实验09阴极极化曲线测定65839
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。
极化曲线测定实验报告
极化曲线测定实验报告实验目的：1. 了解极化现象的基本原理；2. 学会使用电位-电流（极化）曲线进行电极的极化特性测定；3. 掌握不同电位下的极化电流的测定方法；4. 确定电极极化的过电位。
实验仪器：1. 极化曲线测定装置2. 电源3. 电位计4. 电流计5. 电阻箱6. 试样电极实验原理：当一个电化学电池在工作时，如果将工作电极的电位进行变化，会引起极化现象。
极化现象产生的原因是工作电极上电子转移反应的速率受到了限制，从而导致了整个反应速率的下降。
极化曲线实验可以通过测量电流与电位之间的关系，来推断电化学电池的反应机理和动力学参数。
实验步骤：1. 将试样电极插入极化曲线测定装置中的电极槽中；2. 连接电源、电位计、电流计和电阻箱，组成电路；3. 打开电源，调整电压，并记录不同电位下的电流值；4. 根据测得的数据绘制极化曲线。
实验结果及讨论：根据实验测得的数据，我们可以绘制出试样电极在不同电位下的极化曲线。
通常极化曲线图呈现出一个曲线，在某一电位附近极化电流达到峰值，然后随着电位的进一步增加而逐渐减小。
这个峰值电位即为电极的极化过电位。
通过极化曲线，我们可以得到一些有关试样电极的信息。
例如，当电位接近峰值电位时，电极上的电子转移反应受到限制，电极表面可能会形成一层非电活性的物质膜。
此时，电极上的电流主要通过扩散过程来传递。
当电位进一步增加时，电子转移反应的限制逐渐解除，电流通过电活性物质的表面反应来转移。
根据极化曲线还可以计算电极的极化电阻、极化电流密度等参数。
实验结果的准确性受到多种因素的影响，如实验操作的精确性、试样电极的质量等。
在进行实验时应尽量控制这些因素，提高实验结果的准确性。
结论：通过极化曲线测定实验，我们可以了解电极的极化特性和极化过电位，并可以推断电极的反应机理和动力学参数。
该实验方法可以在电化学过程研究和电化学工程中提供有价值的信息。
极化曲线的测定
极化曲线的测定极化曲线的测定⼀、实验⽬的掌握恒电位测定极化曲线的⽅法，测定碳钢（圆型钢筋）在碱性溶液中的恒电位阳极极化曲线及其极化电位。
⼆、实验原理实际的电化学过程并不是在热⼒学可逆条件下进⾏的。
在电流通过电极时，电极电位会偏离其平衡值，这种现象称为极化。
在外电流的作⽤下，阴极电位会偏离其平衡位置向负的⽅向移动，称为阴极极化；⽽阳极电位会偏离其平衡位置向正的⽅向移动，称为阳极极化。
在电化学研究中，常常测定极化曲线，即电极电位与电流密度的关系。
铁在硫酸溶液中典型的阳极极化曲线如图23.1所⽰，该曲线分为四个区域：电流密度i 阳极电位φ+图23.1 阳极极化曲线1．从点a 到点b 的电位范围称⾦属活化区。
此区域内的ab 线段是⾦属的正常阳极溶解，以铁电极为例，此时铁以⼆价形式进⼊溶液，即Fe → Fe 2+ + 2e-。
a 点即为⾦属的⾃然腐蚀电位。
2．从b 点到c 点称为钝化过渡区。
bc 线是由活化态到钝化态的转变过程，b 点所对应的电位称为致钝电位，其对应的电流密度ib 称为致钝电流密度，此时Fe 2+离⼦与溶液中的-24SO 离⼦形成4FeSO 沉淀层，阻碍了阳极反应进⾏，导致电流密度开始下降。
由于+H 不容易到达4FeSO 沉淀层的内部，因此铁表⾯的pH 逐步增⼤。
3．从c 点到d 点的电位范围称为钝化区。
由于⾦属表⾯状态发⽣变化，阳极溶解过程的过电位升⾼，⾦属的溶解速率急剧下降。
在此区域内的电流密度很⼩，基本上不随电位的变化⽽改变。
此时的电流密度称为维持钝化电流密度i m 。
对铁电极⽽⾔，此时32O Fe 在铁表⾯⽣成，形成致密的氧化膜，极⼤地阻碍了铁的溶解，出现钝化现象。
4.de 段的电位范围称为过钝化区。
在此区阳极电流密度⼜重新随电位增⼤⽽增⼤，⾦属的溶解速度⼜开始增⼤，这种在⼀定电位下使钝化了的⾦属⼜重新溶解的现象叫做过钝化。
电流密度增⼤的原因可能是产⽣了⾼价离⼦（如，铁以⾼价转⼊溶液），或者达到了氧的析出电位，析出氧⽓。
