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李狄电化学原理-第八章气体电极过程剖析PPT课件

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电解原理 ppt课件

电解原理 ppt课件
发生还原反应
复习二、原电池的工作原理 复习二、
化学能转变为电能
负极） 锌片 （负极）：Zn – 2e- = Zn2+ 氧化反应 e正极） 铜片 （正极）：2H+ + 2e- = H2↑ 还原反应
Zn+2H+==Zn2++H2↑
电子流：负极（Ｚｎ） 正极（Ｃｕ） 电子流：负极（Ｚｎ） 正极（Ｃｕ） 电流： 电流：正极
电解硫酸铜溶液时，若要求达到以下几点： 电解硫酸铜溶液时，若要求达到以下几点： 阳极质量减少， 阴极质量增加， ⑴阳极质量减少，⑵阴极质量增加，⑶电解 液中[Cu 不变， 液中[Cu2＋]不变，则可选用的电极是 纯铜作阳极，含锌、 A．纯铜作阳极，含锌、银的铜合金作阴极 含锌、银的铜合金作阳极， B．含锌、银的铜合金作阳极，纯铜作阴极 用纯铁作阳极， C．用纯铁作阳极，用纯铜作阴极 用石墨作阳极， D．用石墨作阳极，用惰性电极作阴极
铜电解精炼
①粗铜作阳极（接电源正极） 粗铜作阳极（接电源正极） ②纯铜作阴极（接电源负极） 纯铜作阴极（接电源负极） ），长 ③电解质溶液是ＣｕＳＯ４（或ＣｕＣｌ２），长 电解质溶液是ＣｕＳＯ 时间电解后， 时间电解后，电解质溶液必须补充 ④杂质Zn、Fe、Ni等失电子变成离子留在电解液里 杂质Zn、Fe、Ni等失电子变成离子留在电解液里 Zn ⑤Au、Ag等杂质沉积在电解槽底，形成阳极泥 Au、Ag等杂质沉积在电解槽底， 等杂质沉积在电解槽底 练习：下列关于铜电极的叙述， 练习：下列关于铜电极的叙述，不正确的是 A．铜锌原电池中铜是正极 用电解法精炼粗铜时， B．用电解法精炼粗铜时，粗铜作阳极 在镀件上电镀铜时， C．在镀件上电镀铜时，可用金属铜作阳极 D 电解稀硫酸制H D．电解稀硫酸制H2、O2时，铜作阳极

分析化学PPT课件：第八章-电位分析法-第二节-电极的构造和原理-2

分析化学PPT课件：第八章-电位分析法-第二节-电极的构造和原理-2
（将两个电极先后一起插入pH已知的标液和未知的待测溶液）
EX 参 玻 参 K'0.059 pHX K''0.059 pHX
ES 参 玻 参 K'0.059 pHS K''0.059 pHS
EX ES 0.059( pH X pH S )
玻璃电极定义式pHX
pHS
EX ES 0.059
直接通过测定电流、电位、电导、电量等 物理量，在溶液中有电流或无电流流动的情况 下，来研究、确定参与反应的化学物质的量。
依据测定电参数分别命名各种电化学分析 方法:如电位分析法、电导分析法； 依据应用方式不同可分为：直接法和间接法。
电化学分析法的特点:
灵敏度、准确度高，选择性好，应用广泛。 被测物质的最低量可以达到10-12 mol/L数量级。 电化学仪器装置较为简单，操作方便,尤其适合于化工 生产中的自动控制和在线分析。 传统电化学分析：无机离子的分析； 测定有机化合物也日益广泛； 有机电化学分析； 电化学分析在药物分析中也有较多应用。 应用于活体分析。
玻 K''0.059 pH 或玻 K ''0.059 lg[ H ]
✓ 注：φ玻与pH成线性关系，因而可用于测定溶液pH值
玻璃电极——性能
(1) 只对H+有选择性响应，可以测定[H+]
(2) 转换系数或电极斜率：溶液中pH变化一个单位
引起玻璃电极的电位变化
S
pH
pH 1 59mV (250C)
• 水泡前→干玻璃层 • 水泡后
→水化凝胶层 →Na+与H+进行交换 →形成双电层 →产生浓度扩散 →产生电位差 →扩散达动态平衡 →达稳定相界电位

