實驗八 陽極極化曲線(好)

1、實驗八 陽極極化曲線的測定 一、實驗?zāi)康?1掌握用恒電位法測定金屬極化曲線的原理和方法。2了解極化曲線的意義和應(yīng)用。二、實驗原理 1陽極極化曲線為了探索電極過程的機理及影響電極過程的各種因素，必須對電極過程進行研究，在該研究過程中極化曲線的測定是重要的方法之一。在研究可逆電池的電動勢和電池反應(yīng)時, 電極上幾乎沒有電流通過，每個電極或電池反應(yīng)都是在無限接近于平衡條件下進行的，因此電極反應(yīng)是可逆的。當(dāng)有電流通過電池時，則電極的平衡狀態(tài)被破壞，此時電極反應(yīng)處于不可逆狀態(tài)，隨著電極上電流密度的增加，電極反應(yīng)的不可逆程度也隨之增大。在有電流通過電極時，由于電極反應(yīng)的不可逆而使電極電位偏離平衡值的現(xiàn)象稱為

2、電極的極化。根據(jù)實驗測出的數(shù)據(jù)來描述電流密度與電極電位之間關(guān)系的曲線稱為極化曲線，如圖13-1所示。 圖8-1 金屬極化曲線ab.活性溶解區(qū)； b.臨界鈍化點； bc.鈍化過渡區(qū); cd.鈍化穩(wěn)定區(qū); de.超(過)鈍化區(qū)金屬的陽極過程是指金屬作為陽極時，在一定的外電勢下發(fā)生的陽極溶解過程，如下式所示：M Mn+ + ne- 此過程只有在電極電位大于其熱力學(xué)電位時才能發(fā)生。陽極的溶解速度隨電位變正而逐漸增大，這是正常的陽極溶出，當(dāng)陽極電位正到某一數(shù)值時，其溶解速度達到一最大值。此后陽極溶解速度隨著電位變正，反而大幅度的降低，這種現(xiàn)象稱為金屬的鈍化現(xiàn)象。 圖8-1曲線表明，電位從a點開始上升（即

3、電位向正方向移動），電流密度也隨之增加；電位超過b點以后，電流密度迅速減至很小，這是因為在金屬表面上生成了一層電阻高、耐腐蝕的鈍化膜；到達c點以后，電位再繼續(xù)上升，電流仍保持在一個基本不變的很小的數(shù)值上；電位升到d點后，電流又隨電位的上升而增大。 從a點到b點的范圍稱為活性溶解區(qū)；b點到c點稱為鈍化過渡區(qū)；c點到d點稱為鈍化穩(wěn)定區(qū)；d點以后稱為過鈍化區(qū)。對應(yīng)于cd段的電流密度稱為維鈍電流密度。如果對金屬通入維鈍電流，再用維鈍電流保持其表面的鈍化膜不消失，則金屬的腐蝕速度將大大降低，這就是陽極保護的基本原理。2影響金屬鈍化過程的幾個因素 影響金屬鈍化過程及鈍化性質(zhì)的因素，可歸納為以下幾點：(1)

4、 溶液的組成。在中性溶液中，金屬一般比較容易鈍化，而在酸性或某些堿性溶液中，則不易鈍化；溶液中鹵素離子（特別是Cl）的存在，能明顯地阻止金屬的鈍化；溶液中存在某些具有氧化性的陰離子（如CrO42-）則可以促進金屬的鈍化。 (2) 金屬的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)。各種純金屬的鈍化能力不盡相同，例如鐵、鎳、鉻三種金屬的鈍化能力為鉻鎳鐵。因此，添加鉻、鎳可以提高鋼鐵的鈍化能力及鈍化的穩(wěn)定性。 (3) 外界因素（如溫度、攪拌等）。一般來說，溫度升高以及攪拌加劇，可以推遲或防止鈍化過程的發(fā)生，這與離子擴散有關(guān)。 3極化曲線的測量 恒電位法：將研究電極上的電位控制在某一數(shù)值上，然后測量對應(yīng)于該電位下的電流。由于電極

