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第8章 金属阳极过程8.1 金属阳极溶解8.1.1 概述化学电源、电解冶炼、电镀工业等都广泛地使用可溶性金属阳极，它往往要求金属阳极能够正常的溶解。
金属以离子形式进入溶液的阳极过程是由许多步骤组成的（阴极过程逆过程）。
从位置因素考虑金属的边角处先溶解。
包括金属晶格的破坏、电子转移、金属离子水化（或络合）等，并由对流、电迁移、扩散等方式使它们离开电极表面，用图表示如下：溶液深处水化断键晶→⋅−−→−−−→−−−→−++--O xH M M M M n n nead 2一般金属离子的水解过程速度很快，不会成为控步，金属晶格的破坏、电子转移步骤往往是控步。
以电化学步骤为例：⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫→-→-→-+-+-+-++-n n M e M M e M M e M )1(2'"01n nn ==- (2≥n ) 根据“微观可逆”原理，由于多价金属离子还原过程中往往是第一个电子还原步骤最慢，因此在阳极溶液过程中是失去最后一个电子的步骤最慢,即+-+-→-n n M e M )1(为控制步骤。
ααν+="n aβαν+='nc （c a αα、为表观传递系数） 显然，c a αα≥ FR TFR Ta c αα>∴即阳极的表观传递系数较阴极大。
对应的极化曲线如右图。
8.1.2金属阳极溶解的影响因素1、金属本性的影响。
金属阳极溶解的条件为：A e ηϕϕ+>可能性，速度视A η大小而定。
（典型：氢氧反应生成水，热力学上没问题，但必须提供一定能量后反应才会发生） 即只要电极位高于金属的平衡电位与过电位之和即可发生电极的溶解。
e ϕ：热力学参数，表示反应的可能性。
e ϕ越小，反应越容易进行。
i 一定时，A η大，则0i 小，A η小，则0i 大。
等。
、、、、、金属，如低Ag Cd Tl Hg Sn Pb cm A i η23010~10--⋅= 等。
、、、金属，如中Sb Bi Zn Cu cm A i η238010~10---⋅= 等。
实验一恒电位法研究金属的阳极钝化行为一、实验目的（1）掌握恒电位法研究金属钝化的原理和实验技术。
（2）了解金属的阳极钝化现象及因素影响机制。
（3）掌握自腐蚀电势、自腐蚀电流、钝化电势及钝化电流的测定方法。
（4）了解金属阳极钝化机理及实际意义。
二、实验原理恒电位法也叫控制电位法，就是将研究电极的电极电位依次恒定在不同数值下，而测量相应的稳态电流值。
将所测定的一系列电位值对电流值作曲线，即得稳态恒电位极化曲线。
在这种情况下，电位是自变量，电流是因变量，极化曲线表示电极反应速度（即电流i=。
密度）与电极电位之间得关系：)(ϕf稳态恒电位法既可测定阳极极化曲线，也可测定阴极极化曲线，尤其适合测定电极表面状态发生某种特殊变化的极化曲线，如镀铬过程的阴极极化曲线和具有钝化行为的阳极极化曲线，这类具有复杂形状的极化曲线用恒电流法是测量不出来的，只能用恒电位法才可得到真实完整的极化曲线。
恒定电极电位的方法有两种，一是经典恒电位法。
由于这种方法精度差、操作不便，目前已很少使用。
二是采用恒电位仪，它可以通过电子线路的反馈作用自动控制电极电位恒定。
由于恒电位仪具有测量迅速、准确、测量过程可以自动控制等优点，因而获得广泛应用。
本实验利用电化学工作站中的恒电位部分。
金属的阳极过程是指金属作为阳极电化学溶解的过程。
在化学电源、电解、电镀、金属腐蚀及防护方面的研究和实际应用过程中，都涉及到金属的阳极过程，因此研究金属的阳极行为具有重要的实际意义。
