恒电位法测定极化曲线

恒电位法测定极化曲线一、实验目的.掌握稳态恒电位法测定金属极化曲线的基本原理和测试方法。.了解极化曲线的意义和应用。.掌握恒电位仪的使用方法。二、实验原理1、极化现象与极化曲线为了探索电极过程机理及影响电极过程的各种因素，必须对电极过程进行研究，其中极化曲线的测定是重要方法之一。我们知道在研究可逆电池的电动势和电池反应时，电极上几乎没有电流通过，每个电极反应都是在接近于平衡状态下进行的，因此电极反应是可逆的。但当有电流明显地通过电池时，电极的平衡状态被破坏，电极电势偏离平衡值，电极反应处于不可逆状态，而且随着电极上电流密度的增加，电极反应的不可逆程度也随之增大。由于电流通过电极而导致电极电势偏离平衡值的现象称为电极的极化，描述电流密度与电极电势之间关系的曲线称作极化曲线，如图13-1所示。图13-1极化曲线B:活性溶解区； B:临界钝化点B-C：过渡钝化区； C-D:稳定钝化区D-E:超（过）钝化区金属的阳极过程是指金属作为阳极时在一定的外电势下发生的阳极溶解过程，如下式所示：tM n++ne此过程只有在电极电势正于其热力学电势时才能发生。阳极的溶解速度随电位变正而逐渐增大，这是正常的阳极溶出，但当阳极电势正到某一数值时，其溶解速度达到最大值，此后阳极溶解速度随电势变正反而大幅度降低，这种现象称为金属的钝化现象。图13-1中曲线表明，从A点开始，随着电位向正方向移动，电流密度也随之增加，电势超过B点后，电流密度随电势增加迅速减至最小，这是因为在金属表面生产了一层电阻高，耐腐蚀的钝化膜。B点对应的电势称为临界钝化电势，对应的电流称为临界钝化电流。电势到达。点以后，随着电势的继续增加，电流却保持在一个基本不变的很小的数值上，该电流称为维钝电流，直到电势升到D点，电流才有随着电势的上升而增大，表示阳极又发生了氧化过程，可能是高价金属离子产生也可能是水分子放电析出氧气，DE段称为过钝化区。恒电位仪一台 饱和甘汞电极1支 碳钢电极1支铂电极1支三室电解槽1只（见图13-2） 盐桥（饱和氯化钾溶液）试剂瓶2个（一个放饱和KCl，一个放3%NaCl）铁夹1200#金相砂纸 棉球2moll-1（NH4）2CO3溶液 0.5mol-L-iH2so4溶液丙酮（AR）无水乙醇丙酮（AR）I 3图13-2三室电解槽1.研究电极；2.参比电极;3.辅助电极.溶液的配制（1）打开分析天平开关；（2）打开天平侧门；（3）将称量纸放入天平托盘上；（4）关闭天平侧门；（5）点击置零键置零；（6）打开天平侧门；（7）用药匙取氯化钠；（8）将氯化钠粉末放于称量纸上，称量0.0293g氯化钠；（9）关闭天平侧门；（10）打开天平侧门；（11）将称量好的氯化钠样品放入100mL烧杯中；（12）向烧杯中加入少量0.05M硫酸溶液，溶解氯化钠;（13）用玻璃棒搅拌溶解;（14）将玻璃棒放于50mL容量瓶（1号容量瓶）瓶口；（15）将烧杯中的溶液沿玻璃棒倒入容量瓶中；（16）用适量硫酸溶液润洗烧杯；（17）将玻璃棒放于1号容量瓶口；（18）将烧杯中的硫酸溶液用玻璃棒引流，倒入容E瓶中（19）将0.05M硫酸溶液倒入烧杯中；（20）将玻璃棒放入1号容量瓶口处；（21）将烧杯中的硫酸溶液用玻璃棒引流倒入1号容量瓶中；（22）盖上容量瓶盖子，定容，摇匀；（23）盖上2号容量瓶盖子，按上述操作定容。摇匀；（24）向烧杯中倒入三乙醇胺溶液；（25）将0.5mL吸量管放于装有乙醇胺溶液的烧杯处；（26）挤压洗耳球；（27）将洗耳球放于吸量管口处；（28）移除洗耳球；（29）调整液面高度至0.5mL（30）将溶液倒入3号容量瓶中；（31）移除吸量管；（32）将0.05M硫酸溶液倒入干净的烧杯中；（33）将干净的玻璃棒放入3号容瓶口处；（34）将烧杯中的硫酸溶液用玻璃棒引流，倒入3号；（35）盖上3号容量瓶盖子，定容，摇匀；（36）盖上4号容量瓶盖子，按上述操作定容，摇匀；（37）关闭天平侧门；（38）关闭分析天平开关。.镍的阳极曲线影响因素研究（1）将镍电极在金相砂纸上进行打磨；（2）将镍电极放于废液缸处；（3）用滴管吸取少量无水乙醇，冲洗镍电极；（4）用去离子水冲洗；（5）将镍电极插入电极架的孔中；（6）使用饱和甘汞电极前需将帽取下；（7）向电解池中加入0.05M硫酸溶液，至电解池体积2/3处；(8)将电解池放于电极架下；(9)将镍电极接绿色接线柱；((10)铂电极接红色接线柱；(11)将饱和甘汞电极接白色接线柱；(12)打开电化学分析仪电源；(12)打开电化学分析仪电源；(13)打开电脑；(14)打开工作站；(15)点击Controll按键，选择OpenCircuitPotential128；(16)点击Setup选择Hardware丁郎*17)点击Setup选择System；(18)编辑完参数，点击确定；(19)点击Setup选择Technique(20)选择LinerSweepVoltammetry,点击确定；(21)点击Setup,选择Parameters；(22)编辑参数，点击确定；(23)点击Control,选择OpenCircuitPotenti；al(24)点击确定按钮；(25)点击Run,开始测样;(26)点击保存按钮;(27)将电解池取下，放于桌面上;(28)取下镍电极，并打磨；(29)将打磨并冲洗干净的镍电极插入电极架的孔中；(30)将电解池内溶液倒入废液缸并清洗干净；(31)向清洗干净的电解池中倒入0.05MH2s04-0.01MNaCl溶液；(32)将电解池放回电极架下准备第二次测试；(33)点击Control,选择OpenCircuitPotential；(34)点击确定按钮；(35)点击Run,开始测样；(36)点击保存按钮;(37)将电解池取下，放于桌面上；(38)取下镍电极，并打磨(39)将打磨并冲洗干净的镍电极插入电极架的孔中；(40)将电解池残液倒入废液缸并清洗干净；(41)向汇洗干净的电解池中倒入0.05MH2S04-0.05MNaCl溶液；(42)将电解池放回电极架下准备第三次测试；(43)点击Control,选择OpenCircuitPotential；(44)点击确定按钮；(45)点击Run,开始测样((46)点击保存按钮；(47)点击Control,选择OpenCircuitPotential；(48)点击确定按钮；(49)点击Run,开始测样；(50)点击保存按钮；(51)点击Control,选择OpenCircuitPotential；(52)点击确定按钮；(53)点击Run,开始测样(54)点击保存按钮(55)关闭电化学分析仪电源(56)取下电极(57)将饱和甘汞电极帽塞上58)将废液倒入废液缸(59)点击工作站打开文件"图标60)选择0.05MH2SO40.05MNaCl溶液曲线图，(61)点击Graphics,选择Overlayplots62)选择0.05MH2SO4-0.01MNaCI溶液曲线图，点击确定(63)点击Graphics,选择AddOverlayplots(64)选择0.05MH2SO4溶液曲线图，点击确定(65)点击Graphics,选择Overlayplots(66)选择0.05MH2SO4溶液曲线图，点击确定(67)点击Graphics,选择AddOverlayplots(68)选择0.05MH2SO4-0.5mL三乙醇胺溶液曲线图，点击确定(69)点击Graphics,选择AddOverlayplots(70)选择0.05MH2SO4-1.0mL三Z醇胺溶液曲线图，点击确定(71)关闭工作站72)关闭电脑72)关闭电脑。阳极极化数据：电位(V)电流(mA)电位(V)电流(mA)电位(V)电流(mA)-0.7950.05-0.1150.130.5880.04-0.7750.06-0.0950.110.6080.04-0.7550.12-0.0750.10.6280.04-0.7350.23-0.0550.090.6480.04-0.7150.36-0.0350.080.6680.04

-0.6950.58-0.0150.070.6880.04-0.6750.950.0280.050.7080.04-0.6551.580.0480.050.7280.04-0.6352.160.0680.050.7480.04-0.6152.510.0880.050.7680.04-0.5952.850.1080.040.7880.04-0.5753.020.1280.040.8080.04-0.5553.010.1480.040.8280.04-0.5352.170.1680.040.8480.04-0.5150.590.1880.040.8680.04-0.4950.210.2080.040.8880.04-0.4750.140.2280.040.9080.05-0.4550.110.2480.040.9280.05-0.4350.110.2680.040.9480.06-0.4150.090.2880.040.9680.08-0.3950.120.3080.040.9880.15-0.3750.140.3280.041.0080.33-0.3550.190.3480.031.0280.75-0.3350.250.3680.031.0481.57-0.3150.280.3880.031.0682.74-0.2950.260.4080.031.0883.70-0.2750.250.4280.041.1085.05-0.2550.210.4480.041.1286.57-0.2350.200.4680.041.1488.18-0.2150.180.4880.041.1689.80-0.1950.170.5080.041.18811.55-0.1750.150.5280.041.20813.15-0.1550.140.5480.04-0.1350.130.5680.04.以电流密度为纵坐标，电极电势（相对饱和甘汞）为横坐标，绘制极化曲线。T-电流（mA）—―电波（mA）―—电流（⑴闻.讨论所得实验结果及曲线的意义，指出钝化曲线中的活性溶解区，过渡钝化区，稳定钝化区，过钝化区，并标出临界钝化电流密度（或电势），维钝电流密度等数值。活性溶解区：A-B 过渡钝化区：B-C稳定钝化区：C-D 过钝化区：D-E临界钝化电流密度（或电势）：3.02mA 维钝电流密度：0.04mA六、注意事项.按照实验要求，严格进行电极处理。.将研究电极置于电解槽时，要注意与鲁金毛细管之间的距离每次应保持一致。研究电极与鲁金毛细管应尽量靠近，但管口离电极表面的距离不能小于毛细管本身的直径。.每次做完测试后，应在确认恒电位仪或电化学综合测试系统在非工作的状态下，关闭电源，取出电极。七、思考题比较恒电流法和恒电位法测定极化曲线有何异同，并说明原因。恒电流法是恒定电流测定的相应的电极电势，恒电位法是恒定电位测定的相应的电流，对于阴极极化来说，两种方法测得的曲线相同，对于阳极极化，由于电流和电位，不是一一对应的关系，得到不同的曲线。测定阳极钝化曲线为何要用恒电位法？用恒电位法能得到完整的极化曲线，用恒电流法只能得到ABEF曲线，即得到活化区以及过钝化区的一部分