阴极极化曲线的测定(精)
极化曲线的测定
实验八 极化曲线的测定一、实验目的1、掌握稳态恒电势法测定金属极化曲线的基本原理和测试方法。
2、了解极化曲线的意义和应用。
3、掌握恒电势仪的使用方法。
二、实验原理1、极化现象与极化曲线当电极处于平衡状态，电极上无电流通过时，这时的电极电势称为平衡电势。
当有电流明显地通过电极时，电极的平衡状态被破坏，电极电势偏离平衡值，而且随着电极上电流密度的增加，电极反应的不可逆程度也随之增大，电极电势将越来越偏离平衡电势。
这种由于有电流存在而造成电极电势偏离平衡电极电势的现象称为电极的极化。
在某一电流密度下，实际发生电解的电极电势与平衡电极电势之间的差值称为超电势。
阳极上由于超电势使电极电势变大，阴极上由于超电势使电极电势变小。
超电势的大小与流经电极的电流密度有关，电极电势(或超电势)与电流密度的关系曲线称为极化曲线，极化曲线的形状和变化规律反映了电化学过程的动力学特征。
除电流密度外，影响超电势的因素还有很多，如电极材料，电极的表面状态，温度，电解质的性质、浓度及溶液中的杂质等。
金属的阳极过程是指金属作为阳极时在一定的外电势下发生的阳极溶解过程，如下式所示：M →M n+＋n e此过程只有在电极电势正于其热力学电势时才能发生。
阳极的溶解速度（用电流密度表示）随电势变正而逐渐增大，这是正常的阳极溶出，但当阳极电势正到某一数值时，其溶解速度达到最大值，此后阳极溶解速度随电势变正反而大幅度降低，这种现象称为金属的钝化现象。
图3-8-1为钢在硫酸溶液中的阳极极化曲线。
图中曲线表明，从A 点开始，随着电势向正方向移动，电流密度也随之增加，电势超过B点后，电流密度随电势增加迅速减至最小，这是因为在金属表面生产了一层电阻高，耐腐蚀的钝化膜。
B 点对应的电势称为临界钝化电势，对应的电流称为临界钝化电流。
电势到达C点以后，随着电势的继续增加，电流却保持在一个基本不变的很小的数值上，该电流称为维钝电流，直到电势升到D 点，电流才有随着电势的上升而增大，表示阳极又发生了氧化过程，可能是高价金属离子产生也可能是水分子放电析出氧气，DE 段称为过钝化区。
1.阴极极化曲线的测量
北京理工大学能源与化学工程实验预习报告姓名班级学号实验日期2016年 4 月 27 日指导教师____________________ 同组姓名成绩_______________实验名称阴极极化曲线的测量一、实验目的1.掌握测量极化曲线的基本原理和测量方法2.测定铁电极在碱性溶液中的阴极极化曲线3.学会根据极化曲线分析溶液中添加剂作用的方法二、实验内容和原理在电化学研究中，很多电化学反应表现在电极的计划上，因此测量电极的极化曲线是很重要的研究方法。
在电流通过电极与电解液界面时，电极电位将偏离平衡电极电位，当电位向负向偏离时，称之为阴极极化，向正向偏离时，称之为阳极极化。
在电镀工艺中，用测定阴极极化的方法研究电镀液各组分及工艺条件对阴极极化的影响，而阳极极化可用来研究阳极行为或腐蚀现象。
所谓极化曲线就是电位与电流密度之间的关系曲线。
测量极化曲线的方法分为恒电流法和恒电位法，而每种方法又可分为稳流法和暂态法。
本实验是测量在碱性镀锌溶液中，香草醛光亮对阴极极化的影响。
三、主要仪器设备1.实验仪器CHI电化学工作站1台，电解池1个。
2.试剂及材料ZnO，NaOH，香草醛，低碳钢电极(表面积为1cm2)，铂片电极1块，硫酸亚汞电极1个。
四、操作方法与步骤本实验采用CHI电化学工作站中的线性电位扫描法分别测量以下两种电解液中的阴极极化曲线：（1）ZnO 12g/L+NaOH 120g/L（2）ZnO 12g/L+NaOH 120g/L+香草醛 0.2g/L扫描速度：2mV/s；电位扫描范围：-1.18～ -2.18V。
1.接好线路。
2.测量阴极极化曲线（1）研究电极为低碳钢电极，表面积为1cm2(注意测试面积一定要准确，不测部分要用绝缘漆涂好)。
将待测的电极用金相砂纸打磨，除去氧化膜，用丙酮洗涤涂油。
再用脱脂棉蘸酒精擦洗，用蒸馏水冲洗干净，再用滤纸吸干，放进电解池中。
（2）电解池中的辅助电极为铂电极，参比电极为硫酸亚汞电极。
试验12阴极阳极极化曲线的测定及应用
湖南大学化学实验教学中心
四、实验步骤
