實(shí)驗(yàn)八十線性電位法測(cè)定鎳在硫酸溶液中的鈍化行為ppt課件

1、實(shí)驗(yàn)八十實(shí)驗(yàn)八十 線性電位掃描法測(cè)定鎳在硫酸線性電位掃描法測(cè)定鎳在硫酸溶液中的鈍化行為溶液中的鈍化行為主講教師：劉文萍吉首大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)八十 線性電位掃描法測(cè)定鎳在硫酸溶液中的鈍化行為1、什么是極化？什么是極化曲線？陽(yáng)極極化電極電勢(shì)如何變化？陰極極化電極電勢(shì)又如何變化？2、什么是金屬的鈍化？3、金屬為什么會(huì)由活化形狀轉(zhuǎn)變?yōu)殁g化形狀？4、影響金屬鈍化過(guò)程的要素有哪些？5、陽(yáng)極極化曲線為什么要用恒電位法而不能用恒電流法？6、在恒電位法測(cè)定極化曲線時(shí)，何謂靜態(tài)法？何謂動(dòng)態(tài)法？7、在陽(yáng)極極化曲線丈量線路中，參比電極和輔助電極各起什么作用？8、如何測(cè)定鎳在硫酸溶液中的陽(yáng)極極化曲線？預(yù)習(xí)提問(wèn)1了

2、解金屬鈍化行為的原理和丈量方法；2掌握用線性電位掃描法測(cè)定鎳在硫酸溶液中的陽(yáng)極極化曲線和鈍化行為；3測(cè)定C1-濃度對(duì)Ni鈍化的影響。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?、?shí)驗(yàn)原理1 1、金屬的鈍化、金屬的鈍化金屬處于陽(yáng)極過(guò)程時(shí)會(huì)發(fā)生電化學(xué)溶解，其反響式為： M Mn+ + ne- 在金屬的陽(yáng)極溶解過(guò)程中，其電極電勢(shì)必需大于其熱力學(xué)電勢(shì)，電極過(guò)程才干發(fā)生。這種電極電勢(shì)偏離其熱力學(xué)電勢(shì)的行為稱為極化。當(dāng)陽(yáng)極極化不大時(shí)，陽(yáng)極過(guò)程的速率(即溶解電流密度)隨著電勢(shì)變正而逐漸增大，這是金屬的正常溶解。但當(dāng)電極電勢(shì)正到某一數(shù)值時(shí)，其溶解速率到達(dá)最大，而后，陽(yáng)極溶解速率隨著電勢(shì)變正，反而大幅度降低，這種景象稱為金屬的鈍化。金屬鈍化

3、普通可分為：化學(xué)鈍化和電化學(xué)鈍化。 二、實(shí)驗(yàn)原理1、金屬的鈍化 金屬之所以由活化形狀轉(zhuǎn)變?yōu)殁g化形狀，目前對(duì)此問(wèn)題有著不同看法金屬之所以由活化形狀轉(zhuǎn)變?yōu)殁g化形狀，目前對(duì)此問(wèn)題有著不同看法:1氧化膜實(shí)際氧化膜實(shí)際:在鈍化形狀下，溶解速度的猛烈下降，是由于在金屬外表上構(gòu)在鈍化形狀下，溶解速度的猛烈下降，是由于在金屬外表上構(gòu)成了具有維護(hù)性的致密氧化物膜的緣故。成了具有維護(hù)性的致密氧化物膜的緣故。2吸附實(shí)際吸附實(shí)際:這是由于外表吸附了氧，構(gòu)成氧吸附層或含氧化物吸附層，因此這是由于外表吸附了氧，構(gòu)成氧吸附層或含氧化物吸附層，因此抑制了腐蝕的進(jìn)展。抑制了腐蝕的進(jìn)展。3延續(xù)模型實(shí)際延續(xù)模型實(shí)際:開場(chǎng)是氧的吸附

4、，隨后金屬?gòu)幕走w移至氧吸附膜中，然后開場(chǎng)是氧的吸附，隨后金屬?gòu)幕走w移至氧吸附膜中，然后開展為無(wú)定形的金屬開展為無(wú)定形的金屬-氧基構(gòu)造。氧基構(gòu)造。 各種金屬在不同介質(zhì)或一樣介質(zhì)中的鈍化緣由不盡一樣，因此很難簡(jiǎn)單地用單各種金屬在不同介質(zhì)或一樣介質(zhì)中的鈍化緣由不盡一樣，因此很難簡(jiǎn)單地用單一實(shí)際予以概括。一實(shí)際予以概括。二、實(shí)驗(yàn)原理2、影響金屬鈍化過(guò)程的幾個(gè)要素1溶液的組成 溶液中存在的H+、鹵素離子以及某些具有氧化性的陰離子對(duì)金屬鈍化景象起著顯著的影響。在中性溶液中，金屬普通是比較容易鈍化的；而在酸性或某些堿性溶液中要困難得多。 2金屬的化學(xué)組成和構(gòu)造 各種純金屬的鈍化才干均不一樣，以Fe、Ni

