电极电位及极化曲线测定

金属极化曲线测定及机理分析一、实验目的1. 了解测定金属极化曲线的意义和方法。

2. 了解自腐蚀电势、自腐蚀电流和钝化电势、钝化电流等概念以及它们的测定方法。

3. 了解电化学保护的概念、种类及其意义。

4. 了解CHI电化学工作站基本工作原理，掌握其使用方法。

二、基本原理将一种金属(电极)浸在电解液中，在金属与溶液之间就会形成电位，这种电位称为该金属在该溶液中的电极电位。

当有外加电流通过此电极(电解)时，其电极电位会发生变化，这种现象称为电极的极化。

如果电极为阳极，则电极电位将向正方向偏移，称为阳极极化；对于阴极，电极电位将向负方向偏移，称为阴极极化。

令：(16.1)图16.1 典型的阴、阳极极化曲线对于可逆电极，即为平衡电极电位; 对于不可逆电极，为系统达到稳态时的电极电位，即稳态电极电位，或称自腐蚀电位。

习惯上将电极电流密度为i 时对应的电极电位与平衡电极电位之差定义为在该电流密度时的过电位，用符号表示。

并规定阴、阳极的过电位均为正。

根据上述定义，可以分别写出阴、阳极的过电位计算公式为：过电位是一个很重要的电化学参量。

例如在金属电沉积中，析出金属的过电位越小，消耗的电能也就越少。

在电解提纯工艺中，往往借助改变析出金属的过电位，来改变金属的析出顺序，从而获得所需的金属，达到提纯的目的。

如前所述，过电位的大小与流经电极的电流密度有关，电极电位(或过电位)与电流密度的关系曲线称为极化曲线。

图16.1是一种典型的极化曲线。

随着电流密度的增加，电极电位将越来越偏离平衡电位，亦即过电位将越来越大。

极化曲线还常用半对数座标表示，如图16.2 所示。

考察图16.2 可知，当电流密度较大时，过电位与电流密度的对数成线性关系，即：式(16.4)，式(16.5) 均称为塔菲尔(Tafel)公式。

图16.2 半对数极化曲线示意图事实上，对于任一电极总是同时存在着两个共轭反应(也可存在两对或两对以上的反应)，一是还原反应：(16.6)与之相对应的共轭反应是氧化反应：(16.7)式中o为氧化态；R 为还氧态。

碳钢电极（阳极）极化曲线的测定一、实验目的1、掌握恒电位法测量阳极极化曲线的方法。

2、测量碳钢在碳铵溶液中的钝化曲线。

二、原理动态法，控制电极电位以较慢速度连续改变（扫描），测量对应电势下的瞬时电流。

三、仪器与药品JS-292型恒电位仪； 2mol/L碳酸铵；饱和氯化钾；0.5mol/L硫酸；及硝酸钾盐桥等四、操作：1.按图接好线路。

用三电极。

a．向两小烧杯中分别倒饱和KCl和(NH4)2CO3溶液，放置盐桥；b．分别在溶液中放入碳钢、辅助和参比电极；c．将仪器插孔分别与各电极连接。

2．JS－292型恒电位仪实验操作：a．实验前的准备：正确联接电化学实验装置。

检查220V交流电源是否正常，将K6:; K10:，打开电源开关，将仪器预热30分钟。

b．参比电位的测将K5K60.860左, 即参比电极相对于研究电报的开路电位（平衡电位）。

由于研究电极处于“虚地”点，研究电极相对于参比电极的开路电位即与此数值相同，符号相反。

电极处理方法：把K1。

将K5K4，让K61.0—1.2V，观察到辅助电极上有连续气泡产生，3-－5分钟后，将K50.86V左右即好。

C．平衡电位的设置:将K5K4，让K6电位显示为零，该给定电位即是所要设置的平衡电位。

3．极化测量。

将K5K4，让K6a．K1。

K80.02 V，（即过电位数值）。

把K8，读出电流，即为极化电流数值。

b．重复操作a。

c. 当电位降低0.0V后，把K1，使电位增加0.02 V，把K8显示选择开关置于“电流”，读出电流，即为极化电流数值。

d. 量到电位增加到－1.20V，电流大于100mA，可以结束实验。

五、数据处理1.计算恒定（给定）的碳钢电极电位；2.计算对应的电流密度；3.作电流密度对电极电位图；4.讨论各段的意义。

六、思考问题1．参比电位的意义是什么？2．参比电位与给定电位的差的意义是什么？3．研究电极与辅助电极之间有无电流？研究电极与参比电极之间有无电流？4．阳极保护法，碳钢电位应控制在什么范围内？5．是否任何金属都可用阳极保护法防腐？6．甘汞电极构造如何，实验结束为什么要将上面小孔封闭？7．盐桥是如何制备的？。

