恒電位法測定極化曲線

恒電位法測定極化曲線一、實驗?zāi)康?掌握穩(wěn)態(tài)恒電位法測定金屬極化曲線的基本原理和測試方法。.了解極化曲線的意義和應(yīng)用。.掌握恒電位儀的使用方法。二、實驗原理1、極化現(xiàn)象與極化曲線為了探索電極過程機理及影響電極過程的各種因素，必須對電極過程進行研究，其中極化曲線的測定是重要方法之一。我們知道在研究可逆電池的電動勢和電池反應(yīng)時，電極上幾乎沒有電流通過，每個電極反應(yīng)都是在接近于平衡狀態(tài)下進行的，因此電極反應(yīng)是可逆的。但當有電流明顯地通過電池時，電極的平衡狀態(tài)被破壞，電極電勢偏離平衡值，電極反應(yīng)處于不可逆狀態(tài)，而且隨著電極上電流密度的增加，電極反應(yīng)的不可逆程度也隨之增大。由于電流通過電極而導(dǎo)致電極電勢偏離平衡值的現(xiàn)象稱為電極的極化，描述電流密度與電極電勢之間關(guān)系的曲線稱作極化曲線，如圖13-1所示。圖13-1極化曲線B:活性溶解區(qū)； B:臨界鈍化點B-C：過渡鈍化區(qū)； C-D:穩(wěn)定鈍化區(qū)D-E:超（過）鈍化區(qū)金屬的陽極過程是指金屬作為陽極時在一定的外電勢下發(fā)生的陽極溶解過程，如下式所示：tM n++ne此過程只有在電極電勢正于其熱力學(xué)電勢時才能發(fā)生。陽極的溶解速度隨電位變正而逐漸增大，這是正常的陽極溶出，但當陽極電勢正到某一數(shù)值時，其溶解速度達到最大值，此后陽極溶解速度隨電勢變正反而大幅度降低，這種現(xiàn)象稱為金屬的鈍化現(xiàn)象。圖13-1中曲線表明，從A點開始，隨著電位向正方向移動，電流密度也隨之增加，電勢超過B點后，電流密度隨電勢增加迅速減至最小，這是因為在金屬表面生產(chǎn)了一層電阻高，耐腐蝕的鈍化膜。B點對應(yīng)的電勢稱為臨界鈍化電勢，對應(yīng)的電流稱為臨界鈍化電流。電勢到達。點以后，隨著電勢的繼續(xù)增加，電流卻保持在一個基本不變的很小的數(shù)值上，該電流稱為維鈍電流，直到電勢升到D點，電流才有隨著電勢的上升而增大，表示陽極又發(fā)生了氧化過程，可能是高價金屬離子產(chǎn)生也可能是水分子放電析出氧氣，DE段稱為過鈍化區(qū)。恒電位儀一臺 飽和甘汞電極1支 碳鋼電極1支鉑電極1支三室電解槽1只（見圖13-2） 鹽橋（飽和氯化鉀溶液）試劑瓶2個（一個放飽和KCl，一個放3%NaCl）鐵夾1200#金相砂紙 棉球2moll-1（NH4）2CO3溶液 0.5mol-L-iH2so4溶液丙酮（AR）無水乙醇丙酮（AR）I 3圖13-2三室電解槽1.研究電極；2.參比電極;3.輔助電極.溶液的配制（1）打開分析天平開關(guān)；（2）打開天平側(cè)門；（3）將稱量紙放入天平托盤上；（4）關(guān)閉天平側(cè)門；（5）點擊置零鍵置零；（6）打開天平側(cè)門；（7）用藥匙取氯化鈉；（8）將氯化鈉粉末放于稱量紙上，稱量0.0293g氯化鈉；（9）關(guān)閉天平側(cè)門；（10）打開天平側(cè)門；（11）將稱量好的氯化鈉樣品放入100mL燒杯中；（12）向燒杯中加入少量0.05M硫酸溶液，溶解氯化鈉;（13）用玻璃棒攪拌溶解;（14）將玻璃棒放于50mL容量瓶（1號容量瓶）瓶口；（15）將燒杯中的溶液沿玻璃棒倒入容量瓶中；（16）用適量硫酸溶液潤洗燒杯；（17）將玻璃棒放于1號容量瓶口；（18）將燒杯中的硫酸溶液用玻璃棒引流，倒入容E瓶中（19）將0.05M硫酸溶液倒入燒杯中；（20）將玻璃棒放入1號容量瓶口處；（21）將燒杯中的硫酸溶液用玻璃棒引流倒入1號容量瓶中；（22）蓋上容量瓶蓋子，定容，搖勻；（23）蓋上2號容量瓶蓋子，按上述操作定容。