实验电化学课件
主讲教师
实验电化学
任 斌
2007 级 电化学研究生
2007 秋季
bren@https://www.360docs.net/doc/a412604526.html,
? ? ? ? ? ?
杜荣归 董全峰 任 斌 汤 儆 颜佳伟 周志有
教 授 教 授 教 授 博 士 副教授 博 士
rgdu@https://www.360docs.net/doc/a412604526.html, qfdong@https://www.360docs.net/doc/a412604526.html, bren@https://www.360docs.net/doc/a412604526.html, jingtang@https://www.360docs.net/doc/a412604526.html, jwyan@https://www.360docs.net/doc/a412604526.html, zhouzy@https://www.360docs.net/doc/a412604526.html,
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主要内容
? 1. 课程介绍；电解池设计和各种电极制作，开展电化学实验需注意 的事项。（1次课，任斌 教授） ? 2．电化学基本仪器（电路和恒电位仪基本知识，现有各种恒电位仪 的优缺点，故障排除，2次课，周志有 博士） ? 3．循环伏安技术和电位（电流）阶跃技术以及在吸脱附，电沉积 （过电位和欠电位），以及各种典型电极反应过程（涉及溶液物种 扩散和设计表面吸附物种的反应）研究中的应用。如何通过这两种 技术获得各种的动力学和热力学参数（包括各种交流和方波技术）。 （4次课，颜佳伟副教授，汤儆博士） ? 4．交流阻抗技术和微分电容技术（基本原理，如何针对不同的体系 选择合适的实验参数，如何进行简单的等效电路的模拟）（2次课， 任斌 教授） ? 5．腐蚀研究中的各种电化学技术（各种腐蚀参数的测定，如何保证 测试数据的真实性） （2次课，杜荣归教授） ? 6．研究、表征和评价化学电源的传统电化学技术（简要介绍化学电 源种类，以及化学电源的测试技术）（2次课，董全峰 教授） ? 7 . 相关的设计实验（学生课后根据要求独立开展实验）
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参考书目
1. 2. 3. 4. 5. 6. 《电化学方法：原理和应用》化学工业出版社，阿 伦·J·巴德, 拉里·R·福克纳著，邵元华等译， 2005 《电化学基础》化学工业出版社，高颖，邬冰著， 2004 《电化学中的仪器方法》复旦大学出版社，英国南安 普顿电化学小组著，柳厚田等译，1992 《电极过程动力学》查全性等著，科学出版社，2002 《电化学研究方法》 田昭武著，科学出版社，1984 《实验电化学》 陈体衔著，厦门大学出版社 ，1993
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考核方式
课程课件存放地址
https://www.360docs.net/doc/a412604526.html,/
? 每个教师出1道题，进行课程的理论考核，占 总成绩70％ ? 从6个实验中选择一个或多个，交实验报告， 以成绩最高的实验为评价，占总成绩30％ ? 出勤率低于60％，不给学分（教务处规定）
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实验电化学 一
电化学基本概念 电解池 电极 电化学实验中注意事项
电化学反应的特征
? 电化学：研究电的作用和化学作用相互关 系的化学分支。涉及通过电流 所导致的化 学变化以及通过化学反应来产生电能方面 的研究（电解池，原电池） ? 在电化学体系中，关心的是影响电荷在化学 相界面之间，如电子导体（电极）和离子导 体（电解质）之间迁移的过程和因素。 ? 电－－界面
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电化学反应的能级
负电位 电极 EF 溶液 Ox Rd 正电位 阴极极化： Fermi能级上移电子能量 升高，有利于还原
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电极反应的主要场所： 固/液界面 (电极/溶液界面)
液体体相
电极
溶液 nm～μm Ox
EF
Rd 2～20?
阳极极化： Fermi能级下移电子能 量降低，有利于氧化
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nm～μm
固体体相
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电化学实验的要点
精确控制和测量电势、电流和电量是电化学实 验的基本要求，而电解池的结构和电极的安装和制备 对电化学测量有很大的影响。 要求： ?正确的设计和安装电解池体系－重要环节 ?电极材料 ?电极的制备、绝缘和表面状态 目的： 涉及电化学实验中的一些很有用的问题，说明获 得定量数据和避免错误结果或不正确结论而需要 采取的措施。
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电解池设计
? 除了电流非常小以外，常用的电解池都是三电极 体系。而电解池设计中应该考虑以下几个事项： 1.电流密度分布均匀(电极位置) 平面工作电极－平面辅助电极，面正对 丝状电极－－环形辅助电极 2.电解池的材质：玻璃，Teflon，Kel-F 3.电解池的体积 4.电解池的通气和更换溶液装置 5.特殊设计的电解池 (薄层,恒温,光谱)
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6.恒电位仪的功率和槽压 2007-10-10
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各种功能的电解池设计
较为复杂的电解池
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光谱池
工作电极
?电极材料: 单晶电极 或多晶电极 Pt，Au, GC 惰性电极 Hg或者滴汞电极, Ag，Cu，Fe，Ni 光学透明玻璃电极（ITO） ?材料纯度：化学组成和晶型(成型方式) ?电极形状：平面，圆柱，球形，金属片， 沉积薄膜电极，粉末电极 ?电极面积：理论上电极的大小关系不大， 一般都小于 0.25 cm2 电极太小可能存在显著的边缘效应 （一般切边的性质和本体有很大的不同） ? 表面状态：光亮，几何结构对称
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工作电极制作1
固体电极的制作的基本要求:电极易于抛光和后处理
工作电极制作2
用铜丝焊在金属后 面，而后用漆,环氧树 脂或热固性或热塑性 材料热封, 然后抛光 让表面露出。
? 存在微孔或间隙（可 能进一步扩大导致较 大的实验误差） ? 漏液 ? 污染 ? 边缘效应（有气体析 出时，特别显著）
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导电接触方式：机械接触，焊接，点焊，螺纹
用Pt丝来悬挂金属: Pt 丝 本身由于高导电性 会分走电流，甚至导 致双金属腐蚀(避免导 线接触溶液)
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点焊
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工作电极制作3
将电极热压到PTFE或 Kel－F电极套中：只能 针对规则形状的电极， 特别是圆形。
工作电极制作4
可做成多级结构的 电极套。 －－目前最常用的 电极制作方式
优点：制作简易 缺点：边缘效应、污染
优点： 易于清洗，对电极要求较高
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工作电极制作5
单晶电极材料或ITO电 极，可以用压的方式： 优点： 面积大小直接决定于O圈 电极易于彻底清洁处理 缺点： O圈污染（采用氟胶，超纯水长时间煮） 应用范围较局限（如STM）
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特殊的工作电极
实验中经常用到各种不规则形 状的工作电极，制作中注意： ?避免任何污染 ?避免漏液 ?保持导电 ?电极易于处理 微电极制作： ? 边缘效应 ? 气泡影响 ? 漏液
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工作电极处理
? 电化学中常用电极材料： Pt，Au, Glassy carbon (GC,玻碳）－－稳定 Hg－－洁净 ?根据材料的特性必须对电极进行合适的处理 以保证电极表面确定的氧化状态，表面形貌 并且没有污染。
机械抛光
采用金刚石粉或氧化铝粉
注意事项
? 每次抛光完必须用超声清洗移去抛光粉。抛光采用的颗 粒一般是从大到小，若不清洗干净，上一轮的抛光将携 带到下一轮，导致严重的抛光粉的交叉污染 抛光粉的颗粒度为50 nm到5um, 可能会粘在电极壁上 当抛光表面的划痕的深度和间距不同时，将导致电极表 面积的不同 抛光过程不能用力太大，水量适中，抛光中微微发泡
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? ? ?
