法拉第电解定律
电镀基本计算
电镀基本计算(附录三)1.0 法拉第定律法拉第定律又叫电解定律，是电镀过程遵循的基本定律。
法拉第(Michael Faraday l791-1867)是英国著名的自学成才的科学家，他发现的电解定律至今仍然指导着电沉积技术，是电化学中最基本的定律，从事电镀专业的工作者，都应该熟知这一著名的定律。
它又分为两个子定律，即法拉第第一定律和法拉第第二定律。
(1)法拉第第一定律法拉第的研究表明，在电解过程中，阴极上还原物质析出的量与所通过的电流强度和通电时间成正比。
当我们讨论的是金属的电沉积时，用公式可以表示为：M=KQ=KIt式中M一析出金属的质量；K—比例常数；Q—通过的电量；I—电流强度；t—通电时间。
法拉第第一定律描述的是电能转化为化学能的定性的关系，进一步的研究表明，这种转化有着严格的定量关系，这就是法拉第第二定律所要表述的内容。
(2)法拉第第二定律电解过程中，通过的电量相同，所析出或溶解出的不同物质的物质的量相同。
也可以表述为：电解lmol的物质，所需用的电量都是l个“法拉第”(F)，等于96500庫仑，或者26．8 A•h。
1F=26.8A•h=96500庫仑结合第一定律也可以说用相同的电量通过不同的电解质溶液时，在电极上析出(或溶解)的物质与它们的物质的量成正比。
由于现在标准用语中推荐使用摩尔数，也可以用摩尔数来描述这些定理。
所谓摩尔是表示物质的量的单位，每摩尔物质含有阿伏伽德罗常数个微粒。
摩尔简称摩，符号mol。
由于每mol的任何物质所含的原子的数量是一个常数，即6.023 ×1023，这个数被叫作阿伏伽德罗常数。
说明：上面的代号是定律的表达，我推荐的计算用代号见下述。
2.0 电化学常数(C)：电化学常数(C)与电镀的电材质有关。
材质名称C--- (G/I-t)式中：G---电镀镀上基体上的量(g)I--电镀使用用电流(A)t---电镀使用时间(h)铜(Cu) 1.186 (二价铜)锌(Zn) 1.2196锡(Sn) 2.214铜(Cu) 2.271 (一价铜)对於合金的电化学常数(C)要按它的组分来计算，下面对黄铜合金示例：例：67.5﹪合金黄铜的电化学常数(C)计算公式：C(Cu-Zn)=1/(Cu﹪/C-Cu -Zn﹪/C-Zn)C(Cu-Zn)=1/(0.675/2.371-0.325/1.2196)=1.8143 g/A-h(克/安培-小时)3.0 钢丝线密度(g)：计算公式：g=6.16d²(见结构计算)4.0 镀层重量：命名：δ---镀层厚度(μ) μ=微米d---钢丝直径(mm)W---单位镀层重量(g/Kg)公式：δ=kdwk---镀层材质常数k的计算式为k=γ-s/4γ-cγ-s----基体材料比重γ-c----镀层材料比重下列常数中基体材料为轧制钢，比重采用7.85。
...6-1 法拉第电解定律 电解过程中,发生电极反应物质的量与通过电解...
库仑分析法
第9页
e.铜开始析出时电位为： e.铜开始析出时电位为： 铜开始析出时电位为 铜析出的分解电压： 铜析出的分解电压： U分=（1.23+0.47）- 0.345 = 1.35V 1.23+0.47） 此时，银已沉积完全。可见， 此时，银已沉积完全。可见，阴极电位未 达到Cu 的析出电位， 达到Cu2+的析出电位，外加电压也未达到 Cu2+的分解电压，故只要控制外加电压不超过 的分解电压， 1.35(V)，或阴极电位不负于0.345(V)， 1.35(V)，或阴极电位不负于0.345(V)，就能 实现二者分离。 实现二者分离。 但实际上， 但实际上，靠控制外加电压来实现分离很 困难，因阳极电位并非恒定。 困难，因阳极电位并非恒定。通常是靠控制阴 极电位的办法来实现分离。 极电位的办法来实现分离。
第13讲
库仑分析法
二 . 控制外加电压的可行性 ； 以电解 0.001mol/L 控制外加电压的可行性； 以电解0 001mol/L 的硫酸盐溶液为例说明： 及1mol/L Cu2＋的硫酸盐溶液为例说明： 标准电极电位： Ag＋ 800V 标准电极电位：EθAg＋/Ag = ＋0.800V 345V EθCu2＋/Cu = ＋0.345V Cu2 阴极： a. 阴极：Ag+ + e-===Ag E析Ag=E°+0.059/2·lg[Ag+] =E°+0.059/2· =0.800+0.059/2× =0.800+0.059/2×lg0.01 =0.682(V) Cu2+ + 2e-====Cu E析Cu =E°+ 0.059/2·lg[ Cu2+] =E° 0.059/2· =0.345+0.059/2× =0.345+0.059/2×lg1 =0.345(V) Ag+先在阴极上还原析出