搖勻；（24）向燒杯中倒入三乙醇胺溶液；（25）將0.5mL吸量管放于裝有乙醇胺溶液的燒杯處；（26）擠壓洗耳球；（27）將洗耳球放于吸量管口處；（28）移除洗耳球；（29）調(diào)整液面高度至0.5mL（30）將溶液倒入3號容量瓶中；（31）移除吸量管；（32）將0.05M硫酸溶液倒入干凈的燒杯中；（33）將干凈的玻璃棒放入3號容瓶口處；（34）將燒杯中的硫酸溶液用玻璃棒引流，倒入3號；（35）蓋上3號容量瓶蓋子，定容，搖勻；（36）蓋上4號容量瓶蓋子，按上述操作定容，搖勻；（37）關(guān)閉天平側(cè)門；（38）關(guān)閉分析天平開關(guān)。.鎳的陽極曲線影響因素研究（1）將鎳電極在金相砂紙上進行打磨；（2）將鎳電極放于廢液缸處；（3）用滴管吸取少量無水乙醇，沖洗鎳電極；（4）用去離子水沖洗；（5）將鎳電極插入電極架的孔中；（6）使用飽和甘汞電極前需將帽取下；（7）向電解池中加入0.05M硫酸溶液，至電解池體積2/3處；(8)將電解池放于電極架下；(9)將鎳電極接綠色接線柱；((10)鉑電極接紅色接線柱；(11)將飽和甘汞電極接白色接線柱；(12)打開電化學(xué)分析儀電源；(12)打開電化學(xué)分析儀電源；(13)打開電腦；(14)打開工作站；(15)點擊Controll按鍵，選擇OpenCircuitPotential128；(16)點擊Setup選擇Hardware丁郎*17)點擊Setup選擇System；(18)編輯完參數(shù)，點擊確定；(19)點擊Setup選擇Technique(20)選擇LinerSweepVoltammetry,點擊確定；(21)點擊Setup,選擇Parameters；(22)編輯參數(shù)，點擊確定；(23)點擊Control,選擇OpenCircuitPotenti；al(24)點擊確定按鈕；(25)點擊Run,開始測樣;(26)點擊保存按鈕;(27)將電解池取下，放于桌面上;(28)取下鎳電極，并打磨；(29)將打磨并沖洗干凈的鎳電極插入電極架的孔中；(30)將電解池內(nèi)溶液倒入廢液缸并清洗干凈；(31)向清洗干凈的電解池中倒入0.05MH2s04-0.01MNaCl溶液；(32)將電解池放回電極架下準備第二次測試；(33)點擊Control,選擇OpenCircuitPotential；(34)點擊確定按鈕；(35)點擊Run,開始測樣；(36)點擊保存按鈕;(37)將電解池取下，放于桌面上；(38)取下鎳電極，并打磨(39)將打磨并沖洗干凈的鎳電極插入電極架的孔中；(40)將電解池殘液倒入廢液缸并清洗干凈；(41)向匯洗干凈的電解池中倒入0.05MH2S04-0.05MNaCl溶液；(42)將電解池放回電極架下準備第三次測試；(43)點擊Control,選擇OpenCircuitPotential；(44)點擊確定按鈕；(45)點擊Run,開始測樣((46)點擊保存按鈕；(47)點擊Control,選擇OpenCircuitPotential；(48)點擊確定按鈕；(49)點擊Run,開始測樣；(50)點擊保存按鈕；(51)點擊Control,選擇OpenCircuitPotential；(52)點擊確定按鈕；(53)點擊Run,開始測樣(54)點擊保存按鈕(55)關(guān)閉電化學(xué)分析儀電源(56)取下電極(57)將飽和甘汞電極帽塞上58)將廢液倒入廢液缸(59)點擊工作站打開文件"圖標60)選擇0.05MH2SO40.05MNaCl溶液曲線圖，(61)點擊Graphics,選擇Overlayplots62)選擇0.05MH2SO4-0.01MNaCI溶液曲線圖，點擊確定(63)點擊Graphics,選擇AddOverlayplots(64)選擇0.05MH2SO4溶液曲線圖，點擊確定(65)點擊Graphics,選擇Overlayplots(66)選擇0.05MH2SO4溶液曲線圖，點擊確定(67)點擊Graphics,選擇AddOverlayplots(68)選擇0.05MH2SO4-0.5mL三乙醇胺溶液曲線圖，點擊確定(69)點擊Graphics,選擇AddOverlayplots(70)選擇0.05MH2SO4-1.0mL三Z醇胺溶液曲線圖，點擊確定(71)關(guān)閉工作站72)關(guān)閉電腦72)關(guān)閉電腦。陽極極化數(shù)據(jù)：電位(V)電流(mA)電位(V)電流(mA)電位(V)電流(mA)-0.7950.05-0.1150.130.5880.04-0.7750.06-0.0950.110.6080.04-0.7550.12-0.0750.10.6280.04-0.7350.23-0.0550.090.6480.04-0.7150.36-0.0350.080.6680.04