李狄-电化学原理-第八章-气体电极过程

李狄-电化学原理-第八章-气体电极过程

二.析氢过电位
定义：在某一电流
密度下，氢实际析 出的电位与氢的平
2
衡电位的差值 。 1
1
平－i
平
i1
2
i2 i
影响析氢过电位的主要因素 电极材料性质 电极表面状态 溶液组成 温度
pH值对析氢过电位的影响
pH<7：pH增大1， 析氢过电位增加约
/V
59mV ；
pH>7：pH增大1，
二. 氧的还原过程 基本历程按反应产物可分为两类：
中间产物为 H2O或2 HO2
中间产物为 MO或表面氧化物
中间产物为 H2O或2 HO2的基本历程 在酸性或中性溶液中：
1 O2 2H 2e H 2O2
2 H2O2 2H 2e 2H2O
或
H 2O2
1 2
O2
H 2O
化学催化分解
析氢过电位减小约
59mV ；
7
pH
三. 析氢反应机理 迟缓放电理论——控制步骤为电化学反
应步骤
迟缓复合理论——控制步骤为复合步骤
电化学脱附理论——控制步骤为电化学 脱附
迟缓放电理论
基本观点： 控制步骤为：
H 3O＋e H ad H 2O
析氢过电位由电化学极化而产生
极化曲线斜率的分析
或 MO H2O 2e 2OH
碱性溶液中
三. 氧的阳极氧化过程
析出反应： 酸性溶液中：
2H2O O2 4H 4e
碱性溶液中：
4OH O2 2H 2O 4e
氧析出反应的特点
析氧过电位随时间而变；
析氧过电位与电流的关系基本遵从Tafel 方程
o a b log i
a、b均与材料、溶液、电极表面状态、 温度T等多因素有关。

电极过程概述PPT课件

电极过程概述PPT课件
以上两种极化效应的结果，使阴极电势更负，阳 极电势更正。实验证明，电极电势与电流密度有关。描 述电极电势与电流密度的关系的曲线为极化曲线。
电极过程概述
4.3 电极过程的基本历程和速度控制步骤 4.3.1 电极过程的基本历程
• 电化学反应过程 至少包含阳极反 应过程、阴极反 应过程和液相传 质过程三部分。 他们是串联进行 的，彼此独立而 可以分别研究。
Zn在0.38MZnCl2溶液 中
电极过程概述
电化学反应速度的表示方法
设电极反应为：One R
按异相化学反应速度表示： v 1 dc S dt
采用电流表示： i nFvnF1dc S dt
当电极反应达到稳定状态时，外电流将全部 消耗于电极反应，实验测得的外电流密度值 就代表了电极反应速度。
阴极
Ic
电 流
强
- i,-
i,- i,+
i,-
i,+
i,+
度
+
E
c
a
V
充电 Ic 阴极
Ox1+z1e
(电解池) 阳极
I 电极过程概述
Red1
Red2 Ox2+z2e
a
原电池与电解池的比较
原电池 阴极(+)→负移 阳极(-)→正移
E>V
电解池 阳极→正移 阴极→负移
E<V
电极过程概述
极化
电极= 活化+ 浓差+电阻
有电流通过时，产生一对矛盾。
一方为电子的流动，它起着在电极表面积累电 荷，使电极电位偏离平衡电位的作用，即极化 作用。
另一方是电极反应，它起着吸收电子运动所传 递过来的电荷，使电极电位恢复到平衡状态的 作用，可称为去极化作用。