法拉第电解定律
英国物理学家和化学家M.法拉第在总结大量实验结果的基础上，于1834年所确定的关于电在电极上析出（或溶解）的物质的质量m同通过电解液的总电量Q（即电流强度I与通电时间t的乘积）成正比，即m＝K Q＝K It,其中比例系数K的值同所析出（或溶解）的物质有关,叫做该物质的电化学当量（简称电化当通过各电解液的总电量Q相同时，在电极上析出（或溶解）的物质的质量m同各物质的化学当量C（即原子量A与原子价Z之比值）成正比。
电解第二定律也可表述为:物质的电化学当量K同其化学当量C成正比，即式中比例系数α对所有的物质都有相同的数值，通常把它写成 1/F，F叫做法拉第常数，简称法拉第，其值为9.648455×104库仑／摩尔。
可以把电解第一定律和电解第二定律合用一个公式表示如下若物质的质量m以克表示时的数值恰等于其化学当量，则称物质的量为1克当量。
按照法拉第电解定律,在电极上析出（或溶解）一克当量物质所需的电荷量为F。
当物质的量为一摩尔时，组成该物质的原子个数等于阿伏伽德罗常数N o，其值约为6.022×1023每摩尔。
因此，按照法拉第定律，在电极上析出一摩尔物质所需的电量Z F,它等于N o个Z价离子所带电量的绝对值之和。
每一Z价离子所带电量的绝对值等于基本电荷e（电子所带电量的绝对值,约为1.602×10-19库仑）的Z倍,由此可见即基本电荷e等于法拉第常数F与阿伏伽德罗常数N o之比。
法拉第电解定律是电化学中的重要定律，在电化生产中经常用到它。
历史上，法拉第电解定律曾启发物理学家形成电荷具有原子性的概念，这对于导致基本电荷e的发现以及建立物质的电结构理论具有重大意义。
在R.A.密立根测定电子的电荷e以后,曾根据电解定律的结果计算阿伏伽德罗常数N o。
6第六章 库仑分析法
（2）双指示电极电流法
通常采用两个相同 的电极,并加一个很小的 外加电压(0～200mV),从 指示电流的变化确定终点. 由于外加电压很小，对于 可逆体系，一指示系统有 电流通过，而对于不可逆 体系，则没有电流产生。
3、库仑滴定的特点及应用 特点: 特点:
1.准确度高 准确度高：相对误差约为0.2%,甚至可以达到0.01%以下，能 准确度高 作为标准方法。库仑滴定中的电量容易控制和准确测量。 2.由于滴定剂是通过电解产生的（电极反应产物），产生后立 即与溶液中待测物质反应（边电解边滴定），所以可以使用 不稳定的滴定剂，如，Cl2、Br2、Cu+等。 3. 不需要基准物质 不需要基准物质。 4.方法的灵敏度高 灵敏度高。10-5-10-9 g/mL 灵敏度高 5. 易于实现自动化 易于实现自动化。
例如，在100mL 0.lmol／LHCl中，以银为阳极，汞滴为 阴极，－0.65V（vs.SCE）时电解0.0399mmol／L苦 味酸，利用氢氧库仑计测得电量为65.7C，求出电极反 应电子数n=17.07，证明了苦味酸的还原反应为
OH
NO
2
NO
2
+
34e
+
34H
+
NO
2
H 2N HO
H2N
N H H N
3．二者的关系
U分=(Ea+ωa)–(Ec+ωc)+iR 式中Ea及Ec分别为阳极电位和阴极电位，ωa及ωc为阳极 和阴极的超电位，U分为分解电压，R为电解池线路的内阻， i为通过电解池的电流。
例1. 有Cu2+ 和Ag+ 的混合溶液,[Cu2+]=1mol/L，[Ag+] = 0.01 mol/L,以Pt电极在1 mol/L硝酸介质中进行电解，问①.何者先在 阴极上还原析出？②.其分解电压多大？③.二者能否分离？
电化学中法拉第定律()
电化学中法拉第定律()
电化学中法拉第定律是一项描述电化学反应电流和反应物之间关系的定律。
该定律是基于法拉第电解定律的基础上发展而来的。
法拉第定律可以表达为：在等温、等压、稳定的条件下，电化学反应的电流强度与反应物的摩尔数量之间呈线性正相关关系。
换句话说，当电化学反应在电解池中进行时，反应物在外部电流的驱动下发生氧化还原反应。
根据法拉第定律，反应的电流强度与反应物的摩尔浓度之间存在着一个电流--摩尔数的比例关系。
这意味着，随着反应物的摩尔数量增加，电流强度也会相应增加。
法拉第定律的数学表达式为：
I = nFv
在公式中，I表示电流强度，n表示反应物的摩尔数，F表示法拉第常数，v表示反应物的电荷数。
根据法拉第定律，电化学反应的电流强度与反应物摩尔数的关系是：
电流强度正比于反应物的摩尔数。
法拉第定律的应用十分广泛，尤其在电化学领域中具有重要作用。
它可以帮助我们理解电化学反应的本质，并且可以通过测量电流强度来确定反应物摩尔数。