1. 开启电脑，系统预热。 2. 电极处理：用金相砂纸将铁电极表面打磨 平整光亮，用蒸馏水清洗后滤纸吸干。每 次测量前都需要重复此步骤，电极处理得 好坏对测量结果影响很大。 3. 极化曲线测量。
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五、实验注意事项
1. 测定前仔细阅读仪器说明书，了解仪器的 使用方法。 2. 电极表面一定要处理平整、光亮、干净， 不能有点蚀孔，这是该实验成败的关键。
其中：v－腐蚀速度（gm-2h-1）；i－钝化电流密度（Am-2）；M－Fe 的摩尔质量（gmol-1）；F－法拉第常数（Cmol-1）；n－发生1mol电极 反应得失电子的物质的量。 实验结果要求设计成表格形式给出。
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七、思考题
1. 平衡电极电位、自腐蚀电位有何不同？
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二、实验原理
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三、实验仪器与试剂
CS300电化学工作站1台；电解池1个；硫酸亚汞 电极或饱和甘汞电极（参比电极）、铁电极（研究 电极）、铂片电极（辅助电极）各1支。 0.10 mol/L、1.0 mol/L H2SO4溶液；1.0 mol/L 盐 酸；乌洛托品（缓蚀剂）
2. 写出作Fe阴极极化曲线时铁表面和铂片表面发生 的反应；写出作阳极极化曲线时Fe表面各极化电位 范围内可能的电极反应。 3. 分析H2SO4浓度对Fe钝化的影响。比较盐酸溶液 中加和不加乌洛托品 ，Fe电极上自腐蚀电流的大小。 Fe在盐酸中能否钝化，为什么?
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八、其他事项说明
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六、实验数据处理
1. 分别求出Fe电极在不同浓度的H2SO4溶液中的自腐蚀电 流密度、自腐蚀电位、钝化电流密度及钝化电位范围，分 析H2SO4浓度对Fe钝化的影响。 2. 分别计算Fe在HCl及含缓蚀剂的HCl介质中的自腐蚀电 流密度及按下式换算成腐蚀速率（v）。
阴极极化曲线测定实验报告
阴极极化曲线测定实验报告阴极极化曲线测定实验报告引言：阴极极化曲线测定实验是电化学领域中常用的实验方法之一。
通过测定阴极电流与电位之间的关系，可以了解阴极在不同电位下的电化学反应过程，从而研究电极的耐蚀性、活性等性质。
本实验旨在通过测定不同电位下的阴极电流，绘制阴极极化曲线，并分析实验结果。
实验原理：阴极极化曲线实验基于极化现象的原理。
在电化学反应中，当电极电位发生变化时，电极表面的反应速率也会发生变化，从而导致电流的变化。
在阴极极化曲线实验中，通过改变电位，观察阴极电流的变化，可以推断出阴极反应的特性。
实验步骤：1. 准备工作：将实验所需的电化学池装置搭建好，并保证电极表面的洁净。
2. 测定开路电位：将电化学池接通电源，记录下电极在不施加外加电压时的电位，即开路电位。
3. 测定极化曲线：通过改变电位，记录下不同电位下的阴极电流值。
可采用逐步增加或逐步减小电位的方法，确保测定的数据准确可靠。
4. 绘制阴极极化曲线：将测定得到的电位和阴极电流数据绘制成图表，得到阴极极化曲线。
实验结果：根据实验数据，绘制出了阴极极化曲线。
曲线呈现出一定的特征，根据曲线的形状和趋势，可以分析出阴极反应的性质。
例如，曲线的斜率越大，说明阴极反应速率越快；曲线的平缓区域表示阴极反应基本停止；曲线的峰值处表示阴极反应达到最大速率。
实验讨论：阴极极化曲线实验是研究电极反应的重要手段之一。
通过该实验可以了解电极的耐蚀性、活性以及电极反应的速率等性质。
实验结果对于材料的选择、腐蚀防护、电池设计等方面都具有重要意义。
然而，阴极极化曲线实验也存在一定的局限性。
首先，实验结果受到实验条件的影响，如温度、溶液浓度等。
其次，实验结果只能反映出阴极反应的整体性质，无法提供关于反应机理的详细信息。
因此，在实际应用中，还需要结合其他实验方法和理论模型，进一步研究电极反应过程。