物理化学 课件 第八章 电化学

物理化学 课件 第八章 电化学

mCu n M Cu 0.5 63.549 103 kg 31.77 103 kg
§8.1.2 离子的迁移数
1. 离子的迁移数的定义
6mol 6mol
6mol
4mole 4mole
减少1mol
υ+=3υ-
减少3mol
阴阳离子速度不同
阴，阳离子迁移的电量不同 离子迁出相应电极区物质量的不同
A B Az+ Bz可看作是正负离子的摩尔电导率之和
, , m m m
,
因而弱电解质的摩尔电导率
HAC NaAC HCl NaCl m m m m H + AC m m
1 m Cu 2+ 2 m Cu 2+ 2


+ + 1 m M z B zB m M z B zB

2 电导的测量及, m的计算
电导的测量实际上是测电阻 当T中电流为0时: 电导
R1 R3 Rx R4
1 R3 1 AC 1 G Rx R4 R1 CB R1
(2) 摩尔电导率与浓度
m

c
n = 1mol l=1m
•强弱电解质浓度降度，摩尔电导率增大 强：n一定，c, v+, v- 弱：n一定，c, n+, n- v+, v- •强电解质在很稀的溶液中，m与 c 成直线函数
m A c m
——极限摩尔电导率 m
弱电解质：无上述直线关系 无法从实验直接求得弱电解质的极限摩尔电导率
§8.1 电解质溶液理论

电化学原理第四版李荻课件

电化学原理第四版李荻课件

THANKS
感谢您的观看。
05
CHAPTER
超级电容器技术与应用
利用电极与电解质界面形成的双电层或电极表面快速可逆的氧化还原反应来储存能量。
基本原理
充电速度快、功率密度高、循环寿命长、温度范围宽、绿色环保等。
特点
优点
能量密度高、充放电速度快等。
工作原理
通过电极表面快速可逆的氧化还原反应来储存能量，电极材料通常采用金属氧化物或导电聚合物。
充电过程
正极板上的二氧化铅和负极板上的铅在电解液的作用下，分别生成硫酸铅和水，同时有电子在外电路中流动，形成充电电流。
放电过程
硫酸铅和水在正极板和负极板上分别还原成二氧化铅和铅，同时有电子在外电路中流动，形成放电电流。
镍镉电池
01
以氢氧化镍作为正极，氢氧化镉作为负极的一种碱性蓄电池。具有大电流放电特性好、耐过充和过度放电等优点，但存在记忆效应和环保问题。
在放电过程中，铝阳极与水和电解质中的氢氧根离子发生反应生成氢氧化铝和氢气，同时释放出电子产生电流；空气中的氧气在阴极接受电子被还原成氢氧根离子。充电时，逆向反应进行，氢氧化铝得电子被还原成铝沉积在阳极上。
优缺点
铝空气电池具有高的理论比能量、低成本和环境友好等优点；但是存在铝阳极自腐蚀、氢氧化铝沉积等问题导致电池性能衰减。
铂、钯等贵金属具有良好的催化活性和稳定性，广泛应用于燃料电池、有机合成等领域。
铂族金属催化剂
通过合金化可以改善贵金属的催化性能和降低成本，如铂钌合金、铂铑合金等。
贵金属合金催化剂
纳米级贵金属催化剂具有高比表面积和优异的催化活性，应用于电催化、光催化等领域。
贵金属纳米催化剂
03
非贵金属氮化物催化剂

电化学原理电极过程概述(ppt)