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(电)化学抛光
要求特别高的实验( 如单晶电极)，可用化学或电化学抛光。 ?Au的电化学抛光 0.5 M H2SO4 5V DC, 10s ?1 M HCl 2-3 min (处理后的表面多数是单原子台阶， 退火后空洞消失) ?Ag的化学抛光 ?（2.5g CrO3 + 2 ml HCl) 加水稀释至8 ml＋8 ml HClO4,然 后稀释9倍，得到抛光液 ?Ag＋ 抛光液20 s, 浸入 浓氨水 10 s, 大量水冲洗，浓硫酸 浸 10 s,大量水冲洗，用超纯水清洗立刻使用。 ? Cu的电化学抛光：在浓磷酸中以1.9 V～2.0 V 的阳极电 位对Cu进行电化学抛光，为时30－40 秒钟，大量超纯 水冲洗后立刻使用
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电极表面积问题
0.4 Hw(des) 0.2
? 实际应用中的固体电极 的有效面积并不是其几 何面积，必须考虑到电 极的粗糙度，一般在2左 右（微分电容，金属 UPD, 氢吸脱附）
Hs(des)
Oads
0.0
I / mA
-0.2 H2(evol) -0.4 Hw(ads)
Hs(ads)
Odes
-0.6 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5
E / V (vs. SCE)
? 实际实验中，通常极限电流决定于电极的表观几何 面积而不取决于有效面积。因为在电极表面缝隙中 (crevices)反应物很快被耗尽，而对反应的极限电流 没有贡献。 ? 双电层充/放电导致的电流则几乎完全由电极的真实 （有效）面积决定。
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如何验证电极的洁净和状态
? CV，H2SO4, HClO4溶液中扫循环伏安曲线，每个 电极一般都有其特征的曲线。存在漏液和导电性不 好的电极，都会出现CV曲线的变形。有杂质的电 极出现杂质峰。
0.4
电极前处理中可能遇到的问题
? 有时某些表面处理技术可能导致意想不到 的结果：如用SiO2或Al2O3抛光Fe合金时， 可能在表面生成尖晶石型的表面化合物 ? 如果用铬酸来电抛光电极，可能导致生 成成分不确定的表面膜。这些都会影响 金属的电化学行为。
1.0 1.5
?电容变宽？ 漏液
I / mA
Hw(des) 0.2
Hs(des)
Oads
0.0
-0.2 H2(evol) Hw(ads)
Hs(ads)
?基线倾斜？ 氧，杂质，电极漏液
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-0.4
Odes
-0.6 -0.5 0.0 0.5
E / V (vs. SCE)
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辅助电极
? 目的: 形成电极回路，提供工作电极反应所需的电流。 ? 对电极的电极过程－－支持电解质或溶剂的氧化或还 原，电极不会极化到一个较高的过电位。辅助电极的反 应－－气体释放或工作电极反应的对反应，使电解质溶 液的成份在反应中不变。 ? 为了避免干扰，辅助电极和工作电极样品室常用烧结玻 璃隔开，采用大面积的电极，使电极上不会有任何特征 出现 ? 在非水体系中－－对电极上 的反应常涉及溶剂的分解 或溶液中络合物的分解。 ? 辅助电极的形状和位置决定了工作电极是否为一个等势 面－－电解池中不要有任何隔膜－－辅助电极上的化学 反应比较洁净
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辅助电极材料
? 惰性导电材料 ? Pt， Au，碳棒 ? 最常用的电极材料：铂黑电极 ? 对电极形状：片，环
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辅助电极的制作
?Pt黑电极制备：～3.5％H2PtCl6+0.005% Pd(Ac)2, 电流密度为30 mA/cm2，约 5～10 min 阳极是氯气析出，注意两个电极的隔离，避免污染。 ?电极制备完应保存在纯水中，避免污染。 ?Pt黑电极很容易受氰根和硫化物的毒化，可通过电化学 氧化的方法除去 ?Pt黑或污染的Pt电极可用50％的王水溶液溶去，然后再 用浓硝酸浸泡电极，用水淋洗，在0.005 M H2SO4 中阴 极极化除去表面氧化物。直到要镀铂黑之前再将电极取 出。
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参比电极
? 单个电极的绝对电位无法测量 ? 电化学中的电位控制都是通过控制研究电极的电位 相对于一个电位相对稳定（组份固定的相）的电极 而实现－－－参比电极 ? 要求：电位稳定，所施加的电 位变化完全施加在工作电极上 －－－即使通过电流电位也不 发生变化－－理想非极化电极 （不存在理想－小电流） ? 三电极体系，电流和电位通道分 离，参比电极输入端高阻。
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参比电极的分类
? 氧化还原电极：将惰性金属置于有氧化还原对 的溶液中，如氢电极。
E = E0 + RT aO x RT [Ox] = E 0' + ln ln nF aRe d nF [Re d ]
SHE Pd/H 氯化银
各种参比电极的电位
电极类型 溶液组成
E0-0.059pH E0-0.059pH E0-0.059logaCl1.0 M KCl 饱和KCl E0-0.059logaCl0.1 M KCl 1.0 M KCl 饱和KCl 饱和 饱和
电位(V vs. SHE) T系数(mVC-1)
0.00 +0.050 0.2224 0.235 0.199 0.268 0.3337 0.280 0.241 0.6151 0.318 -0.6
?第一类参比电极: 即金属/金属离子电极(Ag/Ag+)
E = E0 +
RT RT ln a( M n + ) = E 0 ' + ln[ M n + ] nF nF
甘汞
-0.06 -0.24 -0.65
?第二类电极金属/金属化合物电极 (SCE 和Ag/AgCl电极)
SCE 硫酸亚汞
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E = E 0 - 0.059loga(Cl - )
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硫酸铜 2007-10-10
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参比电极图例
甘汞电极的制作
一般自制的参比电极的电阻非常低而且性能极好 ? Hg/Hg2Cl2 少量的甘汞+ 干燥Hg混合摇匀，在汞 的周围形成一层约1 cm 的甘汞膜，导入氯化钾 溶液，加上铂丝作导线 即可。 ? Hg/Hg2SO4(制作同上， SO42-不能低于0.1 M,否 则参比将不稳定。
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铂丝
铂丝