极化曲线测定实验报告实验目的：1. 了解极化现象的基本原理；2. 学会使用电位-电流（极化）曲线进行电极的极化特性测定；3. 掌握不同电位下的极化电流的测定方法；4. 确定电极极化的过电位。

实验仪器：1. 极化曲线测定装置2. 电源3. 电位计4. 电流计5. 电阻箱6. 试样电极实验原理：当一个电化学电池在工作时，如果将工作电极的电位进行变化，会引起极化现象。

极化现象产生的原因是工作电极上电子转移反应的速率受到了限制，从而导致了整个反应速率的下降。

极化曲线实验可以通过测量电流与电位之间的关系，来推断电化学电池的反应机理和动力学参数。

实验步骤：1. 将试样电极插入极化曲线测定装置中的电极槽中；2. 连接电源、电位计、电流计和电阻箱，组成电路；3. 打开电源，调整电压，并记录不同电位下的电流值；4. 根据测得的数据绘制极化曲线。

实验结果及讨论：根据实验测得的数据，我们可以绘制出试样电极在不同电位下的极化曲线。

通常极化曲线图呈现出一个曲线，在某一电位附近极化电流达到峰值，然后随着电位的进一步增加而逐渐减小。

这个峰值电位即为电极的极化过电位。

通过极化曲线，我们可以得到一些有关试样电极的信息。

例如，当电位接近峰值电位时，电极上的电子转移反应受到限制，电极表面可能会形成一层非电活性的物质膜。

此时，电极上的电流主要通过扩散过程来传递。

当电位进一步增加时，电子转移反应的限制逐渐解除，电流通过电活性物质的表面反应来转移。

根据极化曲线还可以计算电极的极化电阻、极化电流密度等参数。

实验结果的准确性受到多种因素的影响，如实验操作的精确性、试样电极的质量等。

在进行实验时应尽量控制这些因素，提高实验结果的准确性。

结论：通过极化曲线测定实验，我们可以了解电极的极化特性和极化过电位，并可以推断电极的反应机理和动力学参数。

该实验方法可以在电化学过程研究和电化学工程中提供有价值的信息。

极化曲线的测定极化曲线的测定⼀、实验⽬的掌握恒电位测定极化曲线的⽅法，测定碳钢（圆型钢筋）在碱性溶液中的恒电位阳极极化曲线及其极化电位。

⼆、实验原理实际的电化学过程并不是在热⼒学可逆条件下进⾏的。

在电流通过电极时，电极电位会偏离其平衡值，这种现象称为极化。

在外电流的作⽤下，阴极电位会偏离其平衡位置向负的⽅向移动，称为阴极极化；⽽阳极电位会偏离其平衡位置向正的⽅向移动，称为阳极极化。

在电化学研究中，常常测定极化曲线，即电极电位与电流密度的关系。

铁在硫酸溶液中典型的阳极极化曲线如图23.1所⽰，该曲线分为四个区域：电流密度i 阳极电位φ+图23.1 阳极极化曲线1．从点a 到点b 的电位范围称⾦属活化区。

此区域内的ab 线段是⾦属的正常阳极溶解，以铁电极为例，此时铁以⼆价形式进⼊溶液，即Fe → Fe 2+ + 2e-。

a 点即为⾦属的⾃然腐蚀电位。

2．从b 点到c 点称为钝化过渡区。

bc 线是由活化态到钝化态的转变过程，b 点所对应的电位称为致钝电位，其对应的电流密度ib 称为致钝电流密度，此时Fe 2+离⼦与溶液中的-24SO 离⼦形成4FeSO 沉淀层，阻碍了阳极反应进⾏，导致电流密度开始下降。

