电解时的电极反应.ppt

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1、§2电解时的电极反应对电解池，当E外加E分解，发生电解反应。对于在阳极、阴极均有多种反应可以发生的情况下，阳极，析出电势愈负的离子愈易析出；阴极，析出电势愈正的离子愈易析出。超电势的存在使电解需要消耗更多的能量，可以通过电极表面的改性来降低超电势从而达到节能的目的。例如：在电解NaCl时，用表面涂Pt的Ti电极代替传统的石墨电极，可节能10%。大部分金属离子的超电势很小，可忽略不计，析出电势等于可逆电极电势。H＋析出的超电势较大，其析出电势甚至小于Zn、Cd、Ni等金属离子的析出电势。可以利用氢超电势进行电镀

2、、制备金属。金属的析出与氢超电势例：电解制备金属Zn阴极：Zn2＋

3、Zn和H＋

4、H2当j>1000Acm-2时，η(H2/Zn)=1.06V设Zn2＋和H＋活度均为1，有ir（H+

5、H2）=r-η=-1.06V<(Zn2+

6、Zn)∴Zn先析出Zn2++2e-→Zn=-0.8V2H++2e-→H2=0V金属离子的分离不同的金属离子在水溶液中有着不同的析出电势，电解时必然具有不同的分解电压，可以控制外加电压和溶液pH值的大小使金属离子彼此分离而不析出氢气。若第二种离子反应时，前一种离子的活度降至初始浓度的

7、10-7以下，认为这两种离子得到很好的分离。则此两种离子间的析出电势差值应满足如下要求：例：用Pt电极电解含CuSO4(0.1moldm-3),ZnSO4(0.1moldm-3)和H2SO4(0.1moldm-3)的混合溶液，电解时那种物质先析出，初始电压是多少？当第二种金属析出时，电压应为多少？此时溶液中第一种金属的残余浓度是多少？(3)当电压加到多大时，H2开始析出？已知H2在Cu上的超电势为1V,在Zn上的超电势为1.3V,在Pt上的超电势可忽略不计。电极反应：Cu2++2e-→Cu=0.307VZn2

8、++2e-→Zn=-0.792V2H++2e-→H2=-0.041V阴极：阳极：H2O→2H++½O2+2e-=1.187V比较上述阴极反应，Cu先析出E=+--=1.187V–0.307V=0.880VH2在Cu上的超电势为1V，Cu2+完全析出后，cH+=0.4mol·L-1，(H+

9、H2)=ir(H+

10、H2)-=-1.021V,因此Zn将接着析出。当Zn析出时-=Zn=-0.792VCu2+的浓度+=？H2O2H++½O2+2e-此时溶液中的H+的浓度为0.4moldm-3当H2在Z

11、n上析出时，η=1.3V,(H2)=-1.341V阳极H+的浓度为0.6moldm-3+=1.216VE″=2.557V