5、、Cr種金屬為例，易鈍化的順序CrNiFe。 3外界要素 當(dāng)溫度升高或加劇攪拌，都可以推遲或防止鈍化過(guò)程的發(fā)生。這顯然是與離子的分散有關(guān)。在進(jìn)展丈量前，對(duì)研討電極活化處置的方式及其程度也將影響金屬的鈍化過(guò)程。二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理3、研討金屬鈍化的方法、研討金屬鈍化的方法 電化學(xué)研討金屬鈍化通常有兩種方法：恒電流法和恒電勢(shì)電化學(xué)研討金屬鈍化通常有兩種方法：恒電流法和恒電勢(shì)法。由于恒電勢(shì)法能測(cè)得完好的陽(yáng)極極化曲線，因此，在金屬法。由于恒電勢(shì)法能測(cè)得完好的陽(yáng)極極化曲線，因此，在金屬鈍化研討中比恒電流法更能反映電極的實(shí)踐過(guò)程。用恒電勢(shì)法鈍化研討中比恒電流法更能反映電極的實(shí)踐過(guò)程。用恒電勢(shì)法丈量金屬

6、鈍化可有以下兩種方法。丈量金屬鈍化可有以下兩種方法。1靜態(tài)法靜態(tài)法 將研討電極的電勢(shì)恒定在某一數(shù)值，同時(shí)丈量相應(yīng)極化情將研討電極的電勢(shì)恒定在某一數(shù)值，同時(shí)丈量相應(yīng)極化情況下到達(dá)穩(wěn)定后的電流。況下到達(dá)穩(wěn)定后的電流。 2動(dòng)態(tài)法動(dòng)態(tài)法 將研討電極的電勢(shì)隨時(shí)間線性延續(xù)地變化，同時(shí)記錄隨電將研討電極的電勢(shì)隨時(shí)間線性延續(xù)地變化，同時(shí)記錄隨電勢(shì)改動(dòng)而變化的瞬時(shí)電流，就可得完好的極化曲線圖。勢(shì)改動(dòng)而變化的瞬時(shí)電流，就可得完好的極化曲線圖。 雖然靜態(tài)法的丈量結(jié)果較接近靜態(tài)值，但丈量時(shí)間太長(zhǎng)，所雖然靜態(tài)法的丈量結(jié)果較接近靜態(tài)值，但丈量時(shí)間太長(zhǎng)，所以，在實(shí)踐任務(wù)中常采用動(dòng)態(tài)法來(lái)丈量。本實(shí)驗(yàn)亦采用動(dòng)態(tài)法。以，在實(shí)踐任

7、務(wù)中常采用動(dòng)態(tài)法來(lái)丈量。本實(shí)驗(yàn)亦采用動(dòng)態(tài)法。 二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理4、金屬的鈍化曲線、金屬的鈍化曲線ic 一臨界鈍化電流一臨界鈍化電流Ec 一臨界鈍化電位一臨界鈍化電位ip 一穩(wěn)定鈍化電流一穩(wěn)定鈍化電流AB一活性溶解區(qū)一活性溶解區(qū)BC一過(guò)渡鈍化區(qū)一過(guò)渡鈍化區(qū)CD一穩(wěn)定鈍化區(qū)一穩(wěn)定鈍化區(qū)DE一過(guò)鈍化區(qū)一過(guò)鈍化區(qū)三、儀器與試劑三、儀器與試劑 1儀器 2試劑CHI電化學(xué)分析儀(包括計(jì)算機(jī)) 1臺(tái)研討電極(直徑為0.5cm的Ni圓盤電極) 1支飽和甘汞電極0.1molL-l H2SO4作鹽橋) 1支輔助電極 (Pt絲電極) 1支三電極電解池 1個(gè)金相砂紙(02和06 )0.1 molL-lH2SO