结论：通过阴极极化曲线测定实验，我们成功地绘制出了阴极极化曲线，并通过曲线的形状和趋势分析了阴极反应的性质。
实验2 稳态恒流法阴极极化曲线的测量
实验二稳态恒流法阴极极化曲线的测量一、实验目的1.理解并掌握经典恒电流法测量稳态阴极极化曲线的基本原理和测量技术。
2.测定锌电极在碱性溶液中的阴极极化曲线。
3.熟知阴极极化曲线的应用二、实验原理恒电流法是控制电流密度使其依次恒定在不同的数值，同时测定相应的稳定电极电位值，然后把测得的一系列电流密度和电极电位绘成曲线，就是恒流稳态极化曲线。
在此情况下，电流密度是自变量，极化曲线表示表示电极电位和电流密度之间的函数关系：φ=f(i)。
在恒电流极化中，电流的恒定可用两种方法来实现：一种是恒电流仪，它通过电子线路的反馈作用自动调整，使电流维持稳定。
另一种是经典恒电流法，即利用高压直流电源串联一组高电阻来维持电流恒定。
本实验采用高压高阻法恒流。
由于电解池的阻抗远远小于外线路中串联的限流电阻，所以在测量过程中由于电极极化、钝化等原因引起电解池的阻抗变化或电路中接触点电阻的变化相对于限流电阻而言是微不足道的，因此，它引起的电流变化可以忽略不计，达到恒定电流的目的。
与控制电位法相比，控制电流法所用仪器简单，容易实现，所以应用较早。
但控制电流法只适用于测量单值函数的稳态极化曲线，即一个电流密度值对应于一个电极电位值。
一个电流密度对应几个电极电位值时必须采用控制电位法才能测得一条完整的极化曲线。
采用恒电流法测量极化曲线时，在每一个给定的电流密度下，读取相应的电极电位值。
但由于种种原因，在给定电流后，电流不能立即达到稳态，即电极电位还将随时间发生变化。
不同的电极体系，电位趋于稳定所需要的时间也不同。
那么，在实际测量时应该怎样来读取实验数据呢？大家知道，所谓稳态是相对于暂态而言的，绝对的稳态是不存在的，暂态与稳态的划分是以物理量变化是否显著为标准，这种划分也是相对的，因为其还与采用仪器的灵敏度及观察的时间长短有关。
所以，在实际测量中，往往电位接近稳定时（即1~3分钟内读数无大变化）就读取电位值，或者硬性规定时间间隔，给定电流后停一定时间（如3、5或10分钟）测取电位值。
极化曲线的测定
实验一极化曲线的测定一实验目的1.1掌握用“三电极”法测定金属沉积过程的电极电势。
1.2 通过对镍在玻碳电极上的沉积电势的测量加深理解过电位和极化曲线的概念。
1.3 了解控制电位法测量极化曲线的方法。
二实验原理2.1当把金属插入其盐溶液中时，金属表面上的正离子受到极性水分子的作用，有变成溶剂化离子进入溶液而将电子留在金属表面的倾向。
与此同时，溶液中的金属离子也有从溶液中沉积到金属表面的倾向。
当这种溶解与沉积达到平衡时，形成了双电层，在金属／溶液界面上建立起一个不变的电位差值，这个电位差值就是金属的平衡电位，E R表示。
当有电流通过电极时，电极电势偏离平衡电极电势，成为不可逆电极电势，用E IR表示；电极的电极电势偏离平衡电极电势的现象称为电极的极化。
通常把某一电流密度下的电势E R与E IR 之间的差值的绝对值称为超电势，即：η=│E IR－E R│。
影响超电势的因素很多，如电极材料，电极的表面状态，电流密度，温度，电解质的性质、浓度及溶液中的杂质等。
测定镍沉积超电势实际上就是测定电极在不同外电流下所对应的极化电极电势，以电流对电极电势作图I～E（阴极），所得曲线称为极化曲线。
2.2研究电极超电势通常采用三电极法，其装置如图示。
图1 三电极装置图辅助电极的作用是与研究电极构成回路，通过电流，借以改变研究电极的电势。
参比电极与研究电极组成电池，恒电位仪测定其电势差并显示以饱和甘汞电极为参比的研究电极的电极电势值。
2.3测量极化曲线有两种方法：控制电流法与控制电势法（也称恒电流法与恒电势法）。
控制电势法是通过改变研究电极的电极电势，然后测量一系列对应于某一电势下的电流值。
由于电极表面状态在未建立稳定状态前，电流会随时间改变，故一般测出的曲线为“暂态”极化曲线。
本实验采用控制电势法测量极化曲线：控制电极电势以较慢的速度连续改变，并测量对应该电势下的瞬时电流值，以瞬时电流对电极电势作图得极化曲线。
图2 阴极极化曲线三仪器与试剂LK98A微机电化学分析系统一台；甘汞电极一枝；铂电极一枝；玻碳电极一枝；100ml 烧杯3个，500ml烧杯1个；瓦特型镀镍液50ml；稀硝酸50ml；乙醇50ml；蒸馏水500ml。