由于+H 不容易到达4FeSO 沉淀层的内部，因此铁表⾯的pH 逐步增⼤。

3．从c 点到d 点的电位范围称为钝化区。

由于⾦属表⾯状态发⽣变化，阳极溶解过程的过电位升⾼，⾦属的溶解速率急剧下降。

在此区域内的电流密度很⼩，基本上不随电位的变化⽽改变。

此时的电流密度称为维持钝化电流密度i m 。

对铁电极⽽⾔，此时32O Fe 在铁表⾯⽣成，形成致密的氧化膜，极⼤地阻碍了铁的溶解，出现钝化现象。

4.de 段的电位范围称为过钝化区。

在此区阳极电流密度⼜重新随电位增⼤⽽增⼤，⾦属的溶解速度⼜开始增⼤，这种在⼀定电位下使钝化了的⾦属⼜重新溶解的现象叫做过钝化。

电流密度增⼤的原因可能是产⽣了⾼价离⼦（如，铁以⾼价转⼊溶液），或者达到了氧的析出电位，析出氧⽓。

阴极极化曲线测定实验报告阴极极化曲线测定实验报告引言：阴极极化曲线测定实验是电化学领域中常用的实验方法之一。

通过测定阴极电流与电位之间的关系，可以了解阴极在不同电位下的电化学反应过程，从而研究电极的耐蚀性、活性等性质。

本实验旨在通过测定不同电位下的阴极电流，绘制阴极极化曲线，并分析实验结果。

实验原理：阴极极化曲线实验基于极化现象的原理。

在电化学反应中，当电极电位发生变化时，电极表面的反应速率也会发生变化，从而导致电流的变化。

在阴极极化曲线实验中，通过改变电位，观察阴极电流的变化，可以推断出阴极反应的特性。

实验步骤：1. 准备工作：将实验所需的电化学池装置搭建好，并保证电极表面的洁净。

2. 测定开路电位：将电化学池接通电源，记录下电极在不施加外加电压时的电位，即开路电位。

3. 测定极化曲线：通过改变电位，记录下不同电位下的阴极电流值。

可采用逐步增加或逐步减小电位的方法，确保测定的数据准确可靠。

4. 绘制阴极极化曲线：将测定得到的电位和阴极电流数据绘制成图表，得到阴极极化曲线。

实验结果：根据实验数据，绘制出了阴极极化曲线。

曲线呈现出一定的特征，根据曲线的形状和趋势，可以分析出阴极反应的性质。

例如，曲线的斜率越大，说明阴极反应速率越快；曲线的平缓区域表示阴极反应基本停止；曲线的峰值处表示阴极反应达到最大速率。

实验讨论：阴极极化曲线实验是研究电极反应的重要手段之一。

通过该实验可以了解电极的耐蚀性、活性以及电极反应的速率等性质。

实验结果对于材料的选择、腐蚀防护、电池设计等方面都具有重要意义。

然而，阴极极化曲线实验也存在一定的局限性。

首先，实验结果受到实验条件的影响，如温度、溶液浓度等。

其次，实验结果只能反映出阴极反应的整体性质，无法提供关于反应机理的详细信息。

因此，在实际应用中，还需要结合其他实验方法和理论模型，进一步研究电极反应过程。

结论：通过阴极极化曲线测定实验，我们成功地绘制出了阴极极化曲线，并通过曲线的形状和趋势分析了阴极反应的性质。

应用电化学实验本课程安排4个综合实验，每个实验4个学时，共16个学时，按照10人一组分别进行。

自编实验讲义。

实验仪器有：分析天平；直流稳压稳流电源；电化学工作站；恒温水浴；饱和甘汞电极；鲁金毛细管；H 型电解槽；Pt 电极；电解槽；赫尔槽；电力搅拌器、磁力搅拌器；pH 计。

实验1：极化曲线的测定实验内容：测定Ni 2+离子、Co 2+离子单金属电沉积、以及Ni-Co 合金共电沉积的稳态阴极极化曲线。

一、 实验目的1.掌握三电极体系装置和电化学工作站的应用。

2.掌握用线性电位扫描法测量极化曲线的原理和实验方法，学会从极化曲线上分析电极过程特征。

2.测定金属电沉积的阴极极化曲线。

3.学会数据的分析和处理。

二、 实验原理研究电极过程的基本方法是测定极化曲线。

电极上电势随电流密度变化的关系曲线称为极化曲线。

极化曲线表示了电极电位与电流密度之间的关系，从极化曲线上可以求得任一电流密度下的过电势（超电势），看出不同电流密度时电势变化的趋势，直观地反映了电极反应速度与电极电势的关系。