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。
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。
极化曲线的测定与分析
极化曲线的测定与分析极化曲线是指在电化学反应中，电极电势随着电流密度的变化而发生的变化规律，是研究电极反应动力学和电化学测量的基础。
极化曲线的测定和分析是电化学实验中的一项重要内容。
测定方法1. 构建电化学池：将工作电极和参比电极用电极线连接起来，并将它们放置在电解液中，形成电化学池。
2. 测量参比电极的电位：使用电位计对参比电极进行电位测量，并将参比电极作为电位的基准来测量工作电极的电势差。
3. 测量工作电极的电势差：在电极上施加一个小的电压，然后通过电位计测量电极上的电势差，以确定电势差和电流密度之间的关系。
在测量中应尽量控制电极的电流密度，因为过大的电流密度会使电极受到极化和电化学反应速率增加，导致实验结果出现误差。
4. 计算电极反应的动力学参数：在测定的极化曲线中，可以根据电极电势的变化来计算电极反应的动力学参数，如电极动力学参数、反应速率常数等。
这些参数对于优化电化学反应条件、设计电化学反应器和研究电化学反应机理都有重要的实际应用。
分析方法1. 极化曲线分析法：将极化曲线按照电势和电流密度的变化趋势进行分析，可判断电极反应的状态，包括电极未极化状态、极化状态和过极化状态。
在极化状态下，电极电势始终低于理论电势，电极表面存在大量的无法逆反应的电荷，电极反应速率与电流密度成非线性关系。
2. 填充曲线分析法：在填充曲线中，电极电位随着电流密度的增加而上升，然后在某一电流密度上达到峰值，再随着电流密度的增加而下降。
通过分析填充曲线，可以确定电极反应的动力学参数，如电极氧化还原反应的标准电位、反应速率常数、传递系数等。
3. 动力学分析法：动力学分析法是通过测量电极电势与时间的变化来研究电极反应的速率和机制。
在实验中，通过改变反应物浓度、电极的表面积和温度等条件，探究电极反应速率的变化规律，确定电极反应的反应级数、反应速率常数和反应机理等。
阴极极化曲线测定实验报告
阴极极化曲线测定实验报告实验目的本实验旨在通过阴极极化曲线测定的方法，研究金属在不同电位下的电化学行为，并探索阴极极化曲线在材料表征中的应用。
实验原理阴极极化曲线是一种描述金属在电解质溶液中的电化学行为的曲线。
通过在恒定电流下改变电位，可以得到一条曲线，称为阴极极化曲线。
该曲线通常包括三个区域：Tafel区、过渡区和析气区。
Tafel区是曲线的起点，对应着金属表面的电化学反应速率受到电势控制的过程。
在该区域，电流随电位的变化呈线性关系。
过渡区是在Tafel区和析气区之间的区域，此时电流密度增加，但电位变化较小。
析气区是曲线的终点，电流密度随电位的变化呈非线性关系，电位继续增加但电流密度不再增加。
阴极极化曲线可以提供有关金属电化学反应动力学和电极过程的信息。
通过分析曲线的斜率和形态，可以了解金属在特定电位下的电极反应速率、电子传递速率和电化学反应机制。
实验步骤1.准备实验材料：金属试样、电解质溶液、参比电极等。
2.清洗金属试样：使用去离子水和乙醇等溶剂，将金属试样表面的杂质彻底清洗干净。
3.准备电解质溶液：根据实验要求配制合适的电解质溶液，确保其浓度和pH值符合要求。
4.搭建实验电化学池：将准备好的电解质溶液倒入电化学池中，将金属试样和参比电极分别插入池中，并连接电位计和电流计等仪器设备。
5.开始实验：通过改变电位，记录不同电位下的电流密度，并根据测量数据绘制阴极极化曲线。
6.数据处理：根据阴极极化曲线的斜率和形态，分析金属试样在不同电位下的电化学行为，如电极反应速率、电子传递速率等。
7.结果分析：根据实验结果，对金属试样的电化学性能进行评估，并与理论预期进行比较和讨论。
实验结果与讨论根据测得的阴极极化曲线，我们可以得到金属试样在不同电位下的电流密度随电位的变化关系。
通过分析曲线的斜率和形态，我们可以得到以下结论： 1. 在Tafel区，金属试样表面的电化学反应速率受到电势控制，电流密度随电位的变化呈线性关系。