汞 甘汞 棉团 盐溶液也称为盐桥 多孔陶瓷或烧结玻 璃 液接
汞 甘汞 棉团 盐溶液也称为盐桥 多孔陶瓷或烧结玻 璃 液接 35
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Ag/AgCl电极制作
? Ag/AgCl电极的制作： ? Ag丝－> 丙酮洗－>3N硝酸中－> 水洗－>0.1 N HCl中以0.4 mA/cm-2 的电流阳极极化 30 min. ? 对电极用Pt丝。 ? 电极表面应该是光滑灰暗微微发白 或呈淡紫色。 ? 电极制备好装配好后最好让其过夜 稳定。 ? 填充液最好用NaCl, 避免生成沉淀。 （不适用于浓度高于1 M Cl-溶 液，AgCl会溶解） Ag/AgCl避免在含有氨，碱，硫化 物，溶液中使用。保存中必须避光。
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金属/氢电极制作
? 标准氢电极（SHE） ? Pt 或 Pt 黑电极 ? H2SO4 ? 氢电极非常有用,制备困难,易受污 染(阴离子和有机溶剂) ? 在工作时，必须以氢气饱和，保证 1～2 泡每秒，通气孔一般为1mm， 为避免浓度变化，在通气前必须让 氢气用溶剂饱和。
? SHE standard hydrogen electrode 1 M H+, 1 atm H2 1 M H+(1.19 M HCl), 1 atm H2 ? NHE normal hydrogen electrode ? RHE reversible hydrogen electrode 实际体系，总压 1atm
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Pd/H参比的制作
?Pd-Pt-Cu, 玻璃包封 ?100 mA.cm-2 阴极/阳极循环，直至观察到氢 和氧气体析出，最后让电极析氢直至可以观 察到氢气快速的从Pd丝上析出。然后电流转 成阳极，使其为吸收氢电量的1/4 ? 取出用水洗净，干躁, 周围用清漆或其它容 易烧掉的绝缘材料包封，使得只露出丝的 末端 ? 一般可以用24小时。可以用火焰将绝缘材 Pd/H电极的电位比 料烧掉，然后后重新活化 SHE的电位正50mV ? Pd/H电极可做成微参比电极用于快速的测 量
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参比电极使用中的注意事项
? 最常用的是饱和甘汞电极。缺点：对温度敏感，氯 离子会污染很多反应体系－－－用硫酸亚汞代替。 ? 为避免参比电极和研究体系间的交叉污染，引入盐 桥或液接（多孔陶瓷或烧结玻璃）来避免溶液扩散。 ? 长时间使用SCE电极时，Cl－会扩散到电解池中从 而影响工作电极的行为，因而只要可能就必须避免。 ? SCE和Ag/AgCl电极在设计时就已经包含盐桥（盐 溶液）来以尽量减小液接电位,但是使用时要将橡皮 拔掉，保证一定的流速3－30 μl/hr，来消除液接电 位。 ? 通常液接电位差非常小，可以忽略不计。
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M. Fleischmann, J.N. Hiddleston. J. Phys. E, 1968, 1, 667
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琼脂盐桥的制作
? 琼脂盐桥：1 M KCl琼脂溶液。 80 ml 沸水＋2 g 琼脂+ 6g KCl，趁热将琼脂溶液加到 玻璃管中。 ? 盐桥一旦制好，就不能让其 干掉，不用的时候应储存在 对应的盐溶液中) ? 不适用于强酸或强碱
参比电极的保护
SCE等参比电极实验完 毕，保存在饱和KCl溶液 中，避免溶液蒸发。 ?KCl 溶液的爬盐现象 ?溶液污染
解决方法 ?定期更换参比电极中的饱和KCl ?采取液封的方式储存电极 也适用于其它需要隔绝空气和污染的的实验
?液膜（电阻大）容易引起振荡或引入噪音
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参比电极放置问题
? 参比电极末端拉成毛细管，将其放到离工作 电极为其自身外径（一般为200 微米）的2 倍距离处 ? 最佳的毛细管是其在尖端内径小，壁薄，防 止屏蔽作用，但是在其它的管体壁要厚而且 内径要迅速增大，避免杂散电容和大电阻。 ?平板电极的影响最大，球形电极的影响最小，而且与Luggin 毛细管的位置关系不大。电极越小，要求管径越小。 ?但是当毛细管离工作电极太近时，电位阶跃后可能导致电流 振荡，当电极移开，则振荡停止。 ?振荡还可能由旋塞管引起。当实验要求响应快时，参比电极 的内阻要降低。
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溶液电阻问题
CE
WE
Rs Luggin Probe
Ru RE
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溶液电阻问题
三个电极的放置
?电流分布均匀 对于片状的工作电极且只有一面露出时，辅助放 置在其对面，并成一定的弧度保证电极的所有位 置都有相近的电流密度。 当使用的电解池是分室时，烧结玻璃（此时烧结玻 璃的孔径必须粗，否则会导致大的电位降，尤其对 于大电流。）的开口也应该和工作电极面平行，保 证均匀的电流分布。 ?溶液电阻（RE位置，CE-WE 位置－槽压）
虽然控制的电位时-0.628 V,但是最大的误差可达 –0.900 V. 所以各电极之间的相对位置非常重要。
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?实验体系中不同电极上物种间的相互干扰（隔离）
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支持电解质溶液
? 作用：导电，控制反应，和消除电迁移电流。
?可以是电化学性质稳定的酸、碱、盐甚至缓冲液。一般浓度为 0.05 ~ 0.1 M即可，因为一般反应物的浓度为10-2 ~ 10-5 M。 ?支持电解质有时将显著影响电极反应，改变双电层结构，改变溶 液的电化学窗口，有时甚至可以和溶液中的电活性的物种反应。 ? 残余电流: 在不存在电活性物种的体系中，所检测到的电流为残 余电流。通常为双电层的充电电流。 ? 充电电流 为非法拉第电流。而电化学电流为法拉第电流。
溶剂
? 为了得到导电性好的电解质溶液，溶剂的介电常数必须 大一般要大于20，常用的溶剂有：乙氰，甲醇， DMSO，DMF…. 如对于介电常数特别的的溶剂，必须加入适量的水(525%),其它溶剂如,四氢呋喃, 氯仿的介电常数数值在勉强 可以接受的范围内，但是实际实验中溶液的欧姆降通常 比较显著。 ? 一般溶剂的粘度低，溶液的导电性高，同时溶液中物种 的扩散系数也会相应的加快。所以，有时可以发现在粘 度低的溶液中的不可逆的反应（由于很快的后续化学反 应），在粘度高的溶液中变得相对可逆。
icc =
dq dA dE = C d ( E pzc ? E ) ? AC d dt dt dt
(该式只适用于滴汞电极)其中q为双电层的电量(μC)，Cd为双 电层的电容(μF cm-2),A为电极的面积，Epzc 为零电荷电位 (V)，t为时间(s).