在某一电流密度下极化曲线的斜率i ∆∆ϕ称为极化度（极化率），极化度的大小可以衡量极化的程度，判断电极过程的难易。

极化度小，电极过程容易进行；极化度大，电极过程受到较大阻碍而难以进行。

从极化曲线还可求电极过程动力学参数，如交换电流密度i 0、电子传递系数α、标准速度常数、以及扩散系数；还可以测定反应级数、电化学反应活化能等。

被控制的变量电极电位是随时间连续线性变化的。

随时间连续线性变化的电位可用线性方程表示：Vt i +=ϕϕ；其中：ϕ——扫描电位，t ——扫描时间，V ——扫描速度，i ϕ——扫描起点电位。

常以研究电极相对于参比电极的开路电位作为扫描的起点电位。

扫描电位与时间的关系如图1所示。

图1 电位与时间的关系1. 实验主要仪器：电化学工作站、计算机、H电解槽，铜丝电极（研究电极），箔片（辅助电极），饱和甘汞电极（参比电极）、Luggin毛细管。

恒电势法测定极化曲线恒电势法是电化学分析法中常用的一种方法，用于测定电化学反应的极化曲线，也就是反应物浓度与极化电位（或电流密度）之间的关系。

恒电势法通过控制电化学反应体系中的电势，使其在一定幅度内变化，从而测定样品的极化曲线。

本文将介绍恒电势法测定极化曲线的基本原理、实验操作和数据处理方法。

一、基本原理恒电势法是在一定电势范围内，保持电极电势恒定，同时测定电流密度（或电位）的方法。

在电化学反应中，电极电势随反应进行而变化，一般来说，反应速率随着电极电势的变化而变化，因此，通过测定电极电势变化时的电流密度，可以得到极化曲线。

二、实验操作1.实验器材（1）恒电势仪：用于控制电极电位，并记录电流密度（或电位）数据。

（2）电化学电池：包括工作电极、参比电极和计数器。

（3）化学药品：包括电解液、反应物等。

2.实验步骤（1）准备电池将工作电极、参比电极和计数器连接好，并加入适量的电解液。

（2）校准电极电位使用参比电极校准电极电位，确保电极电位精确、稳定。

以一定速率改变反应物浓度，记录此时的电流密度（或电势）值，得到极化曲线。

（4）拟合曲线通过拟合极化曲线，求出反应物动力学参数，如反应速率、反应物活化能等。

三、数据处理根据实验测得的数据，可用某些数学方法进行数据处理，拟合极化曲线。

常见的方法有线性拟合和非线性拟合。

线性拟合法：将极化曲线化为一条直线，用最小二乘法求解拟合直线的斜率和截距，从而得到反应物活化能等参数。

非线性拟合法：利用计算机软件或手动计算方法求解非线性极化曲线的拟合参数，如Tafel斜率、交换电流密度等。

四、结论恒电势法测定极化曲线是电化学分析中常用的一种方法，可以用于测定反应物的动力学行为和反应物活化能等参数。

在实验中，应注意控制反应条件，减少误差的影响，同时选择合适的数据处理方法，得到准确的结果。

极化曲线-电极电位与极化电流或极化电流密度之间关系的曲线叫作极化曲线极化曲线-电极电位与极化电流或极化电流密度之间关系的曲线叫作极化曲线，极化曲线是以电极电位为纵坐标，以电极上通过的电流为横坐标获得的曲线，它表征腐蚀原电池反应的推动力电位与反应速度电流之间的函数关系。

极化曲线分为4个区，活性溶解区、过渡钝化区、稳定钝化区、过钝化区。

学术术语来源——钛种植体基台与种植体上部结构合金的耐腐蚀性能文章亮点：1 金属种植体的腐蚀非常重要，因为它对种植体的生物相容性和机械整合产生不利影响。

随着基底材料的腐蚀，其表面钝化膜溶解，就会有离子释放到周围环境中。

过多金属离子的释放会产生不利的生物反应，甚至导致种植失败。

大量资料评价了钛种植体的耐腐蚀性，然而种植体上部结构合金的选择仍然存在着问题，合金本身的腐蚀及多种合金同时应用引起的电偶腐蚀已受到广泛关注。

2 实验利用动电位极化技术研究并探讨钛种植体基台、金合金、镍铬合金、钴铬合金及钛合金在人工唾液中的电化学腐蚀行为，并进行相互比较，发现金合金、纯钛是耐腐蚀性较好的材料，镍铬合金的腐蚀速度最大，应尽量避免用镍铬合金作为种植体上部结构。

关键词：生物材料；口腔生物材料；稳态电位；电偶序；电偶腐蚀；纯钛；金合金；钴铬合金；钛合金；镍铬合金主题词：钛；金合金；铬合金摘要背景：国内有学者运用动电位极化技术测定常用牙科金属自腐蚀电位值来评价低贵金属的腐蚀性能，发现合金的贵金属含量是影响其耐腐蚀性能的主要原因。