-0.6950.58-0.0150.070.6880.04-0.6750.950.0280.050.7080.04-0.6551.580.0480.050.7280.04-0.6352.160.0680.050.7480.04-0.6152.510.0880.050.7680.04-0.5952.850.1080.040.7880.04-0.5753.020.1280.040.8080.04-0.5553.010.1480.040.8280.04-0.5352.170.1680.040.8480.04-0.5150.590.1880.040.8680.04-0.4950.210.2080.040.8880.04-0.4750.140.2280.040.9080.05-0.4550.110.2480.040.9280.05-0.4350.110.2680.040.9480.06-0.4150.090.2880.040.9680.08-0.3950.120.3080.040.9880.15-0.3750.140.3280.041.0080.33-0.3550.190.3480.031.0280.75-0.3350.250.3680.031.0481.57-0.3150.280.3880.031.0682.74-0.2950.260.4080.031.0883.70-0.2750.250.4280.041.1085.05-0.2550.210.4480.041.1286.57-0.2350.200.4680.041.1488.18-0.2150.180.4880.041.1689.80-0.1950.170.5080.041.18811.55-0.1750.150.5280.041.20813.15-0.1550.140.5480.04-0.1350.130.5680.04.以電流密度為縱坐標，電極電勢（相對飽和甘汞）為橫坐標，繪制極化曲線。T-電流（mA）—―電波（mA）―—電流（⑴聞.討論所得實驗結(jié)果及曲線的意義，指出鈍化曲線中的活性溶解區(qū)，過渡鈍化區(qū)，穩(wěn)定鈍化區(qū)，過鈍化區(qū)，并標出臨界鈍化電流密度（或電勢），維鈍電流密度等數(shù)值?；钚匀芙鈪^(qū)：A-B 過渡鈍化區(qū)：B-C穩(wěn)定鈍化區(qū)：C-D 過鈍化區(qū)：D-E臨界鈍化電流密度（或電勢）：3.02mA 維鈍電流密度：0.04mA六、注意事項.按照實驗要求，嚴格進行電極處理。.將研究電極置于電解槽時，要注意與魯金毛細管之間的距離每次應(yīng)保持一致。研究電極與魯金毛細管應(yīng)盡量靠近，但管口離電極表面的距離不能小于毛細管本身的直徑。.每次做完測試后，應(yīng)在確認恒電位儀或電化學(xué)綜合測試系統(tǒng)在非工作的狀態(tài)下，關(guān)閉電源，取出電極。七、思考題比較恒電流法和恒電位法測定極化曲線有何異同，并說明原因。恒電流法是恒定電流測定的相應(yīng)的電極電勢，恒電位法是恒定電位測定的相應(yīng)的電流，對于陰極極化來說，兩種方法測得的曲線相同，對于陽極極化，由于電流和電位，不是一一對應(yīng)的關(guān)系，得到不同的曲線。測定陽極鈍化曲線為何要用恒電位法？用恒電位法能得到完整的極化曲線，用恒電流法只能得到ABEF曲線，即得到活化區(qū)以及過鈍化區(qū)的一部分