这对于电化学实验和工业应用都具有重要意义。
法拉第电解定律
法拉第电解定律Faraday's law of electrolysis英国物理学家和化学家M.法拉第在总结大量实验结果的基础上，于1834年所确定的关于电解的两条基本定律。
电解第一定律在电极上析出（或溶解）的物质的质量m 同通过电解液的总电量Q（即电流强度I与通电时间t的乘积）成正比，即m＝KQ＝KIt,其中比例系数K的值同所析出（或溶解）的物质有关,叫做该物质的电化学当量（简称电化当量）。
电化当量等于通过1库仑电量时析出（或溶解）物质的质量。
电解第二定律当通过各电解液的总电量Q相同时，在电极上析出（或溶解）的物质的质量m同各物质的化学当量C（即原子量A与原子价Z之比值）成正比。
电解第二定律也可表述为:物质的电化学当量K同其化学当量C成正比，即式中比例系数α对所有的物质都有相同的数值，通常把它写成1/F，F 叫做法拉第常数，简称法拉第，其值为9.648455×104库仑／摩尔。
可以把电解第一定律和电解第二定律合用一个公式表示如下若物质的质量m以克表示时的数值恰等于其化学当量，则称物质的量为1克当量。
按照法拉第电解定律,在电极上析出（或溶解）一克当量物质所需的电荷量为F。
当物质的量为一摩尔时，组成该物质的原子个数等于阿伏伽德罗常数N o，其值约为6.022×1023每摩尔。
因此，按照法拉第定律，在电极上析出一摩尔物质所需的电量ZF,它等于N o个Z价离子所带电量的绝对值之和。
每一Z价离子所带电量的绝对值等于基本电荷e（电子所带电量的绝对值,约为1.602×10-19库仑）的Z倍,由此可见即基本电荷e等于法拉第常数F与阿伏伽德罗常数N o之比。
法拉第电解定律是电化学中的重要定律，在电化生产中经常用到它。
历史上，法拉第电解定律曾启发物理学家形成电荷具有原子性的概念，这对于导致基本电荷e的发现以及建立物质的电结构理论具有重大意义。
在R.A.密立根测定电子的电荷e以后,曾根据电解定律的结果计算阿伏伽德罗常数N o。
法拉第电解定律
法拉第电解定律法拉第电解定律是描述电解过程中电流与电量之间的关系的重要定律。
该定律由英国科学家迈克尔·法拉第在19世纪提出，并且被广泛应用于电化学和化学工程领域。
法拉第电解定律可以用一个简单的公式来表示：电流(I)等于电解物质的摩尔电荷数(n)乘以元素价数(F)乘以电解时间(t)，即I = nFt。
其中，电流的单位为安培(A)，电解物质的摩尔电荷数是指单位时间内电解过程中离子的摩尔数，元素价数是指离子的电荷数，电解时间则表示电解过程所经历的时间。
根据法拉第电解定律，我们可以得出一些重要的结论。
首先，电流的大小与电解物质的数量成正比。
这意味着在相同条件下，电流越大，电解反应所需的时间越短。
其次，电流的大小与离子的电荷数成正比。
离子的电荷数越大，电流所输送的电量就越大，电解反应也就越快。
最后，电流的大小与电解时间成正比。
电解时间越长，电流所输送的电量越多，电解反应也就越充分。
法拉第电解定律的应用非常广泛。
在电化学研究中，可以利用该定律来计算电解过程中离子的摩尔数或电流的强度。
在化学工程中，可以利用该定律来优化电解过程的条件，提高电解反应的效率。
此外，该定律也可以帮助我们了解电解反应的机理和动力学，深入研究电化学的基本原理。
除了实际应用外，法拉第电解定律还有一定的理论意义。
它揭示了电流与电解过程中电量的传递关系，为探索电解反应的基本规律提供了重要线索。
通过进一步研究和运用法拉第电解定律，科学家们可以更好地理解和利用电化学现象，并推动该领域的发展。
然而，虽然法拉第电解定律在电解过程的研究中具有重要的意义，但它也有一些局限性。
首先，该定律是在理想条件下得到的，假定了电解过程中没有电解物质的损失或杂质的存在。
然而，在实际情况下，电解过程常常会伴随着一些不可避免的损失和杂质的产生，从而导致定律的应用受到限制。
其次，法拉第电解定律只适用于液体电解质和某些溶液电解质，对于高温或固体电解质的情况，定律的适用性存在一定的局限性。
《物理化学》(电化学)知识点汇总
可逆电池热力学
一、电池反应的能斯特方程
aA dD gG hH
rGm
rGm
RT
ln
aGg aHh aAa aDd
(rGm )T ,P zEF
rGm zE F
EE
RT zF
ln
aGg aHh aAa aDd
能斯特方程
三、电极反应的能斯特方程
§5.5 原电池
等温、等压封闭体系： GT , p W '
可逆电化学反应：
rGT , p zEF
电池的书写方式
1. 发生氧化反应的负极写在左边，发生还原反应的正极写在右边。