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Electrochemistry in Nonaqueous Solutions. Kosuke Izutsu, Wiley, 2002, chapter 1
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污染问题
? 解决污染问题可以保证实验的重现性 ? 一般10－4 M的杂质就可以对电极过程构成显著 的影响。 ?污染源： 电解池 气氛 电极 （工作，辅助，参比Cl-） 溶剂 支持电解质 反应物、产物
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电化学体系纯化
实验用的电解池的清洗 ： 重铬酸洗液－－ 20g K2CrO7+20 ml H2O边搅拌边加 400 ml 浓硫酸 污染问题，不推荐使用 浓H2SO4:HNO3 （1：1） 浓H2O2：H2SO4 （1：3） （piranha solution） （也 可用于清洗稳定的电极，在加热情况下用） 1:1
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25% NH3：30% H2O2
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电化学体系纯化
? 气氛：充分除氧，避免空气中 的氧溶解在溶液中干扰电极过 程，实验前通15～30min，实验 中让液面上方保持惰性气氛。 ? 电极： 抛光（除杂质），丙酮 清洗（除油），电极纯化 （区 域熔炼，Pt, Au, Pd, Rh, 电化 学抛光） ? 试剂：纯化 (有机溶剂在化学处理后一般还必须在气氛 保护下或减压蒸馏) ? 水： 三次水（14～15MΩ.cm） 或 超纯水 (18MΩ.cm）
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实验噪声问题
电极导电接触 参比电极良好接通 （无气泡） 参比电极的引线要短 工作电极合理屏蔽
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电化学实验技术
电化学研究中，研究电极反应的技术可以分为三类： ? （1） 平衡态技术，测试中，电极过程是在平衡状态下进行 的，至多用很小的AC扰动。其中包括：potentiometry（电位测定 法，体系不流过电流，实际是测开路电位，一般测定中体系的电 流为1 0-10~-15 A）－－ amperometry, differential capacitance. ? （2） 稳态技术，反应不是在平衡态，但是，测量是在体系在 外加信号后达到不再随时间变化后测量。在这些技术中，体系最 好要有搅拌来控制传质－－voltammetry, polarography, coulometry and rotating electrodes. ? （3） 暂态技术，这些技术中，研究的体系被置于非平衡态或 非稳态，测试是在体系弛豫过程以及达到下一个稳态之间进行， －－double potential step, chonoamperometry, chronocoulometry, chronopotentiometry. ? 在所有这些测试中，精确的控制和测量电位，电量或电流对于电 化学研究是极其重要的。
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? 下次课：电化学仪器 周志有博士
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参比电极
Diffuse bridge扩散盐桥 20电阻（Ω）
5% 琼脂(4.5x0.8 dia 管） 250 open, 10000~20000 closed Ground glass stopcock 1100, coarse, 7420 (110 um), 3．922 Ω cm Sintered glass membranes 饱和的KCl溶液 7630(40 um),8550 (8um)
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电化学实验讲义
电化学实验讲义 浙江树人大学生物与环境工程学院二O 一二年九月编写:李成平实验一皮 蛋的pH 值测定一、实验目的 1. 了解电位法测定pH 的原理 2. 了解pH 计的 使用方法及性能 3. 掌握电位法测定pH 值的实验技术二、实验原理制做皮蛋(松花蛋)的主要原料为:鸭蛋、纯碱、石灰等。在一定条件下 ,经过一定周期即制得皮蛋。此时由于碱的作用,形成了蛋白及蛋清凝胶。测定皮蛋水溶液的pH 值时,由玻璃电极作为氢离子活度的指示电极, 饱和甘汞电极作为参比电极,它们与待测液(皮蛋水溶液)组成工作电池, 其电池可表示为: Ag,AgCl?HCl(0.1mol/L)?玻璃膜?试液?KCl(饱和)?Hg 2 Cl 2 ,Hg 电池电动势在不考虑液体接界电位及不对称电位时,可表示为: E 电池 = E SCE - E G 而E G = E AgCl/Ag + K - 0.0592pH ? E 电池 = E SCE - K - E AgCl/Ag + 0.0592pH令E SCE - K - E AgCl/Ag = K , ,则上式为: E 电池 = K , + 0.0592pH K , 为常数,包括不对称电位,液接电位及内外参比电极电位。这样通过测定电池的电位即可确定溶液的 pH。本实验测定步骤为:先用 pH 已知的标准缓冲溶液定位,使酸度计指示该溶液的pH 值。经过校正定位后的酸度计,即可用来直接测定水样的pH 值。其测定方法可用标准曲线法或 标准加入法。在测试中,pH 范围应用pH 缓冲液定值在5~8。对于干扰元素(Al、Fe、Zr、Th、Mg、Ca、Ti 及稀土)通常可用柠檬酸,EDTA, DCTA,磺基水扬酸等掩蔽。阴离子一般不干扰测定。加入总离子强度调节缓冲剂能控制酸度,掩蔽干扰,调节离子强度。三、仪器与试剂 1. 仪器 pHS-4 型酸度计;甘汞电极、pH 玻璃电极;磁力搅拌器; 组织捣碎机。 2. 试剂 pH 标准缓冲溶液。四、实验操作 1. 试样处理:将皮蛋洗净、去壳。按皮蛋?水的比例2?1 加入水, 在组织捣碎机中捣 成均浆。 2. 测定:称取匀浆样15g(相当于样品10g),加水搅匀,稀释至150ml, 用双层纱布过滤,取此滤液50ml 放到酸度计上测取读数。五、数据处理平均值
一体化电化学综合创新实验装置-高中化学实验说课稿
《让创新点亮课堂——一体化电化学综合创新实验装置》 厦门实验中学邹标赵丽佳 一、使用教材 本次说课内容是一节复习课，选自鲁科版高中化学选修4《化学反应原理》第一章第3节电化学的相关内容。 二、实验仪器 一体化电化学综合创新实验装置、烧杯、石墨电极。 三、实验创新点 1.通用性利用自主研发的一体化电化学综合创新实验装置能够用这一套装置完成课本上所有的有关电化学的实验。实现仪器的多功能性。 2.趣味性本装置为增加实验的趣味性，加入了小灯泡和音乐卡，激发学生学习的兴趣。 3.简约性整个操作简单方便节省时间。 4.直观性指针指示电流、数字显示电压，读数非常直观。 四、实验原理/实验设计思路 本节课是一节复习的实验探究课，学生对于原电池、电解池的反应原理理解的不够系统，学生主要是机械的记忆。教材上没有关于燃料电池的实验，只给了燃料电池的结构示意图。不够直观、比较抽象学生不容易理解。本节课利用自制的一体化电化学综合实验装置，能够更加直观、便捷、多功能。通过一体化电化学综合实验装置让学生亲自动手做有关的电化学实验，为学生学习电化学反应原理创设实验情景，帮助学生学习和理解反应原理。 五、实验教学目标 1.对原电池特别是燃料电池有深入的认识和理解。 2.通过实验提高学生的观察能力、动手能力和综合能力。 3.通过积极实验的探究，培养学生的创新能力。 六、实验教学内容 1.电解饱硫酸钠溶液和氢氧燃料电池。 2 .电解饱和氯化钠溶液和氢氯燃料电池。 3.甲醇燃料电池实验。 4.金属镁过氧化氢隔膜实验 5.水果电池实验。 七教学过程 1.介绍一体化学电化学综合创新实验装置 本套装置主要是由两个部分组成。左侧的部分是化学反应单元，这两根石墨电极上刻上螺旋槽，便于吸附更多气体。右侧为检测单元。检测单元又可以分为三个部分，最左边的是一个电流计，右边的是两个电压表。中间的电压表主要是电源的电压，最右边的电压表是测原电池的电压。最下边的两组接口分别是电源的输出端口和原电池的输出接口。整个装置可以看作是一个电源、电流表、电压表、电解池的整合体。
《电化学》实验教学大纲
【课程编号】010090 《电化学》实验教学大纲 Experiments in Electrochemistry 【是否独立授课】否【实验学时】16 【编写】熊友泉【审核】田继红 一、授课对象 金属材料工程专业（腐蚀与防护方向）四年制本科生。 二、课程类型 专业限选课。 三、实验的性质、目的与任务 1、实验的性质 与专业基础课---《电化学理论及测试》的内容配套，与专业课---《金属腐蚀学》、《电镀理论与工艺》的内容相关。 2、实验的目的 经过本实验的训练，使学生加深对电化学基本理论的理解，同时掌握常用的电化学测试技术，为今后运用电化学测试技术研究专业课题奠定必要的基础。 3、实验的任务 教会学生掌握常用的电化学测试技术，使学生能够根据工作需要正确地配制三电极体系，采用适当的装置测出所需的数据，进行数据处理并写出实验报告。 四、实验内容和学时分配 五、实验内容与实验要求 实验一 （1）内容： 恒电流法测定阴极极化曲线。 （2）要求： 掌握恒电流法测定稳态极化曲线的技术。 了解光亮剂对镀锌阴极极化曲线的影响。 2、实验二 （1）内容： 恒电位法测定阳极极化曲线。 （2）要求：
掌握恒电位法测定稳态极化曲线的技术。 了解氯离子对镀镍阳极极化曲线的影响。 3、实验三 （1）内容： 线性电位扫描法测定金属腐蚀速度。 （2）要求： 掌握线性电位扫描法测定金属腐蚀速度的技术。 了解硫脲、六次甲基四胺之类的缓蚀剂对碳酸在硫酸溶液中腐蚀速度的影响。 4、实验四 （1）内容： 三角波电位扫描法测定不锈钢的点蚀电位、再钝化电位。 （2）要求： 掌握三角波电位扫描法测定不锈钢的点蚀电位、再钝化电位的技术。 了解氯离子对不锈钢在硫酸溶液中腐蚀行为的影响。 5、实验五 （1）内容： 恒电位李沙育图形法测定A3钢在3.5%NaCl溶液中的交流阻抗。 （2）要求： 掌握恒电位李沙育图形法测定电极交流阻抗的技术。 掌握根据腐蚀电极交流阻抗求金属腐蚀速度的方法。 六、主要参考书 [1] 刘永辉.电化学测试技术.北京航空航天大学出版社，1986. [2] 田昭武电.化学研究方法.科学出版社，1984. [3]（苏）L.I.安德罗波夫.理论电化学.高等教育出版社，1982
腐蚀电化学实验报告
