第十一章电解分析法PPT学习教案

1、会计学1第十一章电解分析法第十一章电解分析法2在电解池的两个电极上施加直流电压，使物质在电极上发生氧化还原反应而引起物质的分解称为电解。在电解池的两个电极上施加直流电压，使物质在电极上发生氧化还原反应而引起物质的分解称为电解。电解是一个借外部电源的作用来实现化学反应向着非自发方向进行的过程电解时，电解池内发生的变化电解是一个借外部电源的作用来实现化学反应向着非自发方向进行的过程电解时，电解池内发生的变化( (非自发的非自发的) )是原电池中变化是原电池中变化( (自发的自发的) )的逆过程电解池中的电极反应必须在有外加电源的条件下，才能进行。的逆过程电解池中的电极反应必须在有外加电源的条件下，

2、才能进行。第1页/共18页3只有加直流电压于电解池的两个电极上，改变其电极电位，才能使电解质溶液在电极上发生氧化还原反应。只有加直流电压于电解池的两个电极上，改变其电极电位，才能使电解质溶液在电极上发生氧化还原反应。电解池的阴极为负极，它与外电源的负极相联；阳极为正极，它与外电源的正极相联。电解池的阴极为负极，它与外电源的负极相联；阳极为正极，它与外电源的正极相联。第2页/共18页4以电解以电解CuSOCuSO4 4溶液溶液2 2SOSO4 4) )为例，通过改变电阻为例，通过改变电阻R R调节两电极上的电压，当逐渐增加电压，达到一定值后，电解池内与电源调节两电极上的电压，当逐渐增加电压，达到

3、一定值后，电解池内与电源 “ “-” -” 极相连的阴极上开始有极相连的阴极上开始有CuCu生成，同时在与电源生成，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：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：阴极：CuCu2+2+ + 2e + 2e CuCu阳极：阳极：2H2H2 2O O O O2 2 + 4H + 4H+ + +4e +4e电池反应：电池反应： 2Cu2Cu2+2+ + 2H + 2H2 2O = 2Cu + OO = 2Cu + O2 2 + 4H + 4H+ +第3页/共18页52 2分解电压与析出电位分解电压与析出电位如果将电解池

4、的电流强度如果将电解池的电流强度i i对施加的电压对施加的电压U U作图可得作图可得i-Ui-U曲线曲线分解电压是指使被电解物质在两电极上产生迅速的、连续不断的电极反应时所需的最小外加电压。右图中分解电压是指使被电解物质在两电极上产生迅速的、连续不断的电极反应时所需的最小外加电压。右图中D D点的电压就是分解电压点的电压就是分解电压U U分分。DU Ui i分解电压分解电压第4页/共18页6讨论讨论：（1 1）对于可逆过程来说，一个电解反应的分解电压）对于可逆过程来说，一个电解反应的分解电压在数值上等于它的逆向反应所构成自发电池的电动势在数值上等于它的逆向反应所构成自发电池的电动势！（2 2）

5、在电解池中，这个电动势称为反电动势）在电解池中，这个电动势称为反电动势E E反反，反，反电动势与外加电压方向相反，它阻止电解作用的进行电动势与外加电压方向相反，它阻止电解作用的进行。要使电解反应继续，外加电压必须克服反电动势！。要使电解反应继续，外加电压必须克服反电动势！U U分分E E反反-E-E电池电池第5页/共18页7以下列电池为例以下列电池为例分解电压分解电压电动势电动势第6页/共18页8因此外加电压因此外加电压U外外U U外外 U U分分iRiR式中式中i为电解电流，为电解电流，R为回路中的中电阻。为回路中的中电阻。第7页/共18页9i iE E阴阴D DO O阴极析出电位阴极析出电

6、位测测E E阴阴参比电极参比电极下面再看一下阴极的情况：下面再看一下阴极的情况：第8页/共18页10析出电位是指使被电解物质在阴极上产生迅速的、连续不断的电极反应时所需的最正的阴极电位，或在阳极被氧化析出时所需的最负的阳极电位。上图中的析出电位是指使被电解物质在阴极上产生迅速的、连续不断的电极反应时所需的最正的阴极电位，或在阳极被氧化析出时所需的最负的阳极电位。上图中的DD点的电位就是阴极析出电位。点的电位就是阴极析出电位。析出电位析出电位对于可逆过程，析出电位等于电极反应平衡时的电极电位对于可逆过程，析出电位等于电极反应平衡时的电极电位E E析出析出E E平衡平衡第9页/共18页11在电解硫