2. 用单垂线“│”表示不同物相的界面，表明有接界电势的存在。 这种界面包括电极与溶液的界面，惰性电极与依附其上的气体或 液体之间的界面；用双垂线“ || ”代表盐桥，用以消除两种液体 的接界电势；用“，”代表混合溶液中的不同组分。
H / H2
H / H2
RT F
1 ln
aH
H2 Pt
0 8.314 298 ln1107 0.29 0.704V 96500
Fe2 / Fe H / H2 Zn2 / Zn， Fe最先析出
H / H2
H / H2
RT F
ln 1 aH
H2 Fe
0 8.314 298 ln1107 0.4 0.814V
m 则可以通过电解质的质量摩尔浓度计算得到。
1
m 对于质量摩尔浓度为
m
的电解质溶液有：
m m m m
1
m
(m
m
)
1
m
m
二、离子强度
法拉第电解定律表述的辨析
式 中： Ｆ 为法 拉 第 恒 量 ， 又称 法 拉 第 常数 ， 数 值 为
２ 法拉 第 电解定 律表 述 的实例 分析 ２ ． １ 单个 电解 池 的情 况 如图 １ 所示 ， 假设 电解 过程 发生在 一个 电解 池 中． 如 果通过 的电量 为 Ｑ ， 根 据 法拉 第 电解 第 一 定 律， 显 然在 电极上 析 出 的物 质 的量为 Ｍ ＝Ｋ Ｑ．
法 拉第 是 自学成 才 的伟 大科 学家 ， 他 发现 的 电
学 当量成 正 比． 所谓化 学 当量是 指该 物质 的摩 尔质 量 跟 它 的化合 价 ｎ的比值 ｊ ， 单位 ｋ ｇ ／ ｍｏ １ ． 法拉
第 第 二定律 的数 学表 达式 为
Ｋ ＝
９ ． ６ ５ ×１ ０ ０ ０ ０ Ｃ／ｍｏ １ ．
解 定律 是 电化学 中最基 本 的定律 之一 ， 至今 仍然 作
为 电沉 积技 术 的基 本 规律 ， 发 挥 着 非 常 重 要 的 作用．
（ Ｆ ｎ ） ，
（ ２ ）
目前 电解 定 律 已经 不 是 高 中物 理 新课 标 教 材 里 的 内容 ， 不 是 高考 考 查 的知识 点 ， 对 法拉 第 电解 定 律 的教 学研 究也 已基 本停 滞 ， 中文研 究 文献集 中 在２ ０世 纪八 九 十年 代 ｊ ． 但 这 并 非 说 明其 知 识 点 不 需要 高 中生掌握 了 ， 在近 年 的高 中物 理竞 赛 的复 赛 内容 之 中 多 次 出现 与 之 相 关 的 题 目 ， 因 此 继
图２ ２个 电解池 并联 图
怕 绝大部 分 同学都会 简单 得 出 Ｍ ＝Ｑ Ｋ的结论 了．
法拉第定律
法拉第定律法拉第定律法拉第定律是描述电极上通过的电量与电极反应物重量之间的关系的，又称为电解定律。
法拉第定律又叫电解定律，是电镀过程遵循的基本定律。
法拉第(Michael Faraday l791-1867)是英国著名的自学成才的科学家，他发现的电解定律至今仍然指导着电沉积技术，是电化学中最基本的定律，从事电镀专业的工作者，都应该熟知这一著名的定律。
它又分为两个子定律，即法拉第第一定律和法拉第第二定律。
(1)法拉第第一定律法拉第的研究表明，在电解过程中，阴极上还原物质析出的量与所通过的电流强度和通电时间成正比。
当我们讨论的是金属的电沉积时，用公式可以表示为：M=KQ=KIt式中M一析出金属的质量；K—比例常数；Q—通过的电量；I—电流强度；t—通电时间。
法拉第第一定律描述的是电能转化为化学能的定性的关系，进一步的研究表明，这种转化有着严格的定量关系，这就是法拉第第二定律所要表述的内容。
(2)法拉第第二定律电解过程中，通过的电量相同，所析出或溶解出的不同物质的物质的量相同。
也可以表述为：电解1mol的物质，所需用的电量都是1个“法拉第”(F)，等于96500 C或者26．8A?h。
1F=26.8A?h=96500C结合第一定律也可以说用相同的电量通过不同的电解质溶液时，在电极上析出(或溶解)的物质与它们的物质的量成正比。
由于现在标准用语中推荐使用摩尔数，也可以用摩尔数来描述这些定理。
所谓摩尔是表示物质的量的单位，每摩尔物质含有阿伏伽德罗常数个微粒。
摩尔简称摩，符号mol。
由于每mol的任何物质所含的原子的数量是一个常数，即6.023 ×10的23次方，这个数被叫作阿伏伽德罗常数。
阿伏伽德罗常数是很大的数值，但摩尔作为物质的量的单位应用极为方便。
因为1mol碳的质量是12g，即为6.023×10的23次方个碳原子的质量。
由此，我们可以推算1mol任何原子的质量。
一种元素的相对原子质量(原子量)是以l2C的质量的l／12作为标准。
法拉第定律在表面处理中的应用
可编辑ppt
7
可编辑ppt
