物理化学课件----分解y电压.ppt

* §7.10 分解电压 进行电解操作时，使电解质能在两极不断地进行分解所需的最小外加电压即为分解电压。 下图所示为电解过程 分解电压的测定装置 Pt V R HCl 外电源 伏特计 电流计 + _ G V分解 V I 测定分解电压的电流 -电压曲线 电解过程动画演示 使电解质在两电极上继续不断地进行分解所需的最小外加电压称为分解电压. 阴极(负极): 2H+ + 2e－? H2(g) 阳极(正极): 2Cl－ + 2e－ ? Cl2(g) 电解反应: 2H+ + 2Cl－ ? H2(g)＋Cl2(g) 电解时构成电池: Pt | H2 | HCl(b) | Cl2 | Pt 该电池的电动势 E 与外加电压方向相反. 该电动势随外电压的增大而同步升高. 因H2和Cl2从电极上缓慢向 外扩散, 使 E 总略小于外加电压, 从而有微小电流持续通过. 当H2和Cl2达到饱和而析出时, E 达到最大值, 该值为分解电压的理论值. 此后电解电流随外压增大而快速上升. 当外加电压等于分解电压时, 两极上的电极电势分别称为氢和氯的析出电势. 例42 电解过程动画演示 理论分解电压 理论分解电压 使某电解质溶液能连续不断发生电解时所必须外加的最小电压，在数值上等于该电解池作为可逆电池时的可逆电动势 要使电解池顺利地进行连续反应，除了克服作为原电池时的可逆电动势外，还要克服由于极化在阴、阳极上产生的超电势η(阴）和η（阳），以及克服电池电阻所产生的电位降IR 。这三者的加和就称为实际分解电压。 显然分解电压的数值会随着通入电流强度的增加而增加。 实际分解电压 * 分解电压产生的原因： 在外加电压V外作用下，电解反应的产物与溶液中相应离子及电极构成原电池，产生反电动势E反。 V外 E分时，I ? 0；(因电解产物缓慢扩散，故有微小电流) V外 ? ，E反? V外 ? E分， E反? Emax (pH2 ?1atm, pCl2 ?1atm, 反电动势达最大值) 例：电解反应：2HCl ? H2 + Cl2 V外 E分，V外 ? ，I ? V外 = E分 时的电极电势称为析出电势 理想情况： E分 = E理 (由Nernst方程计算得出) 但实际上通常： E分 E理， 原因：电极极化 分解电压的测定 使用Pt电极电解HCl，加入中性盐用来导电，实验装置如图所示。 逐渐增加外加电压，由安培计G和伏特计V分别测定线路中的电流强度I 和电压E，画出I-E曲线。 电源 分解电压的测定 阳极 阴极 当外压增至2-3段，氢气和氯气的压力等于大气压力，呈气泡逸出，反电动势达极大值 Eb,max。 再增加电压，使I 迅速增加。将直线外延至I = 0 处，得E(分解)值，这是使电解池不断工作所必需外加的最小电压，称为分解电压。 电 流 I 电压E 测定分解电压时的电流-电压曲线 分解电压的测定 例题1 298K时, 用铂做两极, 电解 1 mol·kg?1 NaOH溶液. (1)两极产物是什么？写出电极反应; (2)电解时理论分解电压是多少？ (已知298K时, E?(OH－|O2|Pt) = 0.401 V. ) (1) 阴极反应: 2H2O＋2e－? H2 + 2OH－ (产物H2) 阳极反应: 2OH－? (1/2)O2 + H2O＋2e－ (产物O2) (2) 理论分解电压即为由H2和O2组成的化学电池的反电动势, 即: Pt | H2(100kPa) | NaOH (1 mol·kg?1) | O2 (100kPa) | Pt 电池反应: H2(100kPa) + (1/2) O2(100kPa) = H2O E = E?(OH－|O2|Pt) ?E?(|H2|Pt) +(RT/F) ln{p(H2)p2(O2)}= 1.2292 V E(分解) = E = 1.229 V