腐蚀电化学分析 杨聪仁教授编撰一、实验目的 以电化学分析法测量金属在不同环境下的腐蚀速率。 二、实验原理 2-1 腐蚀形态 腐蚀可被定义为材料受到外在环境的化学侵蚀而导致退化的象。大多数材料的腐蚀包含了由电化学引起的化学侵蚀。我们可根据被腐蚀金属的表面，简便地将腐蚀型态分类，如图一。有许多类型易被辨识，但各种腐蚀类型彼此间都有某种程度的关连。这些类型包括： 均匀或一般侵蚀腐蚀应力腐蚀 化学或两金属腐蚀冲蚀腐蚀 孔蚀腐蚀涡穴损伤 间隙腐蚀移擦腐蚀 粒间腐蚀选择性腐蚀 均匀或一般侵蚀腐蚀 均匀腐蚀是指当金属处于腐蚀环境时，金属整个表面会同时进行电化学反应。就重量而言，均匀腐蚀是金属所面临的最大腐蚀破坏，尤其是对钢铁来说。然而，它很容易藉由保护性镀层、抑制剂及阴极保护等方法来控制。 化学或两金属腐蚀 由于不同金属具有不同的电化学电位，因此当要将不同金属放在一起时，必须格外小心，以免产生腐蚀现象。两金属化学腐蚀的另一个重要考虑因素是阳极与阴极的比率，也就是面积效应(area effect)。阴极面积大而阳极面积小是一种不利的面积比率，因为当某特定量的电流经过金属对时，例如不同尺寸的铜极及铁极，小电极的电流密度会远大于大电极，因此小阳极将会加速腐蚀。所以大阴极面积对小阳极面积的情形应尽量避免。 孔蚀腐蚀 孔蚀是会在金属上产生空孔的局部腐蚀类型。此类型的腐蚀若造成贯穿金属的孔洞，则对工程结构会有相当的破坏效果。但若没有贯穿现象，则小蚀孔有时对工程设备而言是可接受的。孔蚀通常是很难检测的，这是因为小蚀孔常会被腐蚀生成物覆盖所致。另外蚀孔的数目及深度变化也很大，因此对孔蚀所造成的破坏不太容易做评估。也因为如此，由于孔蚀的局部本质，它常会导致突然不可预测的破坏。蚀孔会在腐蚀速率增加的局部区域发生。金属表面的夹杂物，其他结构不均匀物及成份不均匀处，都是蚀孔开始发生的地方。当离子和氧浓度差异形成浓淡电池时也可产生蚀孔。 间隙腐蚀是发生于间隙及有停滞溶液之遮蔽表面处的局部电化学腐蚀。若要产生间隙腐蚀，必须有一个间隙其宽度足够让液体进入，但却也可使液体停滞不流出。因此，间隙腐蚀通常发生于开口处有百万分之几公尺或更小宽度的间隙。 粒间腐蚀
电化学实验报告
电化学分析实验报告 院系：化学化工学院专业班级：学号：姓名： 同组者： 实验日期： 指导老师： 实验一：铁氰化钾在玻碳电极上的氧化还原 一、实验目的 1.掌握循环伏安扫描法。 2.学习测量峰电流和峰电位的方法。 二、实验原理 循环伏安法也是在电极上快速施加线性扫描电压，起始电压从ei开始，沿某一方向变化， 当达到某设定的终止电压em后，再反向回扫至某设定的起始电压，形成一个三角波，电压扫 描速率可以从每秒数毫伏到1v。 当溶液中存在氧化态物质ox时，它在电极上可逆地还原生成还原态物质，即 ox + ne → red;反向回扫时，在电极表面生成的还原态red则可逆地氧化成ox，即 red → ox + ne.由 此可得循环伏安法极化曲线。 在一定的溶液组成和实验条件下，峰电流与被测物质的浓度成正比。从循环伏安法图中 可以确定氧化峰峰电流ipa、还原峰峰电流ipc、氧化峰峰电位φ pa 和还原峰峰电位φpc。 对于可逆体系，氧化峰峰电流与还原峰峰电流比为:ipa/ipc =1 25℃时，氧化峰峰电位 与还原峰峰电位差为:△φ条件电位为:φ=（φpa+ φpc）/2 由这些数值可判断一个电极过程的可逆性。 =φ pa - φpc≈56/z (mv) 三、仪器与试剂 仪器:：电化学分析仪va2020, 玻碳电极、甘汞电极、铂电极。试剂：铁氰化钾标准溶 液，0.5mol/l氯化钾溶液，蒸馏水。 四、实验步骤 1、溶液的配制 移取铁氰化钾标准溶液（10mol/l）5ml于50ml的塑料杯中，加入0.5mol/l氯化钾溶液， 使溶液达到30ml 。 2、调试 （1）打开仪器、电脑，准备好玻璃电极、甘汞电极和铂电极并清洗干净。（2）双击桌 面上的valab图标。 3、选择实验方法：循环伏安法 设置参数：低电位:-100mv；高电位600mv；初始电位-100mv； 扫描速度：50mv/s；取样间隔：2mv；静止时间：1s；扫描次数：1；量程: 200μa。 4. 开始扫描：点击绿色的“三角形”。 5. 将上述体系改变扫描速度分别为10mv/s、50mv/s、100mv/s、160mv/s、200mv/s，其 他条件不变，作不同速度下的铁氰化钾溶液的循环伏安曲线，其峰值电流与扫描速度的平方 根成正比关系。 -3 五、实验数据及处理 1. 找到循环伏安曲线上对应的氧化与还原峰，然后手动做切线。
电化学实验注意事项(精)
电化学实验注意事项 杭十一中朱力强 一、原电池实验 1、Zn-Cu（H2SO4） 1-1、Zn-Cu H2SO4浓度为1：4左右。 1-2、V=0.26V I=0.10A 无法点亮电珠(3.8V,0.38A)。 1-3、加入H2O2可以使电压升到0.62V , 电流为0.12A。 1-4、H2O2的去极化效果最好（可能的原因是①H2O2的氧化性作用，在加入到Cu表面时效果最好。②H2O2在金属及金属离子的作用下分解驱除了电极表面的气体，消除了部分极化作用。③H2O2直接进行了电极反应。）。搅动Cu极上的气体，去极化效果也很好。K2Cr2O7最差，且马上出现绿色现象。 1-5、电极的尺寸大小，影响电流的大小。 2、Al-Cu （NaOH） 2-1、NaOH浓度为20%左右（或4mol/L一上，但溶液粘稠效果反而不好）。 2-2、V=0.12V I=0.05A 无法点亮电珠(3.8V,038A)。 2-3、加入H2O2可以使电压升到0.76V , 电流为0.15A。但持续时间较在酸性溶液中短。 2-4、H2O2的去极化效果最好。 3、燃料电池 4、电化学腐蚀（吸氧腐蚀） 4-1、用1~2克的还原铁粉和活性炭粉，搅拌或形成碳粉包围铁粉，便于观察。 4-2、滴少量的NaCl和酚酞混合溶液，在气温较低的情况下，为了观察的方便可以加热。 4-3、如果用自来水代替NaCl溶液时间稍长。 5、干电池模拟 二、电解和电镀 1、电解饱和食盐水（可以参考各种资料） 2、铁钉镀锌。 3、阿佛加德罗常数的测定 3-1、应该计算阳极上溶解的Cu，而不是阴极上析出的Cu，在阴极上析出的Cu是一种松散的结构，不便进行洗涤和称量的操作。 3-2、在10V的条件下，溶液有发热现象，而且0.1A也不容易稳定。 3-3、应该使用其他的方法来改进实验。 4、铜电极电解饱和食盐水 4-1、电压为5~7V，如果用3V时间将很长。 4-2、通电时间为1h40m可以在阳极看到橙黄色沉淀，而且量可以满足以下实验的要求。 4-3、书本上在“提示和建议”中“橙黄色沉淀在阴极附近聚集较多时”应该是“橙黄色沉淀在阳极附近聚集较多时”。 4-4、加入H2SO4沉淀溶解为无色。 4-5、加入氨水时沉淀溶解呈绛兰色。 2008-1-15
电化学测量实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除 电化学测量实验报告 篇一：电化学测量技术实验报告 实验报告 课程名称:实验地点:同实验者:电化学测试技术材料楼417 管先统sQ10067034010 朱佳佳sQ10067034007吴佳迪sQ10068052038杨小艳sQ10068052028 实验一铁氰化钾的循环伏安测试 一、实验目的 1.学习固体电极表面的处理方法； 2.掌握循环伏安仪的使用技术； 3.了解扫描速率和浓度对循环伏安图的影响。二、实验原理 铁氰化钾离子[Fe（cn）6]3-亚铁氰化钾离子[Fe（cn）6]4-氧化还原电对的标准电极电位为 [Fe（cn）6]3-+e-=[Fe（cn）6]4-φθ=0.36V电极电位
与电极表面活度的nernst方程式为φ=φ θ’ +RT/Fln(cox/cRed) 在一定扫描速率下，从起始电位（-0.2V）正向扫描到 转折电位（+0.8V）期间，溶液中[Fe（cn）6]4-被氧化生成[Fe（cn）6]3-，产生氧化电流；当负向扫描从转折电位（+0.6V）变到原起始电位（-0.2V）期间，在指示电极表面生成的[Fe （cn） 6 4-]3-被还原生成[Fe（cn）产生还原电流。为了使液相传质过程只受扩散控制，6]， 应在加入电解质和溶液处于静止下进行电解。在 0.1mnacl溶液中[Fe（cn）6]4-的电子转移速率大，为可逆 体系（1mnacl溶液中，25℃时，标准反应速率常数为5.2×10-2cm2s-1；）。三、仪器和试剂 电化学分析系统；铂盘电极；铂柱电极，饱和甘汞电极；电解池；容量瓶。0.50mol·L-1K3[Fe（cn）6]； 0.50mol·L-1K4[Fe（cn）6]；1mol·L-1nacl四、实验步骤 1.指示电极的预处理 铂电极用Al2o3粉末（粒径0.05μm）将电极表面抛光，然后用蒸馏水清洗。2.支持电解质的循环伏安图 在电解池中放入0.1mol·L-1nacl溶液，插入电极，以
电化学实验报告实验报告
Experimental class on“Fuel Cell and Electrochemistry” Experiment setup Equipment: CHI760D electrochemical station Three electrode system. WE: CE: RE: Saturated Calomel Electrode Solution: 1.0 ×10-3mol/L K 3 [ Fe (CN)6] + 0.1M KCl Lab report 1) Plot curves of LSV curve, and describe why current changes with sweeping voltage? 0.6 0.4 0.2 0.0 -0.2 -0.4 0.000000 0.000002 0.000004 0.000006 0.000008 0.000010 Potential/V C u r r e n t /u A Reason: V oltage is a driving force to an electrode reactions, it is concerned with the equilibrium of electron transfer at electrode surface . As the altering of applied voltage, the Fermi-level is raised (or lowered), which changing the energy state of the electrons. Making the overall barrier height (ie activation energy) alter as a function of the applied voltage. (1). In this reaction, when voltage is 0.6V, there is no electron transfer, so the current is zero. With the voltage to the more reductive values, the current increases. (2). When the diffusion layer has grown sufficiently above the electrode so that the flux of reactant to the electrode is not fast enough to satisfy that required by Nernst Equation. The peak is obtaining. (3). When the reaction continued, it would get a situation that there will be a lower reactant concentration at the electrode than in bulk solution, that is, the supply of fresh reactant to the surface decreased, so current decreases.
