电极过程概述
第四章 电极过程概述
c平 c a平 a IR
a平
阳极极化
E c a IR E V超 IR
原电池的极化图 i
二、电解池的极化
+i -
I电极 a a平 a
Ⅱ电极 c c平 c
I
Ⅱ
V a c IR
a平 a c平 c IR
电流为零时，也有一个稳定电位。此时，电 荷交换是平衡的，但物质交换不平衡。
当电极上有电流通过时，电极电位也会偏稳 定电位，出现极化现象。
其差值称为极化值，有时也不加区分地叫做 过电位。
稳
3、电极反应的动力
电化学位差值是实现电化学反应的必要条 件， 也是反应进行的动力。
律决定。
二、研究电极过程步骤
弄清楚电极反应的历程。 找出电极过程的速度控制步骤。 测定控制步骤的动力学参数。 测定非控制步骤的热力学平衡常数或其他有
关的热力学数据。
作业：p217题3、p218题
B 1000块
接力： 速度为20块 vv 1000
甲地
搬砖
C 20块
vw 980 vv w
乙地
2、电极过程中速度最慢的步骤为控制步骤。 3、电极过程的串联步骤中，除了控制步骤之外，
其它步骤均可认为处于近似平衡的状态。
4、混合控制。当电极过程中有两个或多个步骤 速度都很慢时，它们就同时成为控制步骤，称 为混合控制。
| e |
极化电位与静止电位的差值称为极化值。
e
电极电位偏离平衡电位向负移称为阴极极化。极 化值（过电位）小于零，电极上发生还原反应即 阴极反应。
电极电位偏离平衡电位向正移称为阳极极化。极 化值（过电位）大于零,电极上发生氧化反应。
02-电极过程简介
物质的传递速度可以用流量来表示， 物质的传递速度可以用流量来表示，即单位时间 流量来表示 内通过单位截面积的物质的量。 内通过单位截面积的物质的量。
若只考虑一维方向， 方向， 的传质流量为： 若只考虑一维方向，即x方向， 粒子 的传质流量为： 方向 粒子i的传质流量为
J i ( x) = J id ( x) + J ic ( x) + jim ( x) ∂Ci Zi F ∂E = − Di + Ci v( x) − Ci D ∂x RT ∂x
O +e- →R
如果电子交换速率较快（可逆过程） 如果电子交换速率较快（可逆过程），而传质速 度慢，则电流受传质速度控制。 度慢，则电流受传质速度控制。 如果溶液中加入大量的支持电解质（如KCl）， 如果溶液中加入大量的支持电解质（ ）， 可以消除迁移电流， 可以消除迁移电流，在紧靠近电极表面的溶液内 对流作用也可忽略不计。 部，对流作用也可忽略不计。 因此，仅由扩散控制，称为扩散过程， 因此，仅由扩散控制，称为扩散过程，相应的电 扩散过程 流为扩散电流。实际上，许多电化学也如此。 流为扩散电流。实际上，许多电化学也如此。
暂态阶段：流过电极的电流（总电流） 暂态阶段：流过电极的电流（总电流）包括的范 围比稳态时大。 围比稳态时大。
法拉弟电流
由电极表面的氧化或者还原反应所产生的。 由电极表面的氧化或者还原反应所产生的。
非法拉弟电流
如双电层的充电电流，不符合法拉弟定律。 如双电层的充电电流，不符合法拉弟定律。
双电层充电电流（非法拉弟电流）可表示为： 双电层充电电流（非法拉弟电流）可表示为：
∂C i ( x, t ) J i ( x ) = − Di ∂x
Fick第一定律。 第一定律。 第一定律
电化学理论与方法 第五章 电极过程概述
整个测量极化曲线的线路是由两个回路组成的。其中极化 回路中有电流通过，用以控制和测量通过研究电极的电流 密度。测量回路用以测量研究电极的电位，该回路中几乎 没有电流通过。
5.2 原电池和电解池的极化图
1、原电池的极化图
断路时电池的电动势为
E c平－ a平
（5.3）
通电后，电流从阳极流入，从阴极流出，在溶液中 形成与电动势方向相反的欧姆降。
5.3 电极过程基本历程和速度控制步骤
一、电极过程的基本历程
电极过程是由一系列性质不同的单元步骤串连组成的 复杂过程，大致由以下各单元串连组成：
（1）反应粒子向电极表面附近液层迁移，称为液相传质步骤。
（2）反应粒子在电极表面或电极表面附近液层中进行电化学反 应前的某种转化过程（前置转化 ）。
（3）反应粒子在电极／溶液界面上得到或失去电子，生成还原 反应或氧化反应的产物。 （4）反应产物在电极表面或表面附近液层中进行电化学反应后 的转化过程（随后转化 ）。
（5.6）
通电后，电流从阳极流入，从阴极（负极）流出，在溶 液中形成与电动势方向相同的欧姆降。电池的端电压为
V a c IR
E ( c a ) IR
令
（5.7）
V ( a平 a ) ( c平 c ) IR
V超＝ a c