目的：评价TA2型商业纯钛、金合金、钴铬合金、钛合金及镍铬合金的体外耐腐蚀性能。

方法：将TA2型商业纯钛、金合金、钴铬合金、钛合金及镍铬合金分别浸入人工唾液中，运用动电位极化技术测量5种材料在人工唾液中的自腐蚀电位和自腐蚀电流密度。

结果与结论：5种合金的自腐蚀电位值由大到小排列顺序为金合金、商业纯钛、钛合金、钴铬合金、镍铬合金；金合金与纯钛电位较正，不易发生腐蚀；钛合金和钴铬合金居中，由于可以形成稳定氧化膜，具有较强的抗孔蚀和缝隙腐蚀能力；镍铬合金电位较负，则较容易发生溶解。

极化曲线的测定与分析极化曲线是指在电化学反应中，电极电势随着电流密度的变化而发生的变化规律，是研究电极反应动力学和电化学测量的基础。

极化曲线的测定和分析是电化学实验中的一项重要内容。

测定方法1. 构建电化学池：将工作电极和参比电极用电极线连接起来，并将它们放置在电解液中，形成电化学池。

2. 测量参比电极的电位：使用电位计对参比电极进行电位测量，并将参比电极作为电位的基准来测量工作电极的电势差。

3. 测量工作电极的电势差：在电极上施加一个小的电压，然后通过电位计测量电极上的电势差，以确定电势差和电流密度之间的关系。

在测量中应尽量控制电极的电流密度，因为过大的电流密度会使电极受到极化和电化学反应速率增加，导致实验结果出现误差。

4. 计算电极反应的动力学参数：在测定的极化曲线中，可以根据电极电势的变化来计算电极反应的动力学参数，如电极动力学参数、反应速率常数等。

这些参数对于优化电化学反应条件、设计电化学反应器和研究电化学反应机理都有重要的实际应用。

分析方法1. 极化曲线分析法：将极化曲线按照电势和电流密度的变化趋势进行分析，可判断电极反应的状态，包括电极未极化状态、极化状态和过极化状态。

在极化状态下，电极电势始终低于理论电势，电极表面存在大量的无法逆反应的电荷，电极反应速率与电流密度成非线性关系。

2. 填充曲线分析法：在填充曲线中，电极电位随着电流密度的增加而上升，然后在某一电流密度上达到峰值，再随着电流密度的增加而下降。

通过分析填充曲线，可以确定电极反应的动力学参数，如电极氧化还原反应的标准电位、反应速率常数、传递系数等。

3. 动力学分析法：动力学分析法是通过测量电极电势与时间的变化来研究电极反应的速率和机制。

在实验中，通过改变反应物浓度、电极的表面积和温度等条件，探究电极反应速率的变化规律，确定电极反应的反应级数、反应速率常数和反应机理等。

实验27 极化曲线的测定及应用一、目的要求1．掌握恒电位法测定电极极化曲线的原理和实验技术。

通过测定金属铁在H 2SO 4 溶液中的阴极极化和阳极极化曲线求算铁的自腐蚀电位、自腐蚀电流和钝化电位范围、钝化电流等参数。

2．了解不同pH 值、Cl －浓度、缓蚀剂等因素对铁电极极化的影响。

3．讨论极化曲线在金属腐蚀与防护中的应用。

二、原理Fe 在H 2SO 4 溶液中会不断溶解，同时产生H 2。

Fe 溶解：Fe －2e ＝Fe 2+。

H 2析出：2H +＋2e ＝ H 2。

Fe 电极和H 2电极及溶液构成了腐蚀原电池。

其腐蚀反应为：Fe ＋2H + ＝ Fe 2+ + H 2 。

这是Fe 在酸性溶液中腐蚀的原因。