氧化还原与电化学实验
氧化还原与电化学实验 Oxi dati on-re duc tion reac tion 实验学时：3 实验类型：验证性 实验所属实验课程名称：大学基础化学实验-1 实验指导书名称：无机化学实验讲义 相关理论课程名称：大学基础化学-1 撰稿人：谢亚勃日期：2004.11.8 一、目的与任务： 本实验属验证性实验，是电化学的重要内容，对本科生的理解和探索能力有重要的作用。本实验将一部分课堂教学外的知识，放在实验课堂上进行研究。使学生在获得课堂知识的基础上，深入理解电极电势与氧化还原反应的关系;学习酸度计测定原电池的电动势;了解离子浓度对原电池电动势的影响;了解浓度、介质的酸碱性日对氧化还原反应的影响.巩固和加深理解课堂上所学基本理论和基本知识；使学生受到观察实验现象，研究实验问题，总结实验结果及基本技能的训练，培养学生具有观察问题和分析问题的能力、严谨的科学态度、实事求是的作风、勇于创新的精神。 二、内容、要求与安排方式： 1、实验项目内容电极电势与氧化还原反应,卤离子的还原,卤素的氧化性,中间价态物质的氧化还原性,酸度对氧化还原速率的影响;原电池电动势的测定,电解实验. 2、实验要求为了使实验达到教学目标，对学生的要求如下： （1）实验前要完成预习报告在阅读实验教材和参考资料的基础上，明确实验的目的和要求，弄清实验原理和方法，了解实验中的注意事项。预习报告简明扼要，切忌抄书，字迹清晰，实验方案思路清晰。 （2）实验过程要求认真按照实验内容和操作规程进行实验。如发现实验现象与理论不符，应独立思考，认真分析查找原因，直到得出正确的结论。认真观察实验现象，记录实验数据。严格遵守实验室规则，爱护仪器设备，注意安全操作。 （3）实验记录要求在细心观察实验现象的基础上，将实验现象和数据记录预习报告上，不允许随手记在纸片或手上。 （4）实验报告要求实验报告是实验的总结，一般包括实验名称、实验目的、实验原理、实验步骤、实验现象、实验结论和数据处理、实验讨论等几部分。 3、实验安排方式：本实验要求每一个学生独立完成，即1人/组。 三、场地与设备： 1、实验室名称：环化楼无机化学实验室，环化楼1407，使用面积100平方米 2、所用设备：p HS-3c酸度仪9台 3、消耗性器材：玻璃器皿、化学试剂
电化学实验一析氢行为
姓名：学号：日期： 一．实验目的 （1）掌握线性扫描技术 （2）掌握三电极体系 （3）掌握Tafel关系 二．实验原理 析氢反应方程：H++e→1/2H 2 线性扫描技术：控制电极电势按指定规律变化，同时测量电极电流随电势的变化。Tafel关系：强极化（但无浓差）发生时，超电势η与通过电极的电流密度j呈线性关系。（课本53页） 三．实验步骤及结果 实验步骤： （1）用18.4mol/L浓硫酸配置50mL0.5mol硫酸溶液(a=1) 取适量水于烧杯中，量取6.8mL浓硫酸，缓慢加入烧杯中并用玻璃棒搅拌，将稀释后的溶液加入250mL容量瓶定容。 （2）用刚玉粉末作为抛光粉处理电极活性表面，以避免副反应干扰实验。（3）使用电化学工作站CHI660E进行线性扫描,为获取准确电势值，采用三电极体系。 工作电极：Φ2mm圆盘电极Au,Ni,GC，Φ0.5mmPt 对电极：钛电极 参比电极：Ag-Agcl,φ Agcl/Ag =0.222V,并使用鲁金毛细管以减小溶液电阻工作电极—绿色夹子，对电极—红色夹子，参比电极—白色电极 参数设置要考虑不同金属的起始终止电势，选定合适sensitivity以避免数据溢出，实验开始前要除去电极表面的气泡。 （4）数据处理：i=i c +i d 基线代表i c 变化,超电势η=-0.222-E，电流密度j=i d /A 使用origin处理i,E数据并绘制η-lnj曲线，找到ab。实验数据： （1）Au电极表面析氢行为
（2）GC 电极表面析氢行为 C u r r e n t (A ) Potential (V) η (V ) lnj (A*m -2) C u r r e n t (A ) Potetial (V)
电化学实验装置
直流电源，阴极石墨电极、阳极石墨电极、电流表(500mA)、电量表(20A)， 电极区和污泥区的交界面采用复合微孔滤膜(孔径0.45μ，上海市新亚净化器件厂)隔 5.6.1 试验设计和条件介绍 试验中将外加电场的电压强度控制在36v。试验电极均为石墨电极，为了尽可能减少外部环境对试验结果的干扰，阳极区和阴极区内的电解液均为去离子水，污泥区填入一定量的污泥(13.3g/L)，其液面高度与两电极区内超纯水的液面相当，避免由于液面高差产生的渗流对试验的影响。电极区和污泥区的交界面采用复合微孔滤膜(孔径0.45μ，上海市新亚净化器件厂)隔开。控制通电时间并记录各时间段内污泥区和两电极区内的pH 变化，观察随通电时间对系统电流强度的影响。每隔一段时间对阳极区电解液、阴极区电解液、污泥区通电污泥分别取样。
2.1.4 电解氧化污泥装置 电化学氧化污泥的实验在自制的同心圆式电解槽中进行，电解槽为500 mL 的烧杯，以网状RuO2/Ti 材料作为电极板，阳极板面积为7cm×26cm2，铜网阴极板面积为7cm×19.7cm，极板间距为1 cm，电解槽置于磁力搅拌器上，通过直流稳压电源控制反应需要的电压。实验装置示意图如图2-1 所示，电解装置实物图如图2-2所示。
作为催化电极基体,一般应具备以下几个条件: (l)具有良好的导电性;(2)耐腐蚀性强;(3)机械强度和加工性能良好;(4)寿命长,费用低" 满足对电催化的特殊要求: (l)高度的物理稳定性和化学稳定性"(2)具有一定的抗中毒能力,不会因中间产物或杂质作用而中毒,从而失去活性"(3)很高的导电率,为电子的传输提供一个稳定的!不至于引起严重电压降的通道"(4)制备方法要简单易操作,成本低廉"(5)电催化涂层和基体附着力强,不易剥蚀和磨损" 常用的钦基涂层电极有钦基二氧化锰电极(Ti/MnO:)!钦基二氧化铅电极(Ti/Pbo2), 控温式磁力搅拌器WCJ-802 江苏省泰县分析仪器厂
腐蚀电化学实验报告
精心整理 腐蚀电化学分析 杨聪仁教授编撰 一、实验目的 以电化学分析法测量金属在不同环境下的腐蚀速率。 二、实验原理 2-1均匀腐抑制剂及以免产生所以大阴极面积对小阳极面积的情形应尽量避免。 孔蚀腐蚀 孔蚀是会在金属上产生空孔的局部腐蚀类型。此类型的腐蚀若造成贯穿金属的孔洞，则对工程结构会有相当的破坏效果。但若没有贯穿现象，则小蚀孔有时对工程设备而言是可接受的。孔蚀通常是很难检测的，这是因为小蚀孔常会被腐蚀生成物覆盖所致。另外蚀孔的数目及深度变化也很大，因此对孔蚀所造成的破坏不太容易做评估。也因为如此，由于孔蚀的局部本质，它常会导致突然不可预测的破坏。蚀孔会在腐蚀速率增加的局部区域发生。金属表面的夹杂物，其他结构不均匀物及成份不均匀处，都是蚀孔开始发生的地方。当离子和氧浓度差异形成浓淡电池时也可产生蚀孔。
间隙腐蚀是发生于间隙及有停滞溶液之遮蔽表面处的局部电化学腐蚀。若要产生间隙腐蚀，必须有一个间隙其宽度足够让液体进入，但却也可使液体停滞不流出。因此，间隙腐蚀通常发生于开口处有百万分之几公尺或更小宽度的间隙。 粒间腐蚀 粒间腐蚀是发生在合金晶界及晶界附近的局部腐蚀现象。在正常情况下，若金属均匀腐蚀时，晶界的反应只会稍快于基地的反应。但在某些情况下，晶界区域会变得很容易起反应而导致粒间腐蚀，如此会使合金的强度下，甚至导致晶界分裂。 应力腐蚀 金属 播时， 当腐蚀 当金 因此摩擦 2-2腐蚀速率之测试 在实验室中一般用来评估材料的耐蚀性及腐蚀行为有下列几种方式： (1)计划性间歇测试法(Planned-intervaltests) 腐蚀反应是涵括环境反应与金属反应两者。计划性间歇测试法(ASTMG31)可显示两件事：环境之侵蚀性(corrosivity,reactivity)是如何随时间在改变，以及金属腐蚀度(corrodibility)是如何随时间在改变，溶液侵蚀性是由于腐蚀生成物浓度增高，溶液中所含原侵蚀性物种逐渐消耗短缺，或因微生物在溶液中生长或死亡等原因而随时间在改变。金属腐蚀度通常会因腐蚀生成物有趋势在金属表面
电化学工作站实验讲义