测定极化曲线实验报告
测定极化曲线实验报告测定极化曲线实验报告引言：极化曲线实验是电化学实验中常用的一种方法，用于研究电极在不同电位下的电化学行为。
本实验旨在通过测定极化曲线，了解电极的极化过程以及电极材料的电化学特性。
实验目的：1. 掌握极化曲线实验的基本原理和操作方法；2. 了解电极的极化过程及其对电化学反应的影响；3. 分析电极材料的电化学特性。
实验仪器和试剂：1. 电化学工作站；2. 三电极系统：参比电极、工作电极和计数电极；3. 电位计；4. 恒流源；5. 高纯度的电解质溶液。
实验步骤：1. 准备工作：a. 检查实验仪器的连接情况，确保电路正常；b. 准备好所需的电解质溶液。
2. 构建电化学系统：a. 将参比电极、工作电极和计数电极按照要求连接到电化学工作站上；b. 将电解质溶液注入电化学池中。
3. 测定极化曲线：a. 将电位计连接到工作电极上，记录初始电位；b. 开始实验后，通过恒流源施加一定的电流；c. 同时，记录工作电极的电位变化，并随时记录时间。
4. 数据处理：a. 将实验数据整理成电位-时间曲线；b. 分析极化曲线的特点，如极化电流密度、极化电阻等。
实验结果与讨论：通过测定极化曲线，我们得到了一组实验数据。
在实验过程中，我们发现随着施加电流的增加，工作电极的电位逐渐降低。
这表明工作电极在极化过程中发生了电位下降的现象。
根据极化曲线的特点，我们可以进一步分析电极的电化学特性。
例如，极化电流密度可以反映电极表面的活性，较高的极化电流密度意味着电极表面的活性更高，反之亦然。
此外，极化电阻也是一个重要的参数，它可以反映电极与电解质之间的电子传递速率。
较小的极化电阻意味着电极与电解质之间的电子传递速率更快。
通过对实验结果的分析，我们可以得出一些结论。
首先，电极的极化过程是一个动态过程，电位的变化会导致电极表面电化学反应的变化。
其次，电极材料的电化学特性对极化曲线有着重要的影响。
不同的电极材料会导致不同的极化曲线特征。
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一、实验目的
二、实验原理
三、药品仪器
四、实验步骤
五、实验记录
六、数据处理
七、结果分析与讨论
八、注意事项
九、思考题
一、实验目的
1.测定铜电极在镀锌溶液中的阴极极化 曲线； 2.了解络合剂、添加剂对阴极极化的影 响；
二、实验原理
在有电流通过电极时，电极电势偏离可逆 平衡电位，阴极的电势表现得比可逆电极的电 势更负一些，这种现象称为阴极极化。阴极极 化曲线是指电流密度与阴极电势之间的关系曲 线。
注意：
（1）判明光标移动方向与电动势值大小的关系；
（2）测量过程中，必须经常调整电动势值，保持光标最接 近零；
（3）读取电动势时，光标可能还会缓慢地朝一个方向移动 或左右摆动，只记下8min时的电动势值即可。
6.改变输出电流、测定电动势
（1）5mA的电动势测定完后，按第4-5步骤依次测定电 流输出值为10mA、15mA、20mA、25mA时的电动势， 电流输出值确定后按下秒表，4min后读取电动势值；
（2）依次调节工作电流调节“中”、“细”、 “微”键盘，使检流计光标最接近为零。
4.确定输出电流
调标准后，调节直流标准电压电流发生器，使输出 电流为5mA，对铜片进行电镀。
注意：直流标准电压电流发生器的“极性”转换开关 置于“+”处（红色为正极）；“输出”转换开关置于 “准备”处；“量程”转换开关置于“100mA”处。
②用剪刀剪下锌片、铜片（0.5×5cm），并 用砂纸把要电镀的地方磨亮（双面）；
③一只Ｈ管装入饱和KCl溶液，另一只Ｈ管装 入Ⅰ号镀液，并按流密 稳压 源
直流 复射 式检 流计
电计 标准 未知1 未知2
甘 汞 2.2V 3.3V 电 极
铜片 盐桥 锌片
UJ25型直流高电势电位差计
四种镀液成份：
Ⅰ、0.38MZnCl2+4.8MNH4Cl+0.21M氨三乙酸+2g/l硫脲+2g/l聚
乙三醇