镍电极的电位随电流密度
所发生的偏离平衡电位的
变化即为电极的极化。
• 实验表明，在电化学体系中，发生
电极极化时，阴极的电极电位总是 变得比平衡电位更负，阳极的电极 电位总是变得比平衡电位更正。
• 阴极极化: 电极电位偏离平衡电位
向负移称为阴极极化
• 阳极极化: 电极电位偏离平衡电位
向正移称为阳极极化。
– 阳极上，由于电子流出电极的速度大，造成正电荷积 累。
– 因此，阴极电位向负移动。阳极电位则向正移动，都 偏离了原来的平衡状态，产生所谓“电极的极化”现 象。
• 总结：电极极化现象是极化与去极化两种矛盾作
用的综合结果，其实质是电极反应速度跟不上电 子运动速度而造成的电荷在界面的积累，即产生 电极极化现象的内在原因正是电子运动速度与电 极反应速度之间的矛盾。
电化学原理电极过程概述(ppt)
第四章 电极过程概述
1. 电极的极化现象 2. 原电池和电解池的极化图 3. 电极过程的基本历程和速度控制步骤 4. 电极过程的特征
前言
☞无论在原电池还是电解池中，整个电池体系的电
化学反应(电池反应)过程至少包含阳极反应过程、 阴极反应过程和反应物质在溶液中的传递过程(液 相传质过程)等三部分。
本章主要内容
1. 电极的极化现象 2. 原电池和电解池的极化图 3. 电极过程的基本历程和速度控制步骤 4. 电极过程的特征
4.1 电级的极化现象
1、什么是电极的极化现象
• 首先回顾可逆电极、平衡电极电位特征
Cu
➢ 处于热力学平衡状态
➢ 氧化反应和还原反应速度相等
➢ 电荷交换和物质交换都处于动态平衡之中
是，应该注意极化值与过电位之间的区别。
2、电极极化的原因

电化学原理(课件PPT)


原电池的负极→ 失去电子→电子流出→ 发生氧化反应 →氧化还原反应中的还原剂 原电池的正极→ 得到电子→电子流入→ 发生还原反应 →氧化还原反应中的氧化剂
电解池的阳极→ 失去电子→电子流出→ 发生氧化反应 电解池的阴极→ 得到电子→电子流入→ 发生还原反应
把a、b、c、d四块金属片浸泡在稀硫酸中， 用导线两两连接，可以组成各种原电池，若a、 b相连时，a为负极；若c、d相连时，d极表面 有气泡冒出；另将a投入c的盐溶液中，ａ的 表面有ｃ析出；若将ｂ投入ｄ的盐溶液中， 无明显现象。则四种金属的活动性由强到弱 为( )
考点八：氯碱工业
在U型管里装人饱和食盐水，用一根碳棒作阳极， 一根铁棒作阴极。接通直流电源。
1．电解饱和食盐水反应原理
阳极反应：2Cl——2e— = Cl2↑
阴极反应：2H+ + 2e— = H2↑
a
b
总反应：2NaCl + 2H2O
2NaOH + Cl2↑+ H2↑
2．离子交换膜法制烧碱
1、电解槽组成： 阳极室：阳极材料为金属钛网，有钛、钌的氧化物涂层，
依反应式找出相关物质的关系式 依电子守恒进行计算。
1、在Cu-Zn原电池中，100mLH2SO4 溶液的浓度为 1mol/L , 若工作一段时间后，从装置中共收集到 1.12L 升气体，则流过导线的电子为———— mol,反应后溶液 的pH值为_________？（溶液体积变化忽略不计）
类题：资料244页举一反三第4题
书写注意事项：
①阴、阳极类似于原电池正、负极,电极反应式通常写离 子方程式，满足电子守恒
②总方程式通常写化学方程式，标条件：电解，若电解 的H+或OH-来自水，则反应物应写成水的形式，若来自 弱电解质，则应写弱电解质的分子形式。

电化学原理-(李狄-著)北航出版社-课后5-9章习题参考答案

第五章1、在电极界面附近的液层中，是否总存在三种传质方式？为什么？每种传质方式的传质速度如何表示？答：电极界面附近的液层通常是指扩散层，可以同时存在着三种传质方式（电迁移、对流和 扩散），但当溶液中含有大量局外电解质时，反应离子的迁移数很小，电迁移传质作用可以忽略不计，而且根据流体力学，电极界面附近液层的对流速度非常小，因此电极界面附近液 层主要传质方式是扩散。