实验6 K 3Fe(CN)6溶液循环伏安曲线测定与分析 一、 实验目的 1． 仔细阅读理解本讲义和相关资料，掌握循环伏安法的基本原理和测量技术。 2． 通过对[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-体系的循环伏安测量，了解如何根据峰电流、峰电势 及峰电势差和扫描速度之间的函数关系来判断电极反应可逆性，以及求算有关的热力学参数和动力学参数。 二、 实验原理 1. 循环伏安法简介 循环伏安法（Cyclic V oltammetry ，简称CV ）往往是首选的电化学分析测试技术，非常重要，已被广泛地应用于化学、生命科学、能源科学、材料科学和环境科学等领域中相关体系的测试表征。 CV 测试比较简便，所获信息量大。通过电化学工作站（或恒电势仪），使电极电势(φ或E)在一定范围内以恒定的变化速率扫描。电势扫描讯号如图1a 所示的对称三角波。电极电势从起始电势i ?变化至某一电势r ?，再按相同速率从r ?变化至i ?，如此循环变化，同时记录相应的响应电流。有时也采用单向一次扫描讯号（从i ?到r ?）而得到单程扫描曲线称为线性扫描伏安法（Linear Scan V oltammetry ，简称LSV ）。 图1循环伏安法输入信号(a)，所测定的循环伏安曲线(b) 若电极反应为O + e - → R ，反应前溶液中只含有反应粒子O 、且O 和R 在溶液均可溶，控制扫描起始电势从比体系标准平衡电势0 平?正得多的起始电势i ?处开始作正向电势扫描，电流响应曲线则如图1b 所示。开始时电极上只有不大的非法拉第电流（双电层充电电流）通过。当电极电势逐渐负移到0 平?附近时，O 开始在电极上还原，并有法拉第电流通过。由于电势越来越负，电极表面反应物O 的浓度必然逐渐下降，因此向电极表面的流量和电流就增加。当O 的表面浓度下降到近于零，其向表面的物质传递达到一个最大速度，电流也增加到最大值。即在图中出现峰值电流I pc ，然后由于电极表面O 的扩散速度赶不上电荷转移速度使电流逐渐下降。当电势达到r ?后，又改为反向扫描。首先是O 的浓度极化进一步发展和还原电流进一步下降。随着电极电势逐渐变正，电极附近可氧化的R 粒子的浓度较大，在电势接近并通过 时，表面上的电化学平衡应当向着越来越有利于生成R 的方向发展。于是R 开始被氧化，并且电流不断增大直到达到峰值氧化电流I pa ，随后又由于R 的显著消耗而引起电流衰降。如图1b 所示的整个曲线称为循环伏安曲线。
腐蚀电化学实验报告
腐蚀电化学实验报告标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]
腐蚀电化学分析 杨聪仁教授编撰 一、实验目的 以电化学分析法测量金属在不同环境下的腐蚀速率。 二、实验原理 2-1 腐蚀形态 腐蚀可被定义为材料受到外在环境的化学侵蚀而导致退化的象。大多数材料的腐蚀包含了由电化学引起的化学侵蚀。我们可根据被腐蚀金属的表面，简便地将腐蚀型态分类，如图一。有许多类型易被辨识，但各种腐蚀类型彼此间都有某种程度的关连。这些类型包括： 均匀或一般侵蚀腐蚀应力腐蚀 化学或两金属腐蚀冲蚀腐蚀 孔蚀腐蚀涡穴损伤 间隙腐蚀移擦腐蚀 粒间腐蚀选择性腐蚀 均匀或一般侵蚀腐蚀 均匀腐蚀是指当金属处于腐蚀环境时，金属整个表面会同时进行电化学反应。就重量而言，均匀腐蚀是金属所面临的最大腐蚀破坏，尤其是对钢铁来说。然而，它很容易藉由保护性镀层、抑制剂及阴极保护等方法来控制。 化学或两金属腐蚀
由于不同金属具有不同的电化学电位，因此当要将不同金属放在一起时，必须格外小心，以免产生腐蚀现象。两金属化学腐蚀的另一个重要考虑因素是阳极与阴极的比率，也就是面积效应(area effect)。阴极面积大而阳极面积小是一种不利的面积比率，因为当某特定量的电流经过金属对时，例如不同尺寸的铜极及铁极，小电极的电流密度会远大于大电极，因此小阳极将会加速腐蚀。所以大阴极面积对小阳极面积的情形应尽量避免。 孔蚀腐蚀 孔蚀是会在金属上产生空孔的局部腐蚀类型。此类型的腐蚀若造成贯穿金属的孔洞，则对工程结构会有相当的破坏效果。但若没有贯穿现象，则小蚀孔有时对工程设备而言是可接受的。孔蚀通常是很难检测的，这是因为小蚀孔常会被腐蚀生成物覆盖所致。另外蚀孔的数目及深度变化也很大，因此对孔蚀所造成的破坏不太容易做评估。也因为如此，由于孔蚀的局部本质，它常会导致突然不可预测的破坏。蚀孔会在腐蚀速率增加的局部区域发生。金属表面的夹杂物，其他结构不均匀物及成份不均匀处，都是蚀孔开始发生的地方。当离子和氧浓度差异形成浓淡电池时也可产生蚀孔。 间隙腐蚀是发生于间隙及有停滞溶液之遮蔽表面处的局部电化学腐蚀。若要产生间隙腐蚀，必须有一个间隙其宽度足够让液体进入，但却也可使液体停滞不流出。因此，间隙腐蚀通常发生于开口处有百万分之几公尺或更小宽度的间隙。 粒间腐蚀 粒间腐蚀是发生在合金晶界及晶界附近的局部腐蚀现象。在正常情况下，若金属均匀腐蚀时，晶界的反应只会稍快于基地的反应。但在某些情况下，晶界区域会变得很容易起反应而导致粒间腐蚀，如此会使合金的强度下，甚至导致晶界分裂。 应力腐蚀 金属的应力腐蚀破裂(SCC)是指由拉伸应力及腐蚀环境结合效应所导致的破裂。在SCC期间，金属表面通常只受到很轻微的侵蚀，但局部裂缝却很快沿着金属横断面传播。产生SCC所需的应力可以是残留应力或施加应力。裂缝会开始于金属表面上的蚀孔或其他不连续处。在裂缝开始成长时，其尖端会开始向前，此时作用在金属上的拉伸应力会在裂
电化学实验
第一章不锈钢腐蚀行为及影响因素的综合评价 实验一、不锈钢在0.25mol/ L H2SO4中钝化曲线的测量及耐腐蚀能力的评价 (一）实验目的 1）掌握电化学工作站原理和使用方法。 2）掌握线性扫描伏安法的应用。 3）掌握不锈钢阳极钝化曲线的测量。 （二）实验原理 应用控电位线性极化扫描伏安法测定不锈钢在腐蚀介质中的阳极钝化曲线，是评价钝态金属耐腐蚀能力的常规方法。给被测量的不锈钢施加一个阳极方向的线性变化电势，测量电流随电势变化的函数关系i=f(φ),可得如图1的曲线。 图1不锈钢的阳极钝化曲线 由图1可见，整个曲线分为4个区，AB段为活性溶解区，在此区不锈钢阳极溶解电流随电势的正移增大，一般服从半对数关系。随不锈钢的溶解，腐蚀物的生成在不锈钢表面形成保护膜。BC段为过渡区。电势和电流出现负斜率的关系，即随着保护膜的形成不锈钢的阳极溶解电流急速下降。CD段为钝化区。在此区不锈钢处于稳定的钝化状态，电流随电位的变化很小。DE段为超钝化区。此时不锈钢的阳极溶解重新随电势的正移而增大，不锈钢在介质中形成更高价的可溶性的氧化物或氧的析出。钝化曲线给出几个特征的电势和电流为评价不锈钢在腐蚀介质中的耐蚀行为提供了重要的实验参数。 图1中Φp为致钝电势。Φp越负，不锈钢越容易进入钝化区。ΦF称为flad电势，是不锈钢由钝态转入活化态的电势。ΦF越负表明不锈钢越不容易由钝化转入活化。ΦD称为点蚀电势，ΦD越正表明不锈钢的钝化膜越不容易破裂。Φp’~ΦD称为钝化范围，Φp’~ΦD电势范围越宽，表明不锈钢的钝化能力越强。图中的两个特征的电流——致钝电流i p和维钝电流i p’也为我们评价不锈钢耐蚀行为提供了参数。 （三）实验仪器与试剂
(完整word版)电化学测试实验报告
电化学测试技术实验报告 实验地点:8号楼8313 姓名：徐荣 学号：SX1806015 指导教师：佟浩
实验一铁氰化钾的循环伏安测试 一、实验目的 1. 学习固体电极表面的处理方法； 2. 掌握循环伏安仪的使用技术； 3. 了解扫描速率和浓度对循环伏安图的影响。 二、实验原理 铁氰化钾离子[Fe(CN)6]3-亚铁氰化钾离子[Fe(CN)6]4-氧化还原电对的标准电极电位为： [Fe(CN)6]3- + e-= [Fe(CN)6]4-φθ= 0.36V 电极电位与电极表面活度的Nernst方程式为： φ=φθ’+ RT/F ln(COx/CRed) 在一定扫描速率下，从起始电位（-0.2 V）正向扫描到转折电位（+0.8 V）期间，溶液中[Fe(CN)6]4-被氧化生成[Fe(CN)6]3-，产生氧化电流；当负向扫描从转折电位（+0.6 V）变到原起始电位（-0.2 V）期间，在指示电极表面生成的[Fe(CN)6]3-被还原生成[Fe(CN)6]4-，产生还原电流。为了使液相传质过程只受扩散控制，应在加入电解质和溶液处于静止下进行电解。在0.1M NaCl溶液中[Fe(CN)6]4-的电子转移速率大，为可逆体系（1M NaCl溶液中，25℃时，标准反应速率常数为 5.2×10-2 cm2s-1）。 三、仪器和试剂 电化学分析系统；铂盘电极；铂柱电极，饱和甘汞电极；电解池；容量瓶。 0.50 mol·L-1 K3[Fe(CN)6]；0.50 mol·L-1 K4[Fe(CN)6] ；1 mol·L-1 NaCl 四、实验步骤 1. 指示电极的预处理 铂电极用Al2O3粉末（粒径0.05 μm）将电极表面抛光，然后用蒸馏水清洗。 2. 支持电解质的循环伏安图
电化学主题单元教学实施方案
电化学主题单元教学实施方案 主题单元名称电化学 作者姓名庄辛秘学科化学学生年级、班级高二、24班学生人数 54 专题1：原电池——如何设计一个实验装置来验证一个反应是自发的氧化还原反应？ 实施前教学环境多媒体交互式电子白板教室 教学资源 1.打开电子白板 2. 每小组需要：烧杯、两个碳棒、铜片、锌片、铁片、铝片、导线、盐桥、电流计、硫酸铜溶液、 硫酸锌溶液、稀硫酸溶液 3.学生准备好记录用的笔、本。 落实前需技 能 1.了解常见的自发的氧化还原反应 2.了解氧化还原反应的基本概念和实质 2.基本实验操作技能 实施中教学导入阶 段 通过格林太太的图片，病症，引出原电池课题。 实验探究阶 段 1.布置实验任务 介绍实验器材和实验要求 2.指导各小组成员合理分工 3.教师巡视各组实验情况，及时发现问题 ⑴将一锌片、铜片平行插入稀硫酸中。 ⑵在实验一的基础上用一根导线将铜片和锌片连接起来 ⑶在实验二的基础上，在导线中接入一电流计 交流、探讨阶 段 小组代表汇报实验现象、结论、猜想 实验1：观察到什么现象？说明了什么问题？ 实验2：我们又观察到什么现象？铜片上的气泡可能是什么气体？H元素原来是以什么形式存在的？从氢离子到氢气，氢离子是得到电子还是失去电子？得到的电子是谁失去的？锌失去的电 子是怎样转移到铜片上去的？怎么验证你的猜想？ 实验3：观察电流计指针有什么变化?说明什么问题？
