电解与极化化作用.

13. 2 分 (4934)

4934

已知  (Fe2+/Fe)= -0.440 V,  (Cu2+/Cu) = 0.337 V，在 25℃, p时,

以 Pt 为阴极，石墨为阳极，电解含有 FeCl2(0.01 mol·kg-1)和 CuCl2

(0.02 mol·kg-1)的水溶液，若电解过程不断搅拌溶液，且超电势可忽略不计，则最

先析出的金属是 ______。

15. 2 分 (4890)

4890

采用三电极装置研究超电势时, 一般采用鲁金毛细管, 其作用为________________,

采用搅拌其作用为_______________________________。

17. 2 分 (4920)

4920

在锌电极上 ，H2的超电势为 0.75 V，电解一含Zn2+的浓度为 1×10-5 mol·kg-1

的溶液，为了不使 H2(g) 析出，问溶液的 pH 值应控制在 __________ 。

已知 25℃时，   (Zn2+/Zn)= -0.763 V 。

18. 2 分 (4884)

4884

从能量的利用上看，超电势的存在有其不利的方面。但在工业及分析等方面，超电势

的现象也被广泛的应用, 试举出二个利用超电势的例子_________________________,

_______________________________________。

电解与极化试题

一、选择题

1. 25℃时, H2在锌上的超电势为 V，(Zn2+/Zn) = V，电解一含有

Zn2+(a= 的溶液，为了不使 H2析出，溶液的 pH值至少应控制在

(A) pH > (B) pH >

(C) pH > (D) pH >

2. 一贮水铁箱上被腐蚀了一个洞，今用一金属片焊接在洞外面以堵漏，为了延长铁

箱的寿命，选用哪种金属片为好

(A) 铜片 (B) 铁片 (C) 镀锡铁片 (D) 锌片

3. 金属活性排在H2之前的金属离子, 如Na+ 能优先于H+在汞阴极上析出, 这是由于：

(A) (Na+/ Na) < (H+/ H2)

(B) (Na) < (H2)

(C) (Na+/ Na) < (H+/ H2)

(D) H2在汞上析出有很大的超电势, 以至于(Na+/ Na) >(H+/ H2)

4. 下列示意图描述了原电池和电解池中电极的极化规律, 其中表示原电池阳极的是：

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第九章 电解与极化作用

本章内容：介绍电解作用中的一些规律，分解电压、极化作用、超电势的概念以及

塔菲尔公式。并对金属腐蚀现象和化学电源作简要介绍。

第一节 分解电压

使电能转变成化学能的装置称为电解池。当直流电通过电解质溶液，正离子向阴极

迁移，负离子向阳极迁移，并分别在电极上起还原和氧化反应，从而获得还原产物和氧

化产物。若外加一电压在一个电池上，逐渐增加电压直至使电池中的化学反应发生逆转，

这就是电解。 实验表明，对任一电解槽进行电解时，随着外加电压的改变，通过该电解槽的电流亦随之变化。

图9.1 分解电压的测定装置 例如：使用两个铂电极电解HCl溶液时，使用图

9.1的线路装置，改变可变电阻，记录电压表和电流表

的读数，则可测量电解槽两端电位差与电流强度的关系

曲线。

开始时，当外加电压很小时，几乎没有电流通过电

解槽，电压增加，电流略有增加；当电流增加到某一点

后，电流随电压增大而急剧上升，同时电极上有连续的

气泡逸出。

在两电极上的反应可表示如下

阴极 2 H+(aH+) + 2 e− → H2 (g, p)

阳极 2 Cl−(aCl-) → Cl2 (g, p) + 2e−

当电极上有气泡逸出时，H2和Cl2的压力等于大气压力。

电解过程分析：当开始加外电压时，还没有H2和Cl2生成，它们的压力几乎为零，

稍稍增大外压，电极表面上产生了少量的H2和Cl2，压力虽小，但却构成了一个原电池

（自发地进行如下反应）

(−) H2 (p) → 2 H+ (aH+) + 2 e-

(+) Cl2 (g) + 2 e- → 2 Cl- (aCl-)

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此时，电极上进行反应的方向正好与电解所进行的反应的方向相反。它产生了一个与外

加电压方向相反的反电动势Eb。由于电极上的产物扩散到溶液中了，需要通过极微小的

电流使电极产物得到补充。继续增大外加电压，电

极上就有H2和Cl2继续产生并向溶液中扩散，因而电

第九章 电解与极化作用

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1. 在298 K时,用Pb(s)电极来电解H2SO4溶液(0.1 mol/kg,γ±=0.265),若在电解过程中,把Pb阴极与另一摩尔甘汞电极相连组成原电池,测得其电动势E=1.0685 V.试求H2(g)在Pb电极上的超电势(只考虑H2SO4的一级电离).已知

(甘汞)=0.2802 V.

2. 在锌电极上析出氢气的塔菲尔公式为 η=0.72+0.116lgj 在298K时,用Zn(s)作阴极,惰性物质作阳极,电解浓度为0.1 mol/kg的ZnSO4溶液,设溶液pH为7.0,若要使H2(g)不和锌同时析出应控制在什么条件?

3. 在298 K时,当电流密度为0.1 A·cm-2时, H2(g)和O2(g)在Ag(s)电极上的超电势分别为0.87和0.98 V.今用Ag(s)电极插入0.01 mol/kg的NaOH溶液中进行电解,问在该条件下在两个银电极上首先发生什么反应?此时外加电压为多少?(设活度系数为1)

4. 在298K,标准压力 时,某混合溶液中,CuSO4浓度为0.50 mol/kg, H2SO4浓度为0.01 mol/kg,用铂电极进行电解,首先Cu(s)沉积到Pt电极上.若H2(g)在Cu(s)上的超电势为0.23V,问当外加电压增加到有H2(g)在电极上析出时,溶液中所余Cu2+的浓度为多少?(设活度系数均为1, H2SO4作一级电离处理)

5. 在298K,标准压力 时,以Pt为阴极,C(石墨)为阳极,电解含CdCl2(0.01

mol/kg)和CuCl2(0.02 mol/kg)的水溶液.若电解过程中超电势可忽略不计,试问:

(活度系数均为1)

(1) 何种金属先在阴极析出.

(2) 第二种金属析出时,至少须加多少电压?

(3) 第三种金属析出时,第一种金属离子在溶液中的浓度为若干? (4) 事实上在O2(g)在石墨上是有超电势的.设超电势为0.6 V,则阳极上首先发生什么反应?