第十一章電解分析法PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1第十一章電解分析法第十一章電解分析法2在電解池的兩個電極上施加直流電壓，使物質(zhì)在電極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起物質(zhì)的分解稱為電解。在電解池的兩個電極上施加直流電壓，使物質(zhì)在電極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起物質(zhì)的分解稱為電解。電解是一個借外部電源的作用來實現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)向著非自發(fā)方向進行的過程電解時，電解池內(nèi)發(fā)生的變化電解是一個借外部電源的作用來實現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)向著非自發(fā)方向進行的過程電解時，電解池內(nèi)發(fā)生的變化( (非自發(fā)的非自發(fā)的) )是原電池中變化是原電池中變化( (自發(fā)的自發(fā)的) )的逆過程電解池中的電極反應(yīng)必須在有外加電源的條件下，才能進行。的逆過程電解池中的電極反應(yīng)必須在有外加電源的條件下，

2、才能進行。第1頁/共18頁3只有加直流電壓于電解池的兩個電極上，改變其電極電位，才能使電解質(zhì)溶液在電極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)。只有加直流電壓于電解池的兩個電極上，改變其電極電位，才能使電解質(zhì)溶液在電極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)。電解池的陰極為負極，它與外電源的負極相聯(lián)；陽極為正極，它與外電源的正極相聯(lián)。電解池的陰極為負極，它與外電源的負極相聯(lián)；陽極為正極，它與外電源的正極相聯(lián)。第2頁/共18頁4以電解以電解CuSOCuSO4 4溶液溶液2 2SOSO4 4) )為例，通過改變電阻為例，通過改變電阻R R調(diào)節(jié)兩電極上的電壓，當逐漸增加電壓，達到一定值后，電解池內(nèi)與電源調(diào)節(jié)兩電極上的電壓，當逐漸增加電壓，達到

3、一定值后，電解池內(nèi)與電源 “ “-” -” 極相連的陰極上開始有極相連的陰極上開始有CuCu生成，同時在與電源生成，同時在與電源“+”+”極相連的陽極上有氣體放出，電解池中發(fā)生了如下反應(yīng)：極相連的陽極上有氣體放出，電解池中發(fā)生了如下反應(yīng)：陰極：陰極：CuCu2+2+ + 2e + 2e CuCu陽極：陽極：2H2H2 2O O O O2 2 + 4H + 4H+ + +4e +4e電池反應(yīng)：電池反應(yīng)： 2Cu2Cu2+2+ + 2H + 2H2 2O = 2Cu + OO = 2Cu + O2 2 + 4H + 4H+ +第3頁/共18頁52 2分解電壓與析出電位分解電壓與析出電位如果將電解池

4、的電流強度如果將電解池的電流強度i i對施加的電壓對施加的電壓U U作圖可得作圖可得i-Ui-U曲線曲線分解電壓是指使被電解物質(zhì)在兩電極上產(chǎn)生迅速的、連續(xù)不斷的電極反應(yīng)時所需的最小外加電壓。右圖中分解電壓是指使被電解物質(zhì)在兩電極上產(chǎn)生迅速的、連續(xù)不斷的電極反應(yīng)時所需的最小外加電壓。右圖中D D點的電壓就是分解電壓點的電壓就是分解電壓U U分分。DU Ui i分解電壓分解電壓第4頁/共18頁6討論討論：（1 1）對于可逆過程來說，一個電解反應(yīng)的分解電壓）對于可逆過程來說，一個電解反應(yīng)的分解電壓在數(shù)值上等于它的逆向反應(yīng)所構(gòu)成自發(fā)電池的電動勢在數(shù)值上等于它的逆向反應(yīng)所構(gòu)成自發(fā)電池的電動勢?。? 2）

5、在電解池中，這個電動勢稱為反電動勢）在電解池中，這個電動勢稱為反電動勢E E反反，反，反電動勢與外加電壓方向相反，它阻止電解作用的進行電動勢與外加電壓方向相反，它阻止電解作用的進行。要使電解反應(yīng)繼續(xù)，外加電壓必須克服反電動勢！。要使電解反應(yīng)繼續(xù)，外加電壓必須克服反電動勢！U U分分E E反反-E-E電池電池第5頁/共18頁7以下列電池為例以下列電池為例分解電壓分解電壓電動勢電動勢第6頁/共18頁8因此外加電壓因此外加電壓U外外U U外外 U U分分iRiR式中式中i為電解電流，為電解電流，R為回路中的中電阻。為回路中的中電阻。第7頁/共18頁9i iE E陰陰D DO O陰極析出電位陰極析出電