当电极不与外电路接通时，阳极反应速率和阴极反应速率相等，Fe 溶解的阳极电流I Fe 与H 2析出的阴极电流I H 在数值上相等但方向相反，此时其净电流为零。

I 净＝I Fe + I H ＝0。

I corr ＝I Fe ＝－I H ≠0。

I corr 值的大小反映了Fe 在H 2SO 4 溶液中的腐蚀速率，所以称I corr 为Fe 在H 2SO4溶液中的自腐蚀电流。

其对应的电位称为Fe 在H 2SO 4 溶液中的自腐蚀电位E corr ，此电位不是平衡电位。

虽然，阳极反应放出的电子全部被阴极还原所消耗，在电极与溶液界面上无净电荷存在，电荷是平衡的。

但电极反应不断向一个方向进行，I corr ≠0，电极处于极化状态，腐蚀产物不断生成，物质是不平衡的，这种状态称为稳态极化。

它是热力学的不稳定状态。

自腐蚀电流I cor r 和自腐蚀电位E corr 可以通过测定极化曲线获得。

极化曲线是指电极上流过的电流与电位之间的关系曲线，即I=f （E ）。

图27-1是用电化学工作站测定的Fe 在1.0mol/L H 2SO 4 溶液中的阴极极化和阳极极化曲线图。

ar 为阴极极化曲线，当对电极进行阴极极化时，阳极反应被抑制，阴极反应加速, 电化学过程以H 2析出为主。

华南师范大学实验报告学生姓名学号专业新能源材料与器件年级、班级2014课程名称电化学基础实验实验项目Zn电极阳极极化曲线的测量实验类型验证实验时间2016年4月11日实验指导老师吕老师实验评分、一．实验目的1.掌握阳极极化曲线测试的基本原理和方法2.测定Zn电极在1M NaOH溶液和1MZnCl2溶液中的阳极极化曲线3.通过实验理解金属电极钝化与活化过程二．实验原理线性电位扫描法是指控制电极电位在一定的电位范围内，以一定的速度均匀连续变化，同时记录下各电位下反应的电流密度，从而得到电位电流密度曲线，即稳态极化曲线，在这种情况下，电位是自变量，电流密度是因变量，极化曲线表示稳态电流密度与电位之间的函数关系：i＝f（ψ）线性电位扫描发可测定阳极极化曲线，特别适用于测定电极表面状态有特殊变化的极化曲线，如测定具有阳极钝化行为的阳极极化曲线。

阳极极化：金属作为阳极时在一定的外电势下发生的阳极溶解过程叫做阳极极化：M=Mn++ne-金属的钝化现象：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。

但当阳极电位正到某一数值时，其溶解速度达到一最大值。

此后阳极溶解速度随着电位变正，反而大幅度降低，这种现象称为金属的钝化现象。

三．仪器与试剂1.实验仪器：CHI电化学工作站一台Zn电极Hg/HgO电极甘汞电极铂电极三口电解槽2.实验试剂：1MKOH溶液250ml 1MZnCl2溶液250ml四．实验步骤1.电极预处理：将锌电极沾一点去离子水后用砂纸轻轻打磨，除去氧化膜，将电极表面磨平，用去离子水冲洗干净用滤纸吸干之后轻放进电解池中。

电解池中的辅助电极为铂电极，参比电极为甘汞电极（酸性或中性电解液），Hg／HgO 电极（碱性电解液），往电解池中加入KOH（ZnCl2）溶液。

2.极化曲线的测定：1）启动电化学工作站，运行软件，首先测试开路电压。

再选择Setup菜单中电极“Technique”选项，在弹出菜单中选择“Linear SweepVoltammentry”技术，分别根据电解液的不同输入测试条件。