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4
四 法拉第定律其他技术工作中的应用
• 1 设计一个适于电解回路的铜库仑计，在普通的实验室 内，用一个合适的试样可以准确测定不同电镀条件下的 阴极电流效率；
• 2 对于采用双阳极控制镀液主盐成份的电镀合金工艺， 可以利用法拉第定律计算双阳极的电流控制比例、面积 比例。注意此时也应考虑不同阳极的电流效率。
可编辑ppt
2
二 利用法拉第定律计算电镀过程中的沉积 速度或计算电镀时间
由于镀层厚度对镀层的各种性能将产生直接或间接的影响，
所以准确控制电镀时间，以获得理想的镀层厚度是工艺技术中 首要考虑的问题。为准确控制电镀时间，必须计算出沉积速度， 沉积速度的计算公式是法拉第定律原式的另一种变形表达方式： V（μm/min）=Dk·ηk×60×102·M/ρ/Z/F，式中：Dk为阴极电流密 度；ηk为阴极电流效率；ρ为电镀层的质量密度，其它同前。沉 积速度表达式的实质含义是：单位面积内的电解电荷量与相应 的镀层质量成正比。电镀时间：t（ min）=δ/V，式中δ为镀层 厚度。
• b 对于不溶性阳极的电镀工艺，同样也可以以实际 生产中电解回路通过的电荷量利用法拉第定律计算出 电镀液中电镀离子的消耗量，然后通过化学式转换成 电镀主盐的消耗量。
• c 经验丰富的技术工作者还可以通过阴、阳极电流效 率的不同，利用法拉第定律计算出电解液中H+的消耗 量，准确控制调整PH值时相应酸的添加量。
• 3 对于不溶性阳极的电镀工艺，可以根据主盐的控制范 围确定合适的化验周期与主盐的调整时机。
物理化学：7.1 法拉第(Faraday)定律
左极 → 右极 外电路电流方向：
右极 → 左极 右极为正极，左极为负极
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原电池： 正极，还原反应 负极，氧化反应
4
电解池：
左电极，H+ 还原反应
2 H+ + 2e → H2
右电极：Cl 氧化反应
2 Cl– 2e → Cl2
电解池：
阳极，氧化反应（接外电源正极）
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m Q M ZF
Q nZF
其中 F 为常数：Faraday 常数 —— 1mol 电子电量的绝对值：
F = Le0
= (6.0221023/mol ) ( 1.60221019C )
= 96484.6 C / mol
一般地： F = 96500 C/mol 需牢记！
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四、电量计（库仑计）
1. 银（Ag）电量计
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基于法拉第定律，串联 的电解池，各电极等当 量反应，通过电量相等。
将 Ag 电量计串联于电 路，则阴极反应：
Ag+ + e →Ag
称重通电前后阴极 Ag 的重量变化 W ( g ), 则通电量：
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Q nZF ΔW 1 F 96485 ΔW
并规定外电路中电流方向：正极 → 负极 2. 按电极反应分：发生氧化反应者为阳极；
发生还原反应者为阴极。
3. 一般地，对原电池的电极称正极或负极； 对电解池的电极称阳极或阴极。
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3
例如：原电池
左电极：H2发生氧化反应 H2 2e → 2 H+
右电极：Cl2发生还原反应 Cl2 + 2e → 2 Cl
电解水制氢
水电解制氢水电解制氢是一种较为方便的制取氢气的方法;在充满电解液的电解槽中通入直流电,水分子在电极上发生电化学反应,分解成氢气和氧气;中文名水电解制氢运用试剂碱性电解液或纯水定律法拉第定律1其化学反应式如下：①、碱性条件：阴极：4H2O+4e-=2H2↑ +4OH-阳极：4OH--4e-=2H2O+O2↑总反应式：2H2O=2H2↑+ O2↑②、酸性条件：阳极：2H2O-4e-=O2↑ +4H+阴极：4H++4e-=2H2↑反应遵循法拉第定律,气体产量与电流和通电时间成正比;2固体聚合物电解质,SPE电解水,最初用于向宇宙飞船或潜水艇供氧,或在实验室作为氢气发生器可用于气体色谱;核电大规模发展以后,人们利用SPE技术在用电低谷电解水产生氢,在供电高峰以SPE氢-氧燃料电池向外供电,使之成为能量贮存转换装置通过直接电解纯水产生高纯氢气不加碱,电解池只电解纯水即可产氢;通电后,电解池阴极产氢气,阳极产氧气,氢气进入氢/水分离器;氧气排入大气;氢/水分离器将氢气和水分离;氢气进入干燥器除湿后,经稳压阀、调节阀调整到额定压力～可调由出口输出;电解池的产氢压力由传感器控制在左右,当压力达到设定值时,电解池电源供应切断；压力下降,低于设定值时电源恢复供电;3在氯碱工业中副产多量较纯氢气,除供合成盐酸外还有剩余,也可经提纯生产普氢或纯氢;像化工二厂用的氢气就是电解盐水的副产电解水水H2O被直流电电解生成氢气和的过程被称为电解水;电流通过水H2O时,在通过还原水形成氢气H2,在则通过氧化水形成氧气O2;氢气生成量大约是氧气的两倍;电解水是取代蒸汽重整制氢的下一代制备方法;中文名电解水外文名electrolysis of water含义水H2O被电解生成氢气和氧气方程式2H2O——通电2H2↑+O2↑、历史最早于1789年,杨-鲁道夫-德曼和阿德里安-派斯-范-特鲁斯维克通过静电装置发电利用金电极把莱顿瓶中的水电解成气体;1800年, 亚历山德罗-发明了,并于数周后,被威廉-尼克森和安东尼-卡莱尔用于电解水;1869年发明后,电解水逐渐引人关注,并成为一种廉价制氢的方法;装置,原理及反应方程式最简单的电解水装置通常包括电源,两个电极阴极和阳极和电解液主要是水;水在阴极得到电子被还原形成氢气,而水在阳极失去电子被氧化形成氧气;电解水示意图电解反应式在100%法拉第效率又称”“的情况下,即电能100%转化成化学能,氢气产生量为氧气产生量的两倍,且产生的气体量与通过的成正比;但是,实际情况下,由于许多的参与,法拉第效率会降低并产生一定量的副产物;热力学及动力学在和温度下,阳极上析氧反应的电极电势为V,阴极上析氢反应的电极电势为V,因此在一个大气压和25 oC下,电解水所需要的理论最小电压为V;1基于,电解水的理论电压不受电解液的酸碱度pH影响;虽然理论上热力学决定的电解水最小电压为V,但是由于阴极和阳极反应都牵涉到多步的过程,而每个电子转移过程都会引入反应动力学能垒;这些活化能的叠加会导致实际电解水的电压远大于V,而这部分多施加的电压被称为过电势;除了活化能之外,离子转移率,,表面气泡的通畅性以及反应都会导致更大的过电势;催化剂催化剂通常能使电解水的活化能大大降低,从而降低电解水的过电势;催化剂的优劣决定了电解水所需要的总电压以及电能转换为氢能的转化效率;比如,两根电极组成的电解池通常需要大于2 V的电压才能产生氢气和氧气,因为石墨不是理想的催化剂,而两片不锈钢电极组成的电解池需要大约的电压就能产生氢气和氧气;研究新型的催化剂来增加能量转换效率是能源领域十分受关注的焦点;在酸性环境中,是析氢反应的催化剂,几乎没有任何过电势以及非常小的塔菲尔斜率电流增加10倍所需要的额外电压,是几乎理想化的催化剂,但是由于铂贵金属资源稀缺,科学家正在寻找一些廉价催化剂过渡金属硫化物,碳化物以及磷化物;是析氧反应的催化剂,但是同样依赖于稀缺资源,同时由于高电位以及酸性环境,极少物质能能同时展现析氧反应催化活性和稳定性,所以目前为止还没有找到氧化铱的替代品;在碱性环境中,铂和氧化铱依然是很好的催化剂,但是由于氧化物和在碱性环境的稳定性,能有更多低原子数化物的选择;比如,镍基合金展现出了优良的析氢反应的催化活性和稳定性,镍铁基复合材料和一些钙钛矿材料展现出了优良的析氧反应的催化活性;2工业应用及前景基于其高能量密度及不排放任何气体,氢气已被列为潜在的清洁能源燃料,同时氢燃料可以通过氢燃料电池的方式驱动各类电子设备及电驱动车;随着氢燃料的飞速发展,电解制氢也逐渐步入工业化取代传统的蒸汽重整制氢的方法来消除对天然气的依赖性同时又减少成本增加氢燃料纯度;碱性电解水制氢碱性电解水制氢现有的工业化电解制氢方法主要有两种：碱性电解水制氢,电解质电解水制氢;前者通常使用较廉价的电极材料,但工作电流较低,镍钴铁复合材料作为阳极,镍基材料作为阴极,高浓度的氢氧化钠或氢氧化钾溶液作为电解液,工作温度为60-80度,工作电流为A/cm2,氢气产生量为<760 N m3/h;后者由于酸性环境通常使用贵金属作为催化剂,但工作电流较高,氧化铱作为阳极,铂作为阴极,工作温度为50-80度,工作电流为A/cm2,氢气产生量大约为30 N m3/h;电解水工业化还处于发展阶段,仍有许多问题需要处理;比如,通常电解槽需要高纯度的淡水资源,直接用海水会导致电极腐蚀和效率降低,而电解海水的需要更高的电压来实现氢气的制备,如何实现电解海水将极大地推动电解水工业化的步伐;。
法拉第电解定律