阴极极化曲线
阴极极化曲线是用于描述电极的极化过程的一种图示方法。
它是通过对电压和电流的关系进行测量和分析，揭示电化学反应的机理和特征。
在电化学系统中，阴极是电化学反应的位置，它是电流的输出端。
当电化学反应进行时，阴极的电压会发生变化，这种变化被称为阴极极化。
是用电流密度和电压之间的关系描绘阴极极化过程的图形。
图中，电流密度是沿着X轴，电压是沿着Y轴。
可以提供许多有用的信息，可以用来分析电化学反应的特性和参数，比如活化能、扩散系数、反应机理、反应速率等。
它还可以用来评估电极表面的性能和稳定性，以及设计和优化电化学过程。
的形状和斜率取决于电化学系统中的许多因素，包括反应物和产物的浓度、反应速率、电解质浓度和性质、电极表面活性和形态等。
因此，可以被用来描述不同环境条件下的电极反应过程，如酸性、碱性和中性环境等。
的常见形式有三种：Tafel曲线、极限电流密度曲线和电流电位曲线。
Tafel曲线是许多电化学反应表现出来的典型曲线，它是用来描述电极氢化和氧化反应过程的。
这种曲线通常是呈线性的，其斜率可以用来计算电极的kinetic 参数，如反应速率系数和表观活化能等。
极限电流密度曲线是用于描述电极间电荷传递速率的，它可以用来衡量反应速率的极限和表征电极的过极反应。
此外，这种曲线还可以用来评估电极表面的催化性能和电极材料的稳定性。
电流电位曲线是用于测量电极的极化电压的，它可以反映电极极化的整个过程和性质，包括耗散、临界和热力学稳定性等。
在使用的过程中，我们需要注意以下几点：首先，我们需要选择一种合适的电化学系统和电极，并使其达到稳定状态。
此外，我们还需要控制好电压和电流的范围，以避免电解质的电解效应和电极的不可逆反应。
其次，我们需要准确地测量电流密度和电势，并通过对数据进行处理和分析，得出的参数和特征。
最后，我们需要根据的特点和参数来判断电极反应的机理和稳定性，并进行相应的改进和优化。
总之，是一种非常重要的测量和分析工具，它可以帮助我们更好地理解电化学反应的本质和特性，从而优化电化学系统和电极的设计和运用。
阴极极化曲线的测定(精)PPT课件
m1、m2——阴极和远阴极上镀层的质量。
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写在最后
成功的基础在于好的学习习惯
The foundation of success lies in good habits
17
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End 演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
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二 实验原理
工程学院电镀金刚石工具实验室
三 仪器与试剂
LK98A微机电化学分析系统 甘汞电极 铂电极 玻碳电极 瓦特型镀镍液50ml 稀硝酸50ml 乙醇50ml
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四 实验步骤
电极准备与连接 实验方法选择与参数设定 启动测试并保存数据
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四 实验步骤
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四 实验步骤
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五 实验数据处理
求镍在玻碳电极上的析出电位 求极化度
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实验二 镀液分散能力测定工程Biblioteka 院电镀金刚石工具实验室11
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一 实验目的
掌握用远近阴极法测定镀液的分散能力。 通过对镀镍液分散能力的测量加深理解 镀液分散能力的概念及影响分散能力的 因素。
