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平衡态电化学

平衡态电化学. 化学电池 浓差电池. 膜电势. 化学电池. 浓差电池. 电极过程动力学. 平衡态电化学. 电极过程动力学 Electrode Kinetics. 11-16 极 化 Polarization. 一 . 电流密度与反应速率. r. ( 表面反应 ). 反应速率. r. r. r. P.397. 分 解 电 压 测 定 装 置. V. . R. V. A. (-) Pt,Hg,H 2 ( p o )|NaOH (a=1)|O 2 ( p o )Pt (+).

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Presentation Transcript

  1. 平衡态电化学 化学电池 浓差电池

  2. 膜电势 化学电池 浓差电池 电极过程动力学 平衡态电化学

  3. 电极过程动力学 Electrode Kinetics 11-16 极 化 Polarization

  4. 一. 电流密度与反应速率 r (表面反应) 反应速率 r r r

  5. P.397 分 解 电 压 测 定 装 置

  6. V  R V A (-) Pt,Hg,H2(po)|NaOH (a=1)|O2(po)Pt (+)

  7. (-) Pt,Hg,H2(po)|NaOH (a=1)|O2(po)Pt (+) (-) O2 + H2O + 2e  2OH- 0. 401 V (+) 2H2O + 2e  H2 + 2OH- -0.828 V

  8. 1/2O2 + 2H+ + 2e == H2O 0 = 1.229 V 2H+ + 2e == H20 = 0 V 电动势的一致性

  9. V - Er = E < 0 自发放电 H2+ 1/2O2  H2O V - Er = E > 0 (充电、电解) H2O  H2 + 1/2 O2

  10. V=1.23 V V=3.5 V Hg的1 cm2表面 产生1 cm3 H2 需要电解50万年 可见电流 效率  35% 将Hg  Pt 为阴极 其析氢速度 加快10亿倍

  11. i Pt 或 Pt/c Hg 1.24 3.5 0 1.67 分解电压 Vd / V

  12. 二. 分解电压 Vd Voltage of Decomposition) 使一个自发电池反应以可见速度逆转时所需加的最小电压

  13. P.398 I C V = Vd + IR B A V 0 Vd 典型的I~V曲线

  14. 三. 极化 Polarization 电池(电极)工作时的电(动)势与平衡电(动)势 发生偏离的现象 Vd = Er + Eir + IR’

  15. 四. 超电势 (过电压)  Overpotential 1899年 Eir > 0  Eir= 阴 + 阳= c + a

  16. Eir= 阴 + 阳 ( c + a )

  17. 五. 超电势的测量 P.397

  18. 五. 超电势的测量 研究(工作)电极 Working Electrode 参比(参考)电极 Reference Electrode 辅助(对)电极 Counter Electrode 三电极体系

  19. P.402 三电极体系测量电极电势装置

  20. P.428 四电极体系测定腐蚀极化曲线装置示意图

  21. 六. 极化曲线 描述I与 之间关系的曲线 阴极曲线 阳极曲线 Ia Ic E可逆 + E不可逆 - + E可逆

  22. P.404 电池工作时的i-关系 电解时的i-关系

  23. P.403 电极反应i-关系

  24. 七. 电极过程主要由于 扩散、吸附、反应、脱附、传质 等多步骤完成

  25. 液相中的三种传质过程

  26. 八. 极化类型 a.浓差极化

  27. 离子运动迟缓  浓度差异  电位偏离 还原过程 本体离子来不及运动到表面 故 ,ir<r,c=r-ir>0

  28. 氧化过程 (溶解) 浓度差异可通过拌减小

  29. 溶液 电极表面生成氧化物 采用鲁金毛细管 B. 电极极化(电阻) 电流通过时需克服的电化学池 的内阻所造成的(IR) R = Rl + Re

  30. P.402 三电极体系测量电极电势装置

  31. 电极=活化+ 浓差+电阻 减小途径 改变表面 搅拌 (增大电解质溶) c. 电化学(活化)极化(活化) 电极反应的速度控制步骤需要一定的活化能，需通过改变电极电势以电能形式使之活化。

  32. 极化曲线的测量 三电极体系测量电极电势 鲁金(Luggin)毛细管用于减小活电阻

  33. 六. 极化曲线 描述I与 之间关系的曲线 阴极曲线 阳极曲线 Ia Ic E可逆 + E不可逆 - + E可逆

  34. (-)极 Red2Ox2+z2e Red1Ox1+z1e Ox1+z1eRed21 Ox2+z2eRed2 放电(原电池) Ic (+)极 Ia 电 流 强 度 阳极 阴极 V i,+ i,+ i,- i,- + - i,+ i,- E V Ic 阳极 阴极 充电(电解池) Ia

  35. a = I -e > 0 c=e - i > 0 V + IR = 外加电压(电解) V - IR = 输出电压(电池)

  36. 液接界电势

  37. Ag,AgCl(s)|KCl(aq)|内液 细胞膜 外液|KCl|AgCl(s),Ag 测得的膜电势为-70 mV,由于静止 的神经细胞内液中K+的浓度是细 胞外的35倍, 假定活度系数均为1, 可求？

  38. 五. 超电势的测量

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