法拉第电解定律法拉第电解定律之一电解时，在电极上析出或溶解物质的质量跟通过的电量成正比(法拉第电解第一定律)。
如通过电量相同，则析出或溶解的不同物质的质量跟它们的克当量成正比(法拉第电解的第二定律)。
总称为法拉第电解定律。
这是英国科学家法拉第1833年提出的。
在电极上析出或溶解1克当量任何物质都需要通过96500 C或26.8A·h的电量。
电解1克当量任何物质所用的电量叫做一个“法拉第”(F)，即96500 C或26.8A·h。
法拉第电解定律之二1833年M.法拉第在研究电解作用时，从实验结果发现通过电解池的电量与析出物质的数量有一定的关系，总结为法拉第电解定律，其基本内容：电解时，电极上发生化学反应的物质的质量和通过电解池的电量成正比。
可用下列公式定量表示：式中m为电极上发生化学反应的物质的质量(kg)，M为反应物质的摩尔质量(kg·mol-1)，Q为电量(C)， F为法拉第常数(96485C·mol-1)， n为电极反应计量方程式中电子的计量系数，t为时间(s)，I为电流强度(A)。
法拉第定律对电解反应或电池反应都是适用的。
法拉第常数（F）是近代科学研究中重要的物理常数，代表每摩尔电子所携带的电荷，单位C/mol，它是阿伏伽德罗数N A=6.02214·1023mol-1与元电荷e=1.602176·10-19 C的积。
尤其在确定一个物质带有多少离子或者电子时这个常熟非常重要。
法拉第常数以麦可·法拉第命名，法拉第的研究工作对这个常熟的确定有决定性的意义。
一般认为此值是96485.3383±0.0083C/mol，此值是由美国国家标准局所依据的电解实验得到的，也被认为最具有权威性。
法拉第电解定律(1)概述①电解时在电极上析出。
(或溶解)的物质的质量，和通过电极的电量成正比。
如果通过相同电量时，则析出(或溶解)的不同物质的化学“境当量”相等。
法拉第电解定律的发现和当量的确定
法拉第电解定律的发现和当量的确定一、恒定电化作用定律1831年1月，迈克尔·法拉第宣布了电解定律的发现，起初他把这个定律叫做恒“定电化作用定律”。
随后，他对几种元素的电化当量进行调查研究，最后他得出了这样一个结论，电化当量和通常的化学当量是相等的。
这种方法不需要象贝采里乌斯那种纯粹的化学操作步骤，一次又一次地沉淀、过滤、称量。
它为原子量、当量的测定提供了一个简便的方法。
遗憾的是贝采里乌斯没有掌握这种方法，如果他能掌握这种方法，即使不代替他的化学方法，至少可以用来检验用化学方法得到的数值。
贝采里乌斯是电化学领域的专家，他对电化学的操作非常熟悉。
受1800年伏打发明的伏打电池的影响，他开始了他的卓越的科学研究生涯。
然而，只有一丝的证据表明贝采里乌斯曾经用法拉第概述的方法确定化学当量，甚至这点证据也是有争论的。
大量的证据证明贝采里乌斯忽视了英国最伟大的科学家的这一发现。
虽然“恒定电化作用定律”直到1834年1月才被法拉第公布，但在电解中，反应的效果依靠通过的电量的观点，在此以前很长时间就已产生了。
1833年1月出版的第三辑的调查中，法拉第总结道：“有充分的理由相信，当电解发生时，分解的物质的量与电流强度不成正比，而与通过的电量成正比。
”法拉第在区分电量和电流强度上做了很大的努力。
他仔细地，正确地运用词汇去分电量和电流强度的特征以及彼此的影响。
这不是一个小问题，因为恰恰是对电量和电流强度的混淆使贝采里乌斯误人了歧途。
法拉第不仅发现了电解定律，他还发现在电化学的命名中有许多混淆的地方。
他提出了电极用“electrode”代替“pole”，而且，在他的朋友的帮助下创造了一系列电化学术语，如阳极、阴极、电解质、电解、离子、阳离子和阴离子等等。
二、电解定律的验证及当量的确定1．对电解定律的验证及当量的确定法拉第首先检验了在各种各样的条件下水的分解情况。
他发现只要电量保持不变，改变电极大小、形状、电极间的距离、电流强度以及硫酸溶液的浓度，均不影响电化作用的数量。
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法拉第电解定律
Faraday's law of electrolysis
英国物理学家和化学家M.法拉第在总结大量实验结果的基础上，于1834年所确定的关于电解的两条基本定律。
电解第一定律在电极上析出（或溶解）的物质的质量m 同通过电解液的总电量Q（即电流强度I与通电时间t的乘积）成正比，即
m＝KQ＝KIt,
其中比例系数K的值同所析出（或溶解）的物质有关,叫做该物质的电化学当量（简称电化当量）。
电化当量等于通过1库仑电量时析出（或溶解）物质的质量。