三种传质方式的传质速度可用各自的电流密度J 来表示。

电迁移： 对流：扩散：2. 在什么条件下才能实现稳态扩散过程？实际稳态扩散过程的规律与理想稳态扩散过程有 什么区别？答：一定强度的对流的存在是稳态扩散过程的前提。

区别：在理想稳态扩散条件下，扩散层有确定的厚度，其厚度等于毛细管的长度l ；而在真实体系中，由于对流作用与扩散作用的重叠，只能根据一定的理论来近似求得扩散层的厚度。

理想稳态扩散： 实际稳态扩散： 3. 旋转圆盘电极和旋转圆环圆盘电极有什么优点？它们在电化学测量中有什么重要用途？ 答： 旋转圆盘电极和旋转圆环圆盘电极上各点的扩散层厚度是均匀的，因此电极表面各处的电流密度分布均匀。

这克服了平面电极表面受对流作用影响不均匀的缺点。

它们可以测量并分析极化曲线，研究反应中间产物的组成及其电极过程动力学规律。

4. 试比较扩散层、分散层和边界层的区别。

扩散层中有没有剩余电荷？答：紧靠电极表面附近，有一薄层，此层内存在反应粒子的浓度梯度，这层叫做扩散层；电极表面的荷电粒子由于热运动而倾向于均匀分布，从而使剩余电荷不可能完全紧贴着电极表面分布，而具有一定的分散性，形成所谓分散层；靠近电极表面附近的液流层叫做边界层，越接近电极表面，其液流流速越小。