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二 实验原理
分散能力 初次电流分布 远近阴极法 哈林槽尺寸及试验参数 分散能力计算
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二 实验原理
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三 仪器与试剂
LK98A微机电化学分析系统 甘汞电极 铂电极 玻碳电极 瓦特型镀镍液50ml 稀硝酸50ml 乙醇50ml
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四 实验步骤
电极准备与连接 实验方法选择与参数设定 启动测试并保存数据
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计算出远近阴极的增重，按（1）式计算分散能力
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五 实验数据处理
1 近阴极质 量，g 镀前 镀后 镀层质量m1 远阴极质 量，g 镀前 镀后 2 3
镀层质量m2
分散能力， 测试值 ％ 平均值
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四 实验步骤
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四 实验步骤
Байду номын сангаас
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五 实验数据处理
求镍在玻碳电极上的析出电位 求极化度
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实验二 镀液分散能力测定
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一 实验目的
掌握用远近阴极法测定镀液的分散能力。 通过对镀镍液分散能力的测量加深理解 镀液分散能力的概念及影响分散能力的 因素。
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二 实验原理
分散能力 初次电流分布 远近阴极法 哈林槽尺寸及试验参数 分散能力计算
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二 实验原理
图1 哈林槽
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二 实验原理
T K m1 K m1 m2 2 100%
（1 ）
m2
式中：T——镀液分散能力； K——远、近阴极到阳极的距离之比； m1、m2——阴极和远阴极上镀层的质量。
实验一 阴极极化曲线的测定
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一 实验目的
掌握用“三电极”法测定金属沉积过程 的电极电势 通过对镍在玻碳电极上的沉积电势的测 量加深理解过电位和极化曲线的概念 了解控制电位法测量极化曲线的方法。
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二 实验原理
平衡电位 电极的极化 影响超电势的因素 三电极法 控制电流法与控制电势法
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三 仪器与试剂
12V/50A直流稳压电源 哈林槽 150Ω 滑线变阻器 5A直流电表一个 镀镍液 稀盐酸
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四 实验步骤
在哈林槽中加入镀镍液，液面距槽口1cm 阴极试片经除油、酸洗、水洗、烘干后，称重，记下 质量； 把阳极放入哈林槽中，距离比K值选2，按图1接好线 路，开通稳压电源，阴极带电入槽，电流调到0.8A， 电镀时间15min； 取出阴极试片，水洗干净、烘干后，称重，记下质量；