在金属的阳极过程中，当阳极化还不大时，阳极过程的速度随着电位变正而逐渐增大，这是金属的正常阳极溶解。
但当电极电位移到某一数值时，阳极溶解速度随着电位变正反而大幅度地降低，这时现象称为金属的钝化现象。
处在钝化状态下的金属，其溶解速度只有极小的数值。
在某些情况下，这下是人们所需要的，例如为了保护金属防止腐蚀以及电镀中的不溶性阳极等。
而在另外一些情况下，金属钝化都是有害的。
例如在化学电源、电冶金及电镀中的可溶性阳极等。
电化学法阳极溶出重金属摘要：1.电化学法阳极溶出重金属的原理2.电化学法阳极溶出重金属的实验步骤3.电化学法阳极溶出重金属的应用领域4.电化学法阳极溶出重金属的优缺点5.总结正文：电化学法阳极溶出重金属是一种分析化学方法，主要用于检测环境样品中的重金属含量。
这种方法具有灵敏度高、操作简便、分析速度快等优点，广泛应用于环境监测、地质勘查、冶金等行业。
电化学法阳极溶出重金属的原理是利用电流通过溶液，使重金属离子在阳极上发生氧化反应，生成金属沉淀。
在实验过程中，首先需要对样品进行预处理，如消解、溶解等，使重金属离子溶解在溶液中。
然后将处理后的溶液倒入电解池，通过外加电压，使阳极上的重金属离子发生氧化反应，生成金属沉淀。
根据沉淀的质量，可以计算出重金属的含量。
实验步骤如下：1.样品预处理：根据样品的性质，选择适当的预处理方法，如酸溶、碱溶、王水等，使重金属离子溶解在溶液中。
2.制备电解液：将预处理后的溶液，加入适量的电解质，如氢氧化钠、氢氧化钾等，提高溶液的导电性。
3.安装电解装置：将处理好的溶液倒入电解池，设置适当的电压和电流，进行电解。
4.收集沉淀：电解过程中，重金属离子在阳极上生成金属沉淀。
实验结束后，将沉淀分离、洗涤、干燥，以便后续分析。
5.分析测定：根据沉淀的质量，采用合适的方法测定重金属的含量。
电化学法阳极溶出重金属的应用领域十分广泛，不仅可以检测环境样品中的重金属，还可以应用于地质勘查、冶金、废水处理等领域。
此外，这种方法还可以用于分析生物样品中的重金属，为生物医学研究提供数据支持。
然而，电化学法阳极溶出重金属也存在一定的局限性，如对溶液导电性要求较高，容易受到其他离子的干扰等。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的方法，并结合其他分析方法进行综合判断。
总之，电化学法阳极溶出重金属是一种实用性很强的分析方法，为环境监测、地质勘查、冶金等行业提供了有效的检测手段。
阳极的原理
阳极的原理主要是基于电化学反应和电解质溶液中的离子传输。
在电解质溶液中，当外加电压施加到电极上时，溶液中的离子会在电场力的作用下发生迁移。
在阳极上，电流会流入电解质溶液中，使得阳极带正电荷，这就是阳极的原理之一。
在发生电化学反应的过程中，阳极会氧化，也就是电子会从阳极上流出，使得阳极带正电荷。
这个过程是通过氧化反应来实现的。
典型的阳极氧化反应包括金属原子失去电子转化为离子的过程，例如铁的氧化反应可以表示为：Fe → Fe2+ + 2e-。
同时，阳极的原理还涉及到离子传输。
在电解质溶液中，离子由于电势差而在电场力的作用下移动。
特别是阳极处的阳离子会向阳极方向迁移，与电子发生反应，从而参与到氧化反应中，完成阳极过程。
综上所述，阳极的原理主要包括电化学反应和离子传输两个方面。
阳极通过氧化反应使得电子从阳极流出，导致阳极带正电荷；同时离子传输使得阳离子向阳极移动，参与到氧化反应中。
这些过程共同作用，实现了阳极的正极化作用。
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。