电解第二定律当通过各电解液的总电量 Q相同时，在电极上析出（或溶解）的物质的质量 m同各物质的化学当量C（即原子量A与原子价Z之比值）成正比。
电解第二定律也可表述为:物质的电化学当量K同其化学当量C成正比，即
式中比例系数α对所有的物质都有相同的数值，通常把它写成 1/F，F 叫做法拉第常数，简称法拉第，其值为9.648455×104库仑／摩尔。
可以把电解第一定律和电解第二定律合用一个公式表示如下
若物质的质量m以克表示时的数值恰等于其化学当量，则称物质的量为1克
当量。
按照法拉第电解定律,在电极上析出（或溶解）一克当量物质所需的电荷量为F。
，其当物质的量为一摩尔时，组成该物质的原子个数等于阿伏伽德罗常数N
o
值约为6.022×1023每摩尔。
因此，按照法拉第定律，在电极上析出一摩尔物质所需的电量ZF,它等于N
个Z价离子所带电量的绝对值之和。
每一Z价离子所带
o
电量的绝对值等于基本电荷e（电子所带电量的绝对值,约为1.602×10-19库仑）的Z倍,由此可见
即基本电荷e等于法拉第常数F与阿伏伽德罗常数N
之比。
o
法拉第电解定律是电化学中的重要定律，在电化生产中经常用到它。
历史上，法拉第电解定律曾启发物理学家形成电荷具有原子性的概念，这对于导致基本电荷e的发现以及建立物质的电结构理论具有重大意义。
在R.A.密立根测定电子。
的电荷e以后,曾根据电解定律的结果计算阿伏伽德罗常数N
o
法拉第电解定律
Faraday’s law of electrolysis
阐明电和化学反应物质间相互作用定量关系的定律。
1833年M.法拉第根据精密实验测量并提出此定律。
内容为：①当电流通过电解质溶液时，在电极（即相界面）上发生化学变化物质B的物质的量与通入的电量成正比。
②若几个电解池串联通入一定的电量后，各个电极上发生化学变化物质B的物质的量相同。
特别需要指明，在电化学中 B物质的量是以单位电荷离子
电子 (e-)为基本单元。
1摩尔质子的电荷（即1摩尔电子电荷的绝对值）称为法拉第常数(F)，其数值 F ＝9.648456×104库仑／摩尔（C／mol）。
若电极反应为：
（1）
式中各物质的量基本单元分别、e和M。
单位反应速度可理解为Z+摩尔的和Z+摩尔的e-反应生成1摩尔的 M。
通过溶液的电量(或参与电极反应的电量)Q 为：
Q＝Z+＋F（2）
式（2）中 Z+ 为电极反应式中电子的计量数，公式为法拉第电解定律的数学表达式，它阐明了上述法拉第电解定律的两条文字叙述。
只要电极反应中没有副反应或次级反应，法拉第电解定律不受温度、压力、浓度等条件的限制，是科学准确定律之一。
法拉第电解定律是法拉第在19世纪前半期通过大量电解实验得出的规律。
定律内容为：
物质在电解过程中参与电极反应的质量m与通过电极的电量Q成正比。
不同物质电解的质量则正比于该物质的分子量（摩尔质量，符号M）。
表达式为：m=(M/n)(Q/F)（F=96485.3383±0.0083C/mol）
其中n为1 mol物质电解时参与电极反应的电子的摩尔数（M/n）称电化学当量（Eq）；F为法拉第常数，即电解1电化学当量物质所需电量。
法拉第电解定律适用于一切电极反应的氧化还原过程，是电化学反应中的基本定量定律。
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补充
法拉第电解定律
Faraday’s law of electrolysis
阐明电和化学反应物质间相互作用定量关系的定律。
1833
年M.法拉第根据精密实验测量并提出此定律。
内容为：①当
电流通过电解质溶液时，在电极（即相界面）上发生化学变
化物质B的物质的量与通入的电量成正比。
②若几个电解池
串联通入一定的电量后，各个电极上发生化学变化物质B的
物质的量相同。
特别需要指明，在电化学中 B物质的量是以
单位电荷离子电子 (e-)为基本单元。
1摩
尔质子的电荷（即1摩尔电子电荷的绝对值）称为法拉第常
数(F)，其数值 F ＝9.648456×104库仑／摩尔（C／mol）。
若电极反应为：
（1）
式中各物质的量基本单元分别、e
和M。
单位反应速度可理解为Z+摩尔的和Z+摩尔的e-反
应生成1摩尔的 M。
通过溶液的电量(或参与电极反应的电量)
Q为：
Q＝Z+＋F（2）
式（2）中 Z+ 为电极反应式中电子的计量数，公式为法拉第
电解定律的数学表达式，它阐明了上述法拉第电解定律的两
条文字叙述。
只要电极反应中没有副反应或次级反应，法拉
第电解定律不受温度、压力、浓度等条件的限制，是科学准
确定律之一。
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