7、酸铜实验中，阴阳极的析出电位可由在电解硫酸铜实验中，阴阳极的析出电位可由NerstNerst公式求出：公式求出：V.aEECuCucuc310 1.0lg20592.034.0 lg20592.0220VpaEEOHOHOa22. 1 10132521278)5 . 02lg(40592. 023. 1 lg40592. 0440222若氧气的分压为若氧气的分压为21278Pa,21278Pa,第10页/共18页12电解硫酸铜的理论分解电压电解硫酸铜的理论分解电压U分分E电池电池E析（阳）析（阳）E析（阴）析（阴）0.91 V考虑外电路中的欧姆降（考虑外电路中的欧姆降（iR),iR),外加电源

8、的电压外加电源的电压U外外U分分iR从理论上讲，只要外加电源的电压超过理论分解电压和欧姆降之和，电解反应就会发生。但实际上的分解电压要远比理论分解电压大！从理论上讲，只要外加电源的电压超过理论分解电压和欧姆降之和，电解反应就会发生。但实际上的分解电压要远比理论分解电压大！第11页/共18页13先看阴极情况先看阴极情况i iE E阴阴D DO OD D理论析出电位理论析出电位实际析出电位实际析出电位过电位过电位( ()-1-1第12页/共18页14过电位过电位（）：当电解过程以显著的速度进行时，施加在阴、阳极上的电极电位超过理论析出电位的值。）：当电解过程以显著的速度进行时，施加在阴、阳极上的电

9、极电位超过理论析出电位的值。3 3过电位与极化现象过电位与极化现象过电压：电解池的过电压等于阴阳极过电位绝对值之和。过电压：电解池的过电压等于阴阳极过电位绝对值之和。= = c c + + a a第13页/共18页15综合来看综合来看E E阴阴E E阳阳U U分分电极电位电极电位电解电流电解电流0 01.01.0a ac cU U实际实际U U实际实际(E(E阳阳阳阳) )(E(E阴阴阴阴) ) (E(E阳阳E E阴阴) )(阳阳阴阴) )第14页/共18页16理论分解电压小于实际分解电压的原因是由于过电位的存在，但过电位是如何产生的呢？理论分解电压小于实际分解电压的原因是由于过电位的存在，但

10、过电位是如何产生的呢？极化：为了使电解反应能显著地进行，回路中有一定的电解电流通过，对阴极反应来说，必须使阴极电位比其平衡电位更负一些，而对于阳极来说，必须使电极电位比其平衡电位更正一些。这种电极电位与平衡电位之间产生偏差的现象称为极化。极化：为了使电解反应能显著地进行，回路中有一定的电解电流通过，对阴极反应来说，必须使阴极电位比其平衡电位更负一些，而对于阳极来说，必须使电极电位比其平衡电位更正一些。这种电极电位与平衡电位之间产生偏差的现象称为极化。极化的结果出现了过电位！极化的结果出现了过电位！第15页/共18页17（1 1）浓差极化：）浓差极化：是由于电解过程中电极表面附近溶液的浓度与主体

11、溶液是由于电解过程中电极表面附近溶液的浓度与主体溶液( (本体）的浓度差别引起的极化现象称为浓差极化。譬如电解本体）的浓度差别引起的极化现象称为浓差极化。譬如电解CuCu2 2： CuCu2+2+ + 2e + 2e CuCu按照极化产生的原按照极化产生的原因，可分为两种：因，可分为两种：本体本体第16页/共18页18减小浓差极化的方法：减小浓差极化的方法：a.a.减小电流，增加电极面积；减小电流，增加电极面积；b.b.搅拌，有利于扩散搅拌，有利于扩散（2 2）电化学极化：）电化学极化：电极反应过程是分步进行的，其中某一步反应的速率较慢，决定了整个电极反应的速率，要使电极反应快速、显著地进行，必须使电