Ⅱ、0.38MZnCl2+4.8MNH4Cl+2g/l硫脲+2g/l聚乙三醇 Ⅲ、0.38MZnCl2+4.8MNH4Cl+0.21M氨三乙酸 Ⅳ、0.38MZnCl2+4.8MNH4Cl
（2）插上YJ42型精密稳压源的插头，打开电源开关； （3）插上AC15直流复射式检流计的插头，电源转换开 关应置于“×1”处，调节“零点调节”旋钮，使标度 尺上的光标处于零位。
3.检流计调零
在测定电动势之前，必须先进行调标准，即 进行工作电流调节。
（1）电位差计左下角的测量转换开关置于“N” 处，按下“粗”的按钮，调节工作电流“粗”键 盘，使检流计光标最接近为零。
金属离子从液相转变为固相，使体系自由能 降低，在新相形成的同时要建立新的界面，又使 体系自由能升高，所以体系能量的变化应是这两 部分能量之和。
从所需要的表面能量来考虑，小晶体比大晶体 具有更高的表面能。阴极极化越大，过电位越大， 能够提供更多的表面能，所以晶核生成的速度越 大。
因此在电镀中，往往通过增大阴极极化来提高 电镀的质量。但是，如果单纯增大电流密度以造 成较大的浓差极化，则常常形成疏松的镀层，因 而在电镀生产中，大都在镀液中加入各种络合剂、 添加剂，以减小电极反应速度，增加电化学极化。
五、实验记录
三、药品仪器
1.UJ25型直流高电势电位差计； 2.YJ42型精密稳压源； 3.AC15直流复射式检流计； 4.YJ87型直流标准电流电压发生器； 5.标准电池； 6.饱和甘汞电极； 7.H管、盐桥、铜片、锌片、剪刀、小刀、直尺、砂纸、烧杯等； 8.饱和KCl溶液； 9.镀液（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号）。
（2）发生器“输出”转换开关置于“准备”处，然后测 定电动势值，即电流为0mA时的电动势值。
（3）测量结束，取出铜片用蒸馏水清洗，量取铜片电镀 面积（长×宽×2）；
（4）把Ｈ管中的镀液倒掉，用蒸馏水清洗干净，然后装 入Ⅱ号镀液；
（5）测定完Ⅱ号镀液后，再依上法测定Ⅲ、Ⅳ号镀液；
（6）实验结束，清洗复原。最后观察四种镀液所镀铜片 的质量。
本实验是通过在含不同成份的镀锌溶液中 被电镀的铜电极的阴极极化曲线的测定，来研 究络合剂、添加剂对阴极极化的作用。
电镀是一种电解加工工艺，所加工的物体为 阴极，电解质中的金属离子电沉积在物体表面， 这是一个电结晶的过程。当晶核的生成速度大于 晶核的成长速度时，镀层就细致紧密，因此晶核 的生成速度是决定镀层质量的重要因素。
直流标准 电流电压
发生器
饱和KCl溶液 镀液
2.温度补偿校正
（1）温度补偿校正，按以下计算公式进行；
E tE 2 00 .000 (t 0 2) 4 00 0 .06 00(t0 2 0 )2 0 095
式中：E20为标准电池20℃时的电动势，单位为V（厂家提供，已 标在标准电池上）；t为当时实验室的气温。
说明：
（1）NH4Cl：主要起导电作用，以改善电解液的 分散能力。氨还可以与氨三乙酸共同与锌络合形 成更为稳定的络离子。
（2）氨三乙酸：络合剂，与锌离子形成络合离子。
（3）硫脲：添加剂，在电镀过程中，电解产生的 活性S2-离子在电极表面与金属形成表面络合物， 阻碍电极反应。
（4）聚乙三醇：添加剂，是非离子型表面活性物 质，强烈地吸附在电极表面，阻碍电极反应。
插上发生器插头，把“电源”转换开关置于“通” 处，再把“输出”转换开关置于“通”处，然后按下 秒表开始计时，边电镀边调电动势，8min后读取电动 势值。
5.测定电动势
测定电动势时，先把测量转换开关置于“X”，按下“粗” 的按钮，依次从大到小调节测定电动势的六个键盘使光标最 接近零（主要调节第1、2、3键盘），接着按下“细”的按 钮。依次从大到小调节测定电动势的六个键盘使光标最接近 零（主要调节第4、5、6键盘）。
1.UJ25型直流高电势电位差计
2.YJ42型精密稳压源
3.AC15直流复射式检流计
4.YJ87型直流标准电流电压发生器
四、实验步骤
组装实验装置
温度补偿校正
确定输出电流
检流计调零
测定电动势
改变输出电流 测定电动势
1.组装实验装置
①YJ42型精密稳压源上的红色接线柱为正极， 转换开关置于“2V”处；