物理化学课件----分解电压.ppt
17.10 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。下图所示为电解过程下图所示为电解过程分解电压的测定装置分解电压的测定装置PtVRHCl外电源外电源伏特计伏特计电流计电流计+_GV分解分解VI测定分解电压的电流测定分解电压的电流-电压曲线电压曲线电解过程动画演示电解过程动画演示使使电电解解质质在在两两电电极极上上继继续续不不断断地地进进行行分分解解所需的最小外加电压称为所需的最小外加电压称为分解电压分解电压.阴极阴极(负极负极):2H+2e H2(g)阳极阳极(正极正极):2Cl+2e Cl2(g)电解反应电解反应:2H+2Cl H2(g)Cl2(g)电解时构成电池电解时构成电池:Pt|H2|HCl(b)|Cl2|Pt该电池的电动势该电池的电动势 E 与外加电压方向相反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该电动势随外电压的增大而同步升高.因因H2和和Cl2从电极上缓慢向从电极上缓慢向 外扩散外扩散,使使 E 总略小总略小于外加电压于外加电压,从而有微小电流持续通过从而有微小电流持续通过.当当H2和和Cl2达到饱和而析出时达到饱和而析出时,E 达到最大值达到最大值,该该值为值为分解电压的理论值分解电压的理论值.此后电解电流随外此后电解电流随外压增大而快速上升压增大而快速上升.当外加电压等于分解电压时当外加电压等于分解电压时,两极上的电两极上的电极电势分别称为氢和氯的极电势分别称为氢和氯的析出电势析出电势.例例42电解过程动画演示电解过程动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(阴）和阴）和（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。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。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，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。曲线。电源电源分解电压的测定分解电压的测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 例题例题1 298K时时,用铂做两极用铂做两极,电解电解 1 molkg 1 NaOH溶液溶液.(1)两极产物是什么？写出电极反应两极产物是什么？写出电极反应;(2)电解时理论分解电压是多少？电解时理论分解电压是多少？(已知已知298K时时,E(OH|O2|Pt)=0.401 V.)(1)阴极反应阴极反应:2H2O2e H2 +2OH (产物产物H2)阳极反应阳极反应:2OH (1/2)O2+H2O2e (产物产物O2)(2)理论分解电压即为由理论分解电压即为由H2和和O2组成的化学电池的反电动组成的化学电池的反电动势势,即即:Pt|H2(100kPa)|NaOH(1 molkg 1)|O2(100kPa)|Pt 电池反应电池反应:H2(100kPa)+(1/2)O2(100kPa)=H2O E=E(OH|O2|Pt)E(|H2|Pt)+(RT/F)lnp(H2)p2(O2)=1.2292 V E(分解分解)=E=1.229 V
