电极过程动力学

电极过程动力学

一、实验目的

通过对铜电极的阳极极化曲线和阴极极化曲线的测定，绘制出极化曲线图，从而进一步加深对电极极化原理以及有关极公曲线理论知识的理解。通过本实验，熟悉用恒电流法测定极化曲线。

二、实验原理

当电池中由某金属和其金属离子组成的电极处于平衡状态时，金属原子失去电子变成离子获得电子变成原子的速度是相等的，在这种情况下的电极称为平衡电极电位。

电解时，由于外电源的作用，电极上有电流通过，电极电位偏高了平衡位，反应以一定的速度进行，以铜电极Cu|Cu2+为例，它的标准平衡电极电位是+0.337V，若电位比这个数值更负一些，就会使Cu2+获得电子的速度速度增加，Cu失去电子的速度减小，平衡被破坏，电极上总的反应是Cu析出；反之，若电位比这个数值更正一些，就会使Cu失去电子的速度增加，Cu2+获得电子的速度减小，电极上总的反应是Cu溶解。这种由于电极上有电流通过而导致电极离开其平衡状态，电极电位偏离其平衡的现象称为极化，如果电位比平衡值更负，因而电极进行还原反应，这种极化称为阴极极化，反之，若电位比平衡值更正，因而电极进行氧化反应，这种极化称为阳极极化。

对于电极过程，常用电流密度来表示反应速度，电流密度愈大，反应速度愈快。电流密度的单位常用安培/厘米2，安培/米2。

由于电极电位是影响影响电流密度的主要因素，故通常用测定极化曲线的方法来研究电极的极化与电流密度的关系。

三、实验实验方法及装置

本实验电解液为CuSO4溶液（溶液中Cu2+浓度为50g/l），硫酸（H2SO4 180g/l），电极用铜，厚铜板作为阳极，薄铜板作为阴极板，电极面积为1㎝2，电极间距为45~50㎜。

通过调节直流稳压电源电压来调节电流大小，由毫安表读出电流数位，为了测得不同电流密度下的电极电位，以一个甘汞电极与被测电极组成电池，甘汞电极通过盐桥与被测电极相通，用数字电压表测量这个电池的电动势；然后逐渐增加电压，加大电流，以测得不同电流密度下对应的电动势，由测得的电动势计算出被测电极电位，作图即得被测电极（阴极或阳极）极化曲线。

四、实验步骤

1．将铜电极的工作表面用0号金相砂纸磨光，用蒸馏水洗净，用滤纸擦干，然后放入装有CuSO4溶液的电解槽中（两电极的工作面相对）。

2．在装有饱和KCl溶液的盐桥中放入连通管和甘汞电极。

3．测定阴极极化曲线：

1）按图接好线路，注意将阴极（薄铜板）与数字电压表负极相连，甘汞电极与数字电压表正极相连，将盐桥所用连通管尖端靠近阴极工作面。

2）不通电测量平衡位。（即电流密度D k=0时的电位φk）。

3）接通电源，顺时针旋转稳压电源的“细”旋扭，将电流由小到大，在5mA——50mA范围内，每5mA为一个点，逐点测量相应的电动势，由数字电压表读

数，记下数据。

4．测定阳极极化曲线：

基本与阴极极化曲线的测定相同，只是需换成将阳极与数字电压表相连，将盐桥所

用边通通管尖端与阳极贴近。

5．关掉电源，取出电极冲洗干净。

五、数据处理

1．根据测得的电动势计算出阳、阴极电位，以伏为单位。

φ阳（阴）=φ甘汞-φ实测

2．根据电流及面积计算出电流密度，以安培/厘米2为单位。

3．分别以电流D为纵座标，电极电位为横坐标作图，即得阳极极化曲线和阴极极化曲线。

六、编写实验报告

1．简述实验原理，方法及流程；

2．填写实验记录、数据处理及图表；

3．实验分析；

4．建议、意见。