物理化學(xué)課件分解電壓

物理化學(xué)課件分解電壓第1頁，共12頁，2023年，2月20日，星期六下圖所示為電解過程分解電壓的測(cè)定裝置PtVRHCl外電源伏特計(jì)電流計(jì)+_GV分解VI測(cè)定分解電壓的電流-電壓曲線電解過程動(dòng)畫演示第2頁，共12頁，2023年，2月20日，星期六使電解質(zhì)在兩電極上繼續(xù)不斷地進(jìn)行分解所需的最小外加電壓稱為分解電壓.陰極(負(fù)極):2H++2e－H2(g)陽極(正極):2Cl－+2e－

Cl2(g)電解反應(yīng):2H++2Cl－

H2(g)＋Cl2(g)第3頁，共12頁，2023年，2月20日，星期六電解時(shí)構(gòu)成電池:Pt|H2|HCl(b)|Cl2|Pt該電池的電動(dòng)勢(shì)E

與外加電壓方向相反.第4頁，共12頁，2023年，2月20日，星期六該電動(dòng)勢(shì)隨外電壓的增大而同步升高.因H2和Cl2從電極上緩慢向外擴(kuò)散,使E

總略小于外加電壓,從而有微小電流持續(xù)通過.當(dāng)H2和Cl2達(dá)到飽和而析出時(shí),E達(dá)到最大值,該值為分解電壓的理論值.此后電解電流隨外壓增大而快速上升.當(dāng)外加電壓等于分解電壓時(shí),兩極上的電極電勢(shì)分別稱為氫和氯的析出電勢(shì).例42電解過程動(dòng)畫演示第5頁，共12頁，2023年，2月20日，星期六理論分解電壓理論分解電壓使某電解質(zhì)溶液能連續(xù)不斷發(fā)生電解時(shí)所必須外加的最小電壓，在數(shù)值上等于該電解池作為可逆電池時(shí)的可逆電動(dòng)勢(shì)第6頁，共12頁，2023年，2月20日，星期六要使電解池順利地進(jìn)行連續(xù)反應(yīng)，除了克服作為原電池時(shí)的可逆電動(dòng)勢(shì)外，還要克服由于極化在陰、陽極上產(chǎn)生的超電勢(shì)η(陰）和η（陽），以及克服電池電阻所產(chǎn)生的電位降IR。這三者的加和就稱為實(shí)際分解電壓。顯然分解電壓的數(shù)值會(huì)隨著通入電流強(qiáng)度的增加而增加。實(shí)際分解電壓第7頁，共12頁，2023年，2月20日，星期六8分解電壓產(chǎn)生的原因：在外加電壓V外作用下，電解反應(yīng)的產(chǎn)物與溶液中相應(yīng)離子及電極構(gòu)成原電池，產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)E反。V外<E分時(shí)，I

0；(因電解產(chǎn)物緩慢擴(kuò)散，故有微小電流)V外，E反V外E分，

E反Emax

(pH21atm,pCl21atm,反電動(dòng)勢(shì)達(dá)最大值)例：電解反應(yīng)：2HClH2+Cl2V外>E分，V外，IV外=E分時(shí)的電極電勢(shì)稱為析出電勢(shì)理想情況：E分=E理

(由Nernst方程計(jì)算得出)但實(shí)際上通常：E分>E理，

原因：電極極化第8頁，共12頁，2023年，2月20日，星期六分解電壓的測(cè)定使用Pt電極電解HCl，加入中性鹽用來導(dǎo)電，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。逐漸增加外加電壓，由安培計(jì)G和伏特計(jì)V分別測(cè)定線路中的電流強(qiáng)度I和電壓E，畫出I-E曲線。電源分解電壓的測(cè)定陽極陰極第9頁，共12頁，2023年，2月20日，星期六當(dāng)外壓增至2-3段，氫氣和氯氣的壓力等于大氣壓力，呈氣泡逸出，反電動(dòng)勢(shì)達(dá)極大值Eb,max。再增加電壓，使I迅速增加。將直線外延至I=0處，得E(分解)值，這是使電解池不斷工作所必需外加的最小電壓，稱為分解電壓。電流I電壓E測(cè)定分解電壓時(shí)的電流-電壓曲線分解電壓的測(cè)定第10頁，共12頁，2023年，2月20日，星期六例題1298K時(shí),用鉑做兩極,電解1mol·kg1NaOH溶液.(1)兩極產(chǎn)物是什么？寫出電極反應(yīng);(2)電解時(shí)理論分解電壓是多少？(已知298K時(shí),E(OH－|O2|Pt)=0.401V.)(1)陰極反應(yīng):2H2O＋2e－H2+2OH－

(產(chǎn)物H2)陽極反應(yīng):2OH－(1/2)O2+H2O＋2e－(產(chǎn)物O2)第11頁，共12頁，2023年，2月20日，星期六(2)理論分解電壓即為由H2和O2組成的化學(xué)電池的反電動(dòng)勢(shì),即:Pt|H2(100kPa)|NaOH(1mol·kg1)|O2(100kPa)|Pt電池反應(yīng):H2(100kPa)+(1/2)O2(100kPa)=H2OE=E(OH－|O2|Pt)

E(|H2|Pt)

+(RT/F)ln{