8、4溶液，1molL-l KCl溶液，蒸餾水。四、實(shí)驗(yàn)步驟 本實(shí)驗(yàn)用線性電勢(shì)掃描本實(shí)驗(yàn)用線性電勢(shì)掃描法分別丈量法分別丈量Ni在在0.1 molL-l H2SO4、0.1 molL-l H2SO4+0.01 molL-l KCl、0.1 molL-l H2SO4+0.04 molL-l KCl和和0.1 molL-l H2SO4+0.1 molL-l KCl在在溶液中的陽(yáng)極極化曲線。溶液中的陽(yáng)極極化曲線。討論氯離子濃度、溶液pH值，掃描速率對(duì)Ni電極鈍化的影響。實(shí)驗(yàn)終了，清洗電極、電解池，將儀器恢復(fù)原位，桌面擦干凈。影響因素影響因素電解質(zhì)溶液組成電解質(zhì)溶液組成掃描速度掃描速度1、重現(xiàn)性、重現(xiàn)性(3

9、次）次）0.1 molL-l H2SO4 30mL0.01V/s2、溫度、溫度400.1 molL-l H2SO4 30mL0.01V/s3、掃描速度、掃描速度0.1 molL-l H2SO4 30mL0.1V/s0.1 molL-l H2SO4 30mL1.0V/s4、酸的濃度、酸的濃度0.1 molL-l H2SO4 30mL1 molL-l H2SO4 5mL0.01V/s0.1 molL-l H2SO4 30mL1 molL-l H2SO4 10mL0.01V/s5、Cl-濃度濃度0.1 molL-l H2SO4 30mL1molL-l KCl 0.1mL0.01V/s0.1 molL

10、-l H2SO4 30mL1molL-l KCl 0.2mL0.01V/s0.1 molL-l H2SO4 30mL1molL-l KCl 0.5mL0.01V/s測(cè)定不同條件下鎳的鈍化曲線，分析各要素對(duì)鎳鈍化的影響測(cè)定不同條件下鎳的鈍化曲線，分析各要素對(duì)鎳鈍化的影響五、本卷須知1每次丈量前任務(wù)電極必需用金相砂紙打磨和清洗干凈。2本實(shí)驗(yàn)中當(dāng)KCl濃度0.02 molL-l時(shí)，鈍化電流會(huì)明顯增大，而穩(wěn)定鈍化區(qū)間(CD段)會(huì)減小，此時(shí)的過(guò)鈍化電流(DE段)也會(huì)明顯增大，為了防止損傷任務(wù)電極，一旦當(dāng)DE段的電流到達(dá)3-4mA時(shí)應(yīng)及時(shí)停頓實(shí)驗(yàn)，此時(shí)只需點(diǎn)擊工具欄中的停頓鍵“即可。3在電化學(xué)丈量實(shí)驗(yàn)中，

11、常用電流密度替代電流，由于電流密度的大小就是電極反響的速率。同時(shí)實(shí)驗(yàn)圖中電位軸上應(yīng)標(biāo)明是相對(duì)于何種參比電極。六、數(shù)據(jù)記錄和處置室溫:_氣壓：_ 分別在極化曲線圖上找出分別在極化曲線圖上找出E E鈍、鈍、i i鈍及鈍化區(qū)間，并鈍及鈍化區(qū)間，并將數(shù)據(jù)記錄到表中。將數(shù)據(jù)記錄到表中。溶液溶液組成組成開路開路電位電位（V）初始初始電位電位（V）鈍化電鈍化電位位E鈍鈍 / V鈍化電鈍化電流流i鈍鈍 / mA鈍化穩(wěn)定鈍化穩(wěn)定區(qū)間（區(qū)間（CD）鈍化穩(wěn)定區(qū)鈍化穩(wěn)定區(qū)電流電流i鈍鈍 / mA 比較不同條件下的鈍化曲線，并討論所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果及比較不同條件下的鈍化曲線，并討論所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果及曲線的意義。曲線的意義。七、思索題七、思索題1在丈量前，為什么電極在進(jìn)展打磨后，還需進(jìn)陰極極化處置?2假設(shè)掃描速率改動(dòng)，測(cè)得的E鈍和i鈍有無(wú)變化?為什么?3當(dāng)溶液pH發(fā)生改動(dòng)時(shí)，Ni電極的鈍化行為有無(wú)變化?4在陽(yáng)極極化曲線丈量線路中，參比電極和輔助電極各起什么作用？1陽(yáng)極上由于極化使電極電勢(shì)變大， 陰極上由于極化使電極電勢(shì)變小。2對(duì)電解池，電解時(shí)電流密度愈大，分解電壓愈大，耗費(fèi)的能量也愈多；對(duì)原電池，放電時(shí)電流密度愈大，原電池的電動(dòng)勢(shì)愈小，所能做的電功也愈小。3電流密度為零時(shí)，無(wú)論是電解池還是原電池，其兩極的電極電勢(shì)差與可逆電池電動(dòng)勢(shì)相等。陰陰，可逆陰，析出陽(yáng)陽(yáng)，可逆陽(yáng)，析出八、補(bǔ)充