得的E鈍和i鈍有無變化?為什么?3當(dāng)溶液pH發(fā)生改動時(shí)，Ni電極的鈍化行為有無變化?4在陽極極化曲線丈量線路中，參比電極和輔助電極各起什么作用？1陽極上由于極化使電極電勢變大， 陰極上由于極化使電極電勢變小。2對電解池，電解時(shí)電流密度愈大，分解電壓愈大，耗費(fèi)的能量也愈多；對原電池，放電時(shí)電流密度愈大，原電池的電動勢愈小，所能做的電功也愈小。3電流密度為零時(shí)，無論是電解池還是原電池，其兩極的電極電勢差與可逆電池電動勢相等。陰陰，可逆陰，析出陽陽，可逆陽，析出八、補(bǔ)充