总结阶段 1.课件展示三个实验 2.观察三幅图片，对照三组实验，得出原电池的三个形成条件反馈阶段完成课堂跟踪训练 实施后成果评价量规评价、学生自评、互评、教师点评等多元化评价方式 提出下一专 题要求 预习下一专题 专题2：电解池——如何设计一个实验装置来验证一个反应时非自发的氧化还原反应？ 实施前教学环 境 有电子交互白板的实验室 准备教 学资源 每个学习小组：直流电源、石墨电极、铁电极、氯化铜溶液、饱和食盐水溶液、粗通、精铜、硫酸铜溶液、导线若干 落实前 需技能 1.熟悉自主学习的步骤和程序 2.了解常见的非自发的氧化还原反应 3.会使用直流电源 3.明确实验基本操作要求 实施中教学导 入阶段 1.多媒体展示各种常用电池图片，引导学生回顾直流电源的使用方法；复习各种电池的原理都是利 用自发的氧化还原反应产生电能，那么能否利用电能引发非自发的氧化还原反应呢？ 2.展示家用次氯酸钠消毒液发生器。其原料是饱和食盐水，通电即生成次氯酸钠，其原理是什么呢？ 一、电 解池的 原理 1.【播放录像】电解熔融的氯化钠：2NaCl2Na＋Cl2↑，指导学生注意观察现象，分析思考： ⑴通电后，熔融氯化钠中的Na+和Cl-的如何运动？ ⑵通过后电极表面分别发生什么反应？(写出电极反应式) ⑶上述过程发生什么形式的能量转化？ 2.电极名称判断与电极反应式书写方法 3.电解池的构成条件
湖南大学材料化学电化学实验报告
实验一线性极化法测定金属Fe在稀H2SO4中的腐蚀速度 一、基本要求 1.掌握动电位扫描法测定电极极化曲线的原理和实验技术。通过测定Fe在 0.1M 硫酸溶液中的极化曲线，求算Fe的自腐蚀电位，自腐蚀电流。 2.讨论极化曲线在金属腐蚀与防护中的应用。 二、实验原理 当金属浸于腐蚀介质时，如果金属的平衡电极电位低于介质中去极化剂（如H+或氧分子）的平衡电极电位，则金属和介质构成一个腐蚀体系，称为共轭体系。此时，金属发生阳极溶解，去极化剂发生还原。以金属铁在盐酸体系中为例：阳极反应： Fe-2e=Fe2+ 阴极反应： H++2e=H 2 阳极反应的电流密度以 i a 表示，阴极反应的速度以 i k 表示，当体系达到稳 定时，即金属处于自腐蚀状态时，i a =i k =i corr （i corr 为腐蚀电流），体系不会有净 的电流积累，体系处于一稳定电位 c ?。根据法拉第定律，体系通过的电流和电极上发生反应的物质的量存在严格的一一对应关系，故可阴阳极反应的电流密度代表阴阳极反应的腐蚀速度。金属自腐蚀状态的腐蚀电流密度即代表了金属的腐蚀速度。因此求得金属腐蚀电流即代表了金属的腐蚀速度。 金属处于自腐蚀状态时，外测电流为零。 极化电位与极化电流或极化电流密度之间的关系曲线称为极化曲线。极化曲线在金属腐蚀研究中有重要的意义。测量腐蚀体系的阴阳极极化曲线可以揭示腐蚀的控制因素及缓蚀剂的作用机理。在腐蚀点位附近积弱极化区的举行集会测量可以可以快速求得腐蚀速度。还可以通过极化曲线的测量获得阴极保护和阳极保护的主要参数。 在活化极化控制下，金属腐蚀速度的一般方程式为： 其中 I为外测电流密度，i a 为金属阳极溶解的速度，i k 为去极化剂还原的速度， β a 、β k 分别为金属阳极溶解的自然对数塔菲尔斜率和去极化剂还原的自然对数 )] ex p( ) [ex p( k c a c corr k a i i i I β ? ? β ? ?- - - = - =
电化学测量技术实验报告
实验报告 课程名称: 电化学测试技术 实验地点: 材料楼417 同实验者: 管先统 SQ10067034010 朱佳佳 SQ10067034007 吴佳迪 SQ10068052038 杨小艳 SQ10068052028
实验一铁氰化钾的循环伏安测试 一、实验目的 1. 学习固体电极表面的处理方法； 2. 掌握循环伏安仪的使用技术； 3. 了解扫描速率和浓度对循环伏安图的影响。 二、实验原理 铁氰化钾离子[Fe（CN） 6]3-亚铁氰化钾离子[Fe（CN） 6 ]4-氧化还原电对的标 准电极电位为 [Fe（CN） 6 ]3- + e-= [Fe（CN）6]4-φθ= 0.36V 电极电位与电极表面活度的Nernst方程式为 φ=φθ’+ RT/Fln(C Ox/CRed) 在一定扫描速率下，从起始电位（-0.2V）正向扫描到转折电位（+0.8V）期间， 溶液中[Fe（CN） 6]4-被氧化生成[Fe（CN） 6 ]3-，产生氧化电流；当负向扫描从转 折电位（+0.6V）变到原起始电位（-0.2V）期间，在指示电极表面生成的[Fe（CN） 6]3-被还原生成[Fe（CN） 6 ]4-，产生还原电流。为了使液相传质过程只受扩散控制， 应在加入电解质和溶液处于静止下进行电解。在0.1MNaCl溶液中[Fe（CN） 6 ]4-的电子转移速率大，为可逆体系（1MNaCl溶液中，25℃时，标准反应速率常数为5.2×10-2 cm2s-1；）。 三、仪器和试剂 电化学分析系统；铂盘电极；铂柱电极，饱和甘汞电极；电解池；容量瓶。 0.50mol·L-1 K 3[Fe（CN） 6 ]；0.50mol·L-1 K 4 [Fe（CN） 6 ] ；1 mol·L-1 NaCl 四、实验步骤 1. 指示电极的预处理
电化学测试题及答案 (1)
电化学 1. pH ＝ a 的某电解质溶液中，插入两支惰性电极通直流电一段时间后，溶液的pH ＞a ，则该电解质可能是 （ ） A 、NaOH B 、H 2SO 4 C 、AgNO 3 D 、Na 2SO 4 2.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌—锰碱性电 池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为： Zn(s)+2MnO 2(s)+H 2O(l)==Zn(OH)2(s)+Mn 2O 3(s) 下列说法错误．．的是 （ ） A ．电池工作时，锌失去电子 B ．电池正极的电极反应式为：2MnO 2(s)+H 2O(1)+2e —=Mn 2O 3(s)+2OH —(aq) C ．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D ．外电路中每通过电子，锌的质量理论上减小 3.下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确．．． 的是（ ） A. a 电极是负极 B. b 电极的电极反应为：===---e OH 44↑+222O O H C. 氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 D. 氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置 4.下图中能验证氯化钠溶液（含酚酞）电解产物的装置是D （ ） 5．一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧 化钇（Y 2O 3）的氧化锆（ZrO 2）晶体，在熔融状态下能传导O 2— 。下列对该燃 料电池说法正确的是 （ ） A ．在熔融电解质中，O 2— 由负极移向正极 B ．电池的总反应是：2 C 4H 10 + 13O 2→ 8CO 2 + 10H 2O C ．通入空气的一极是正极，电极反应为：O 2 + 4e — = 2O 2— D ．通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C 4H 10 + 26e — + 13O 2—== 4CO 2 + 5H 2O 6．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保 持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为 3Zn + 2K 2FeO 4 + 8H 2O 3Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH 下列叙述不正确．．．的是 （ ） A ．放电时负极反应为：Zn —2e — +2OH —= Zn(OH)2 B ．充电时阳极反应为：Fe(OH)3 —3e — + 5 OH — = FeO -24 + 4H 2O C ．放电时每转移3 mol 电子，正极有1mol K 2FeO 4被氧化 D ．放电时正极附近溶液的碱性增强 7.金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe 、Zn 、Cu 、Pt 等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（已知：氧化性Fe 2＋＜Ni 2＋＜Cu 2＋）（ ） A 阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni 2＋＋2e － ＝Ni B 电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 C 电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe 2＋和Zn 2＋ D 电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu 和Pt 放电 充电