物理化学课件分解电压.ppt

1§7.10 §7.10 分解电压分解电压 进行电解操作时，使电解质能在两极不断进行电解操作时，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地进行分解所需的最小外加电压即为分解电压分解电压下下图所示所示为电解解过程程•分解分解电压的的测定装置定装置PtVRHCl外外电源源伏特伏特计电流流计+_GV分解分解VI•测定分解定分解电压的的电流流 -电压曲曲线电解解过程程动画演示画演示使使电解解质在在两两电极极上上继续不不断断地地进行行分分解解所需的最小外加所需的最小外加电压称称为分解分解电压. .阴极阴极(负极极): 2H+ + 2e－－ H2(g)阳极阳极(正极正极): 2Cl－－ + 2e－－  Cl2(g)电解反解反应: 2H+ + 2Cl－－  H2(g)＋＋Cl2(g)电解解时构成构成电池池: Pt | H2 | HCl(b) | Cl2 | Pt该电池的池的电动势 E 与外加与外加电压方向相反方向相反.该电动势随外随外电压的增大而同步升高的增大而同步升高. 因因H2和和Cl2从从电极上极上缓慢向慢向 外外扩散散, 使使 E 总略略小于外加小于外加电压, 从而有微小从而有微小电流持流持续通通过. 当当H2和和Cl2达到达到饱和而析出和而析出时, E 达到最大达到最大值, 该值为分解分解电压的理的理论值. 此后此后电解解电流随流随外外压增大而快速上升增大而快速上升.当外加当外加电压等于分解等于分解电压时, 两极上的两极上的电极极电势分分别称称为氢和和氯的的析出析出电势.例例42电解解过程程动画演示画演示理论分解电压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上产生的超电势ηη( (阴）和阴）和ηη（阳）（阳），以及克服电池电，以及克服电池电阻所产生的电位降阻所产生的电位降IRIR 。

这三者的加和就称为实际分解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8分解电压产生的原因：分解电压产生的原因： 在外加电压在外加电压V外外作用下，电解反应的产物与溶液中相应离作用下，电解反应的产物与溶液中相应离子及电极构成原电池，产生反电动势子及电极构成原电池，产生反电动势E反反V外外 < E分分时，时，I   0；；(因电解产物缓慢扩散，故有微小电因电解产物缓慢扩散，故有微小电流流)V外外   ，，E反反 V外外  E分分，， E反反 Emax (pH2 1atm, pCl2 1atm, 反电动势达反电动势达最大值最大值)例：电解反应：例：电解反应：2HCl  H2 + Cl2V外外 > E分分，，V外外   ，，I  V外外 = E分分 时的电极电势称为时的电极电势称为析出电势析出电势理想情况：理想情况： E分分 = E理理 (由由Nernst方程计算得出方程计算得出) 但实际上通常：但实际上通常： E分分 > E理理，， 原因：原因：电极极化电极极化分解电压的测定 使用使用Pt电极电解电极电解HCl，，加入中性盐用来导电，实加入中性盐用来导电，实验装置如图所示。

验装置如图所示 逐渐增加外加电压，逐渐增加外加电压，由安培计由安培计G和伏特计和伏特计V分别分别测定线路中的电流强度测定线路中的电流强度I 和电压和电压E，画出，画出I-E曲线电源源分解分解电压的的测定定阳极阳极阴极阴极 当外压增至当外压增至2-3段，段，氢气氢气和氯气的压力等于大气压和氯气的压力等于大气压力力，呈气泡逸出，反电动势达，呈气泡逸出，反电动势达极大值极大值 Eb,max 再增加电压，使再增加电压，使I 迅速增迅速增加将直线外延至加将直线外延至I = 0 处，得处，得E( (分解分解) )值，值，这是使电解池不这是使电解池不断工作所必需外加的最小断工作所必需外加的最小电压电压，称为，称为分解电压分解电压电电流流I电压电压E测定分解电压时的电流测定分解电压时的电流- -电压曲线电压曲线分解电压的测定 例例题1 298K时时, 用用铂铂做两极做两极, 电电解解 1 mol·kg 1 NaOH溶液溶液.(1)两极两极产产物是什么？写出物是什么？写出电电极反极反应应; (2)电电解解时时理理论论分解分解电压电压是多少？是多少？ (已知已知298K时时, E(OH－－|O2|Pt) = 0.401 V. )(1) 阴极反阴极反应: 2H2O＋＋2e－－￿ ￿H2 + 2OH－－ (产物物H2) 阳极反阳极反应: 2OH－－￿ ￿(1/2)O2 + H2O＋＋2e－－ (产物物O2) (2) 理理论分解分解电压即即为由由H2和和O2组成的化学成的化学电池的反池的反电动势, 即即: Pt | H2(100kPa) | NaOH (1 mol·kg 1) | O2 (100kPa) | Pt 电池反池反应: 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(分解分解) = E = 1.229 V 。