极化曲线测定实验报告极化曲线测定实验报告引言：极化曲线测定实验是电化学领域中常用的实验方法之一。

通过测量电极在不同电位下的电流变化，可以得到极化曲线，从而分析电极的电化学性质和反应动力学过程。

本实验旨在通过测定铁电极的极化曲线，探究其电化学性质，并对实验结果进行分析和讨论。

实验装置和方法：本实验采用三电极系统，包括工作电极、参比电极和辅助电极。

首先，将铁片作为工作电极，银/银氯化银电极作为参比电极，铂丝作为辅助电极。

然后，将这三个电极分别插入电解液中，并使用电位扫描仪测量电位和电流的变化。

实验过程中，通过改变电位的斜率和扫描速率，可以得到不同条件下的极化曲线。

实验结果与讨论：在实验中，我们通过改变电位的斜率和扫描速率，得到了铁电极在不同条件下的极化曲线。

根据实验结果，我们可以观察到以下现象和规律：1. 极化曲线的形状：在正向扫描时，铁电极的极化曲线呈现出两个明显的区域：活化区和稳定区。

活化区是指电位较低的区域，此时电流较大，反应速率较快。

稳定区是指电位较高的区域，此时电流较小，反应速率较慢。

在反向扫描时，极化曲线的形状与正向扫描时相似，但是活化区和稳定区的位置会发生变化。

2. 极化曲线的斜率：极化曲线的斜率反映了电极的电化学活性和反应速率。

斜率越大，表示电极的活性越高，反应速率越快。

在实验中，我们可以通过改变电位的斜率来调节电极的活性，从而探究电极的电化学性质。

3. 极化曲线的扫描速率：扫描速率是指电位变化的速度。

在实验中，我们可以通过改变扫描速率来研究电极的反应动力学过程。

当扫描速率较慢时，电极的反应过程更加充分，可以观察到更多的电化学现象。

而当扫描速率较快时，电极的反应过程相对较快，可能会导致一些电化学现象无法观察到。

结论：通过极化曲线测定实验，我们可以得到电极的电化学性质和反应动力学过程。

实验结果显示，铁电极在不同电位下的电流变化呈现出明显的活化区和稳定区，斜率和扫描速率对电极的反应速率和动力学过程有重要影响。

文章编号:100123849(2008)0720029206　电极的极化和极化曲线( )①——极化曲线覃奇贤,　刘淑兰(天津大学化工学院,天津　300072)Polar ization of Electrode and Polar ization Curve ( )(the end )——Polar ization CurveQ I N Q i 2x ian ,L I U Shu 2lan3　电极电位的测量311　液体接界电位1)定义　两种组成不同、浓度不同或者组成及浓度均不相同的电解液相接触时,在界面上产生的电位差,叫做液体接界电位,以E j 表示。

2)产生原因　当两种组成不同、浓度不同或者组成及浓度均不相同的电解液相接触时,由于两相中相同离子或不同离子存在浓度梯度,必然发生扩散,达稳态时,在两相界面间形成了双电层,双电层所具有的电位差就是液体接界电位。

3)液体接界电位的消除　液体接界电位是不可逆成分,原电池中存在液体接界电位,使原电池电动势的数值丧失热力学意义。

因此在电极电位的测量中必须设法消除或者是将其减到最小。

最常用的方法是采用盐桥,将液体接界电位减到最小。

盐桥实际上是将两种不同溶液隔开的中间溶液,该溶液的浓度很高(一般采用饱和溶液),而且所含正离子与负离子的迁移数比较接近,最常用的是饱和KC l 溶液。

当饱和的KC l 溶液与两种不同溶液相接触时,接界处的电位差主要是由KC l 的扩散产生的,在两个相界面形成的液体接界电位比原来的数值小得多,而且符号相反,因此总的数值将更小。

值得注意的是,盐桥中的溶液不应与原电池中的电解液发生反应,例如待测溶液为A gNO 3溶液,则不能选用KC l 盐桥。

通常用做盐桥的电解质还有KNO 3和N H 4NO 3。

312　电极电位的标度在电极电位的定义中规定,以标准氢电极为负极,待测电极为正极组成原电池,测得该原电池的电动势,叫做待测电极的电极电位,如手册中[1]给出的标准电极电位就是氢标电极电位。

极化曲线的测定
(1) 恒电位法
恒电位法就是将研究电极依次恒定在不同的数值上，然后测量对应于各电位下的电流。

极化曲线的测量应尽可能接近体系稳态。

稳态体系指被研究体系的极化电流、电极电势、电极表面状态等基本上不随时间而改变。

在实际测量中，常用的控制电位测量方法有以下两种：静态法：将电极电势恒定在某一数值，测定相应的稳定电流值，如此逐点地测量一系列各个电极电势下的稳定电流值，以获得完整的极化曲线。

对某些体系，达到稳态可能需要很长时间，为节省时间，提高测量重现性，往往人们自行规定每次电势恒定的时间。

动态法：控制电极电势以较慢的速度连续地改变(扫描)，并测量对应电位下的瞬时电流值，以瞬时电流与对应的电极电势作图，获得整个的极化曲线。

一般来说，电极表面建立稳态的速度愈慢，则电位扫描速度也应愈慢。

因此对不同的电极体系，扫描速度也不相同。

为测得稳态极化曲线，人们通常依次减小扫描速度测定若干条极化曲线，当测至极化曲线不再明显变化时，可确定此扫描速度下测得的极化曲线即为稳态极化曲线。

同样，为节省时间，对于那些只是为了比较不同因素对电极过程影响的极化曲线，则选取适当的扫描速度绘制准稳态极化曲线就可以了。

上述两种方法都已经获得了广泛应用，尤其是动态法，由于可以自动测绘，扫描速度可控制一定，因而测量结果重现性好，特别适用于对比实验。

恒电位法测定极化曲线一、实验目的1. 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。

2. 了解极化曲线的意义和应用。

3. 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A-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：M→M n+＋n e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C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。