6、位測測E E陰陰參比電極參比電極下面再看一下陰極的情況：下面再看一下陰極的情況：第8頁/共18頁10析出電位是指使被電解物質(zhì)在陰極上產(chǎn)生迅速的、連續(xù)不斷的電極反應(yīng)時所需的最正的陰極電位，或在陽極被氧化析出時所需的最負的陽極電位。上圖中的析出電位是指使被電解物質(zhì)在陰極上產(chǎn)生迅速的、連續(xù)不斷的電極反應(yīng)時所需的最正的陰極電位，或在陽極被氧化析出時所需的最負的陽極電位。上圖中的DD點的電位就是陰極析出電位。點的電位就是陰極析出電位。析出電位析出電位對于可逆過程，析出電位等于電極反應(yīng)平衡時的電極電位對于可逆過程，析出電位等于電極反應(yīng)平衡時的電極電位E E析出析出E E平衡平衡第9頁/共18頁11在電解硫

7、酸銅實驗中，陰陽極的析出電位可由在電解硫酸銅實驗中，陰陽極的析出電位可由NerstNerst公式求出：公式求出：V.aEECuCucuc310 1.0lg20592.034.0 lg20592.0220VpaEEOHOHOa22. 1 10132521278)5 . 02lg(40592. 023. 1 lg40592. 0440222若氧氣的分壓為若氧氣的分壓為21278Pa,21278Pa,第10頁/共18頁12電解硫酸銅的理論分解電壓電解硫酸銅的理論分解電壓U分分E電池電池E析（陽）析（陽）E析（陰）析（陰）0.91 V考慮外電路中的歐姆降（考慮外電路中的歐姆降（iR),iR),外加電源

8、的電壓外加電源的電壓U外外U分分iR從理論上講，只要外加電源的電壓超過理論分解電壓和歐姆降之和，電解反應(yīng)就會發(fā)生。但實際上的分解電壓要遠比理論分解電壓大！從理論上講，只要外加電源的電壓超過理論分解電壓和歐姆降之和，電解反應(yīng)就會發(fā)生。但實際上的分解電壓要遠比理論分解電壓大！第11頁/共18頁13先看陰極情況先看陰極情況i iE E陰陰D DO OD D理論析出電位理論析出電位實際析出電位實際析出電位過電位過電位( ()-1-1第12頁/共18頁14過電位過電位（）：當電解過程以顯著的速度進行時，施加在陰、陽極上的電極電位超過理論析出電位的值。）：當電解過程以顯著的速度進行時，施加在陰、陽極上的電

9、極電位超過理論析出電位的值。3 3過電位與極化現(xiàn)象過電位與極化現(xiàn)象過電壓：電解池的過電壓等于陰陽極過電位絕對值之和。過電壓：電解池的過電壓等于陰陽極過電位絕對值之和。= = c c + + a a第13頁/共18頁15綜合來看綜合來看E E陰陰E E陽陽U U分分電極電位電極電位電解電流電解電流0 01.01.0a ac cU U實際實際U U實際實際(E(E陽陽陽陽) )(E(E陰陰陰陰) ) (E(E陽陽E E陰陰) )(陽陽陰陰) )第14頁/共18頁16理論分解電壓小于實際分解電壓的原因是由于過電位的存在，但過電位是如何產(chǎn)生的呢？理論分解電壓小于實際分解電壓的原因是由于過電位的存在，但

10、過電位是如何產(chǎn)生的呢？極化：為了使電解反應(yīng)能顯著地進行，回路中有一定的電解電流通過，對陰極反應(yīng)來說，必須使陰極電位比其平衡電位更負一些，而對于陽極來說，必須使電極電位比其平衡電位更正一些。這種電極電位與平衡電位之間產(chǎn)生偏差的現(xiàn)象稱為極化。極化：為了使電解反應(yīng)能顯著地進行，回路中有一定的電解電流通過，對陰極反應(yīng)來說，必須使陰極電位比其平衡電位更負一些，而對于陽極來說，必須使電極電位比其平衡電位更正一些。這種電極電位與平衡電位之間產(chǎn)生偏差的現(xiàn)象稱為極化。極化的結(jié)果出現(xiàn)了過電位！極化的結(jié)果出現(xiàn)了過電位！第15頁/共18頁17（1 1）濃差極化：）濃差極化：是由于電解過程中電極表面附近溶液的濃度與主體

11、溶液是由于電解過程中電極表面附近溶液的濃度與主體溶液( (本體）的濃度差別引起的極化現(xiàn)象稱為濃差極化。譬如電解本體）的濃度差別引起的極化現(xiàn)象稱為濃差極化。譬如電解CuCu2 2： CuCu2+2+ + 2e + 2e CuCu按照極化產(chǎn)生的原按照極化產(chǎn)生的原因，可分為兩種：因，可分為兩種：本體本體第16頁/共18頁18減小濃差極化的方法：減小濃差極化的方法：a.a.減小電流，增加電極面積；減小電流，增加電極面積；b.b.攪拌，有利于擴散攪拌，有利于擴散（2 2）電化學(xué)極化：）電化學(xué)極化：電極反應(yīng)過程是分步進行的，其中某一步反應(yīng)的速率較慢，決定了整個電極反應(yīng)的速率，要使電極反應(yīng)快速、顯著地進行，必須使電