电极/溶液界面存在着离子双电层时，金属一侧的剩余电荷来源于电子的过剩或缺贫。

双电层一侧区可以认为各种离子浓度分布只受双电层电场影响，不受其它传质（包括扩散）过程的影响。

因此扩散层中没有剩余电荷。

5. 假定一个稳态电极过程受传质步骤控制，并假设该电极过程为阴离子在阴极还原。

电解原理PPT教学课件


• 干扰素是由效应T细胞产生的糖蛋白，可阻 断细胞分裂间期，抑制DNA复制，从而可用 于治疗疾病。但干扰素在体外很难保存。
• 玉米中赖氨酸的含量比较低
• 在已研究过的几千种酶中，只有极少数可以应用 于工业生产，绝大多数酶都不能应用于工业生产， 这些酶虽然在自然状态下有活性，但在工业生产 中没有活性或活性很低。这是因为工业生产中每 一步的反应体系中常常会有酸、碱或有机溶剂存 在，反应温度较高，在这种条件下，大多数酶会 很快变性失活。提高蛋白质的稳定性是工业生产 中一个非常重要的课题。一般来说，提高蛋白质 的稳定性包括：延长酶的半衰期，提高酶的热稳 定性，延长药用蛋白的保存期，抵御由于重要氨 基酸氧化引起的活性丧失等。
应
用
电解质和溶剂均不变：电解精炼铜、电镀
熔融电解：NaCl、MgCl2 、Al2O3
淡盐水
阳极 金属钛网
Cl2 +
Cl2
Cl—
H2 －
H+ Na+
NaOH溶液
阴极 碳钢网
OH—
精制饱和 NaCl溶液
离子交换膜
H2O（含少量NaOH）
－e- ＋
阴极 Fe C 阳极
oooooooooooo ooooooooooo
离子
放
金属越不活泼的对应阳离子越容易得电子；
电 ①阴极： H＋(水)
顺
序 ②阳极： 金属（除Pt、Au外）>S2－>I－>Br－>Cl－
>
OH－(水)>NO3－>SO42－>F－
电
电解质变化，溶剂不变：CuCl2、HCl
解 原
电解溶质和水：NaCl、CuSO4、AgNO3
理
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取 0.5，并对上式取对数，得：
c 常数 12 .3RFTloigc
可计算25℃时Tafel斜率
b0.03V9
13
迟缓放电理论适用范围 迟缓放电理论必须满足以下两个条件才 适用：
均匀表面
吸附氢原子表面覆盖度小的高过电位金 属
14
迟缓复合理论
基本观点： 控制步骤为：
M H M HH 2
实验依据：
HO
2
中间产物为 MO或表面氧化物
19
中间产物为 H2O2或 HO2的基本历程 在酸性或中性溶液中：
1 O2 2H 2eH2O2
2 H 2 O 2 2 H 2 e 2 H 2 O
或
H2O2 12O2 H2O 化学催化分解
20
在碱性溶液中：
1 O 2H 2 O 2 e H2 O OH
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End 演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
23
H 2 O 2 O H H 2 O H 2 O
2 H2 O H 2O 2e 3 OH
或 HO 2 12O2 OH 化学催化分解
21
写在最后
成功的基础在于好的学习习惯
The foundation of success lies in good habits
22
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
H 与2 pH无关 c 不太大时，实验的b值与理论值吻合
15
第三节 氢电极的阳极过程
光滑Pt上的阳极反应历程 ：
分子氢溶解并扩散传质；
溶解氢得活性或电化学离解吸附：
H2 2MH H2 MHH e
吸附氢原子电化学氧化：
酸性 M： H He
碱性 M： H OH H2Oe
16
第四节 氧电极过程
7
pH
8
三. 析氢反应机理 迟缓放电理论——控制步骤为电化学反
应步骤
迟缓复合理论——控制步骤为复合步骤
电化学脱附理论——控制步骤为电化学 脱附
9
迟缓放电理论 基本观点：
控制步骤为：
H 3O ＋ e H ad H 2O
析氢过电位由电化学极化而产生
10
极化曲线斜率的分析 若电子转移为控制步骤，从理论上知
密度下，氢实际析 出的电位与氢的平
2
衡电位的差值 。 1
1平－i平Fra biblioteki12
i2 i
6
影响析氢过电位的主要因素 电极材料性质 电极表面状态 溶液组成 温度
7
pH值对析氢过电位的影响
pH<7：pH增大1， 析氢过电位增加约
/V
59mV ；
pH>7：pH增大1，
析氢过电位减小约
59mV ；
总电极反应： 酸： O24H2e2H2O 碱： O22H2O4e4OH
17
一.氧电极过程的特点 反应历程复杂 ； 电极过程可逆性很小 ； 反应涉及电位范围宽，表面状态变化极
大； 易伴随各种副反应，动力学规律复杂。
18
二. 氧的还原过程 基本历程按反应产物可分为两类：
中间产物为 H2O或2
c abloigc
1 9 0 A /c2 m ic10 A /c 02 m
4
可能的反应历程
H3O(本体 ） H3O(电极表面附近）
H 3O ＋ e M H H 2O
M H M HH 2
复合脱附
M H H 3 O e H 2 H 2 O 电化学脱附
nH2 H2
5
二.析氢过电位
定义：在某一电流
ic i0时 c RFT lni0 RFT lnic 取 0.5则可估算处 25℃时：
b2.3RT0.11V8
F
11
若复合脱附为控制步骤 ，则：
ic2FkM 0 H 2exp2R FT c
c平＝ R FT lnM M 0
H H
b0.029V5
12
若电化学脱附为控制步骤，则
ic2 F,ck H M 0 e Hx F R p c T ex R F pT C
第七章 气体电极过程
1
重点要求 氢、氧电极的概念及总电极反应 氢电极阴极过程的反应历程及基本动力
学规律 汞电极上氢阴极还原的理论及实验依据 氧电极过程的特点
2
第一节 研究氢电极过程的重要意义 标准氢电极 工业上应用 水溶液电镀 金属腐蚀
3
第二节 氢电极的阴极过程
一. 氢离子阴极还原的基本规律与可能历程 氢离子阴极还原过程服从Tafel公式：