5、表面狀態(tài)在未建立穩(wěn)定狀態(tài)之前，電流會隨時間而改變，故一般測出來的曲線為“暫態(tài)”極化曲線。在實際測量中，常采用的控制電位測量方法有下列兩種： (1) 靜態(tài)法：將電極電位較長時間地維持在某一恒定值，同時測量電流隨時間的變化，直到電流值基本上達到某一穩(wěn)定值。如此每隔2050 mV逐點地測量各個電極電位下的穩(wěn)定電流值，即可獲得完整的極化曲線。 (2) 動態(tài)法：控制電極電位以較慢的速度連續(xù)地改變（掃描），并測量對應(yīng)電位下的瞬時電流值，并以瞬時電流與對應(yīng)的電極電位作圖，獲得整個的極化曲線。掃描速度（即電位變化的速度）應(yīng)較慢，使所測得的極化曲線與采用靜態(tài)法的接近。 比較上述兩種測量方法，靜態(tài)法測量結(jié)果較接近

6、穩(wěn)態(tài)值，但測量的時間較長；而動態(tài)法距穩(wěn)態(tài)值相對較差，但測量的時間較短，故在實際工作中，常采用動態(tài)法來進行測量。恒電流法：將研究電極的電流恒定在某定值下，測量其對應(yīng)的電極電位，得到的極化曲線。但恒電流法所得到的陽極極化曲線不能完整地描繪出碳鋼的溶解和鈍化的實際過程。 本實驗采用恒電位靜態(tài)法測量碳鋼電極的陽極極化曲線。 三、儀器與藥品 HDY-DHZ電化學(xué)恒電位儀1臺； （WE）碳鋼電極（研究電極）1支；飽和甘汞電極（參比電極）1支； （CE）鉑電極（輔助電極）1支；100mL三口電解池1只； 50mL量筒2只（公用）；飽和碳酸氫銨溶液； 濃氨水等。四、實驗步驟 1. 用金相砂紙將研究電極磨光，再

7、用絨布拋光成鏡面，用脫脂棉沾丙酮除油。電極除一個工作面外，其余各面均用環(huán)氧樹脂封住。2. 打開恒電位儀開關(guān)，預(yù)熱15min。3. 用鐵架臺將電解池固定于鐵架臺上，用量筒分別量取30mL飽和碳酸氫銨溶液和30mL濃氨水，加至100mL三口電解池中。將研究電極（碳鋼電極）、鉑電極、甘汞電極插入電解池中，研究電極居中。4. 將恒電位儀的接線夾分別與黑色夾子（WE碳鋼電極）（研究電極）、紅色夾子（CE鉑電極）（輔助電極）、甘汞電極（參比電極）連接，檢查，注意不要接錯。5. 設(shè)定恒電位儀電流檔為“1mA”，工作方式為“參比”，負載選擇為“電解池”，通/斷方式選擇“通”，先測量“參比”對“研究”電極的自腐

8、電位(電壓表數(shù)字應(yīng)在0.80V以上方為合格，否則需要重新處理研究電極)。6. 將工作方式設(shè)為“恒電位”，調(diào)整給定電位旋鈕，從自腐電位（約0.88V）開始，每次改變20mV，恒定一段時間，測量其相應(yīng)的電流值；至表頭電壓為1.0V為止（注：電壓表上顯示的電位數(shù)字符號，與實際實驗值相反）。 7. 實驗完畢，先將通/斷方式選擇“斷”狀態(tài)，再關(guān)掉恒電位儀電源，取出電極，清洗儀器。五、數(shù)據(jù)記錄與處理 1將實驗數(shù)據(jù)列成表格。 表1 日期： 室溫： 大氣壓： 電極電位/ V電流i/mA2以電流密度為縱坐標，電極電位(相對于參比電極)為橫坐標，繪出陽極極化曲線。 3討論所得實驗結(jié)果及曲線的意義，指出鈍化及i鈍化的值。 六、注意事項 1按照實驗要求，