极化曲线的测定实验报告极化曲线的测定实验报告引言：极化曲线是研究电化学系统中电流与电势之间关系的重要工具。

本实验旨在通过测定极化曲线，探究电化学系统的电流-电势特性，并分析其对电极表面的影响。

实验方法：1. 实验仪器与试剂准备：本实验使用了电化学工作站、电化学池、铂电极、参比电极、电流计、电位计等仪器。

试剂方面，我们使用了硫酸铜溶液作为电解质。

2. 实验步骤：a. 将电解质溶液倒入电化学池中，保证液面高度适中。

b. 将铂电极和参比电极分别插入电化学池中，并连接电流计和电位计。

c. 开始实验前，先进行电极的清洗和预处理。

d. 通过改变电位计的电势，记录电流计的读数，并绘制电流-电势曲线。

实验结果与讨论：通过实验，我们得到了一条典型的极化曲线。

该曲线呈现出三个不同的区域：阳极极化区、平台区和阴极极化区。

在阳极极化区，电流随电势的增加而迅速增加。

这是因为在阳极极化区，电极表面发生了氧化反应，电子从电极流出，形成阳极电流。

此时，电极表面的活性物质浓度较高，反应速率较快，导致电流迅速增加。

在平台区，电流基本保持稳定。

这是因为在平台区，阳极和阴极反应的速率相等，电流达到了稳定状态。

此时，电极表面的活性物质浓度趋于稳定，电流不再显著变化。

在阴极极化区，电流随电势的增加而逐渐减小。

这是因为在阴极极化区，电极表面发生了还原反应，电子流入电极，形成阴极电流。

与阳极极化区不同的是，阴极极化区的反应速率较慢，导致电流逐渐减小。

通过分析极化曲线，我们可以得到一些有关电化学系统的重要信息。

例如，极化曲线的斜率可以反映电极表面反应速率的变化情况。

斜率越大，反应速率越快。

此外，平台区的电势值可以反映电化学系统的平衡状态。

结论：本实验通过测定极化曲线，成功地探究了电化学系统的电流-电势特性。

通过分析极化曲线，我们了解到阳极极化区、平台区和阴极极化区的特点，并得到了有关电化学系统的重要信息。

这些结果对于深入研究电化学领域的相关问题具有重要意义。

极化曲线的测定与分析主讲教师:一、实验目的1．掌握恒电位法测定阳极极化曲线的原理和方法。

2．通过阳极极化曲线的测定，判定实施阳极保护的可能性，初步选取阳极保护的技术参数。

3．掌握恒电位仪的使用方法。

二、实验原理阳极电位和电流的关系曲线叫做阳极极化曲线。

为了判定金属在电解质溶液中采取阳极保护的可能性，选择阳极保护的3个主要技术参数—致钝电流密度、维钝电流密度和钝化区的电位范围，需要测定阳极极化曲线。

阳极极化曲线可以用恒电位法和恒电流法测定。

图1是一条较典型的阳极极化曲线。

曲线ABCDE是恒电位法（即维持电位恒定，测定相对应的电流值）测得的阳极极化曲线。

当电位从A逐渐正向移动到B点时，电流也随之增加到B点，当电位过B点以后，电流反面急剧减小，这是因为在金属表面上生成了一层高电阻耐腐蚀的钝化膜，钝化开始图1 可钝化金属的阳极极化曲线发生。

人为控制电位的增高，电流逐渐衰减到C。

在C点之后，电位若继续增高，由于金属完全进入钝态，电流维持在一个基本不变的很小的值——维钝电流i p 。

当电位增高到D 点以后，金属进入了过钝化状态，电流又重新增大。

从A 点到B 点的范围叫活化区，从B 点到C 点叫活化－钝化过渡区，从C 点到D 点叫钝化稳定区，过D 点以后叫过钝化区。

对应于B 点的电流密度叫致钝电流密度i pp ，对应于C 点或D 点的电流密度叫维钝电流密度i p 。

若把金属作为阳极，通过致钝电流使之钝化，再用维钝电流去保护其表面的钝化膜，可使金属的腐蚀速度大大降低，这是阳极保护原理。

用恒电流法测不出上述曲线的BCDE段。

在金属受到阳极极化时，其表面发生了复杂的变化，电极电位成为电流密度的多值函数，因此当电流增加到B点时，电位即由B点跃增到E点，金属进入了过钝化状态，反映不出金属进入钝化区的情况。

由此可见，只有用恒电位法才能测量出完整的阳极极化曲线。

本实验采用恒电位仪逐点恒定阳极电位，同时测定对应的电流值，并在半对数坐标系上绘成曲线，即为恒电位阳极极化曲线。