电子运动速度＞电极反应速度，极化作用＞去极化 作用。阳极上，电子流出电极的速度大，造成正电荷 的积累，阳极电极电位向正移动 ；阴极上，电子流 入电极的速度大，造成负电荷的积累 ，阴极电极电 位向负移动。
理想极化电极：通电时不存在去极化作用，流 入电极的电荷全部在电极上不断积累，只起改 变电极电位（改变双电层结构）。
电化学原理-第四章-电极过程概述
I
a平＋a
21
原电池与电解池的比较
原电池 阴极(+)→负移 阳极(-)→正移
E>V
电解池 阳极→正移 阴极→负移
E<V
22
四.电极过程的基本历程
液相传质步骤 前置的表面转化步骤 电子转移步骤 随后的表面转化步骤 反应后的液相传质步骤
23
电4极.3过电程极的过基程本的历基程本历程
ideal unpolarized
electrode
甘汞电极(SCE)
10
介绍两种特殊的极端情况
理想极化电极
理想不极化电极
11
二.极化曲线
极化曲线(polarization curve) ：过电位（电 极电位）随电流密度 变化的关系曲线。
极化度 (polarizability)：极 化曲线上某一点的斜 率
⑴过电位
在一定的电流密度下，电极电位与平衡电位的差值称为该电流 密度下的过电位，用符号η表示，习惯取正值。
阴极极化时，
c 平c
阳极极化时，
a a 平
18
⑵极化值 实际遇到的电极体系，在没有电流通过时，并不都
是可逆电极。在电流为零时，测得的电极电位可能是可 逆电极的平衡电应，也可能是不可逆电极的稳定电位。 因而，又往往把电极在没有电流通过时的电位统称为静 止电位。把有电流通过时的电极电位(极化电位)与静止 电位的差值称为极化值。
jc(mA/cm2) 0
0.14
/V
0.29 0.54
0.24 0.58
0.56 0.61
0.84 0.62
1.2 0.63
2 0.64
4 0.65
c
16
17
电化学原理第四章电极过程概述PPT课件
Fick Ⅱ方程的特解：
cix,t cisci0cis er2 f xDt
30
非稳态扩散规律 a. ci ci0 cis
x x0 Dt
b. Dt , 4 Dt
c. i nFDci0 cis
Dt
31
3.恒电流阴极极化
初始条件：
cx,0 c0
边界条件 1：
2. ic0cs
3. i与l成反比
4. 当 cis 0时，出现极限扩散电流 i d
7
真实条件下的稳态扩散过程（对流扩散） 对流扩散理论的前提条件：
对流是平行于电极表面的层流； 忽略电迁移作用。
注：稳态扩散的必要条件：一定强度的 对流的存在。
8
电极表面附近的液流现象及传质作用
边界层：按流体力
2i nF
t
D
b.过渡时间—电极表面粒子浓度从主体浓 度降到零的时间。
i
n2F2Di
4i2
ci0
2
34
写在最后
成功的基础在于好的学习习惯
17
1.反应产物生成独立相
R scR s R s 1
∴ ＝0＋R nFTln0cO s
由于：
cOs
1
i id
cO0
∴ ＝0＋R nF Tln0cO 01iid 平＋RnFTln1iid
18
反应产物生成独立相时的极化曲线
19
2.反应产物可溶
0R nF lT n O R O RD D O RR nF lT n idii
学定义 u u0的液层。
B
y u0
B
y u0
粘度系数
密度
动力粘滞系数
电极反应过程
电极反应过程
电极反应过程是指在电化学反应中发生在电极上的化学反应过程。
电极反应过程可以分为阳极反应和阴极反应两个部分。
1. 阳极反应
阳极反应是指在电池中正极（即阳极）处发生的化学反应。
在阳极上，由于元素的氧化，形成的是正离子。
以铜电极作为阳极为例，其中的化学反应为：
Cu → Cu2+ + 2e-
在上述反应中，铜被氧化成铜离子，同时在反应中释放出2个电子。
这些电子通过电路流动到阴极，达到电荷平衡。
3. 电位差
在电池中，阴极反应和阳极反应的电子传递以及正负离子的移动导致电位差的产生。
电位差的大小取决于反应物及其浓度、温度、电极材料等因素。
电位差反映了电池的电势差，其值越大表示电池的电能越大，可以产生更大的电流。
换句话说，电位差越高的电池在工作时具有更强的电动力。
总之，电极反应过程是电化学反应中不可或缺的环节，它不仅帮助我们理解物质质量转化的本质，并且在现代电子技术、能源技术以及工业生产中都得到了广泛应用。
电极过程的基本历程和特点
电极过程的基本历程和特点电极过程是指在电化学反应中，电子从电极中流出或流入溶液的过程。
电极过程是电化学反应的关键步骤，它决定了整个电化学反应的进行方式和速率。
本文将从基本历程和特点两个方面进行解释。
一、基本历程：电极过程包括氧化过程和还原过程两个方面。
在氧化过程中，电极上的物质失去电子，形成正离子；在还原过程中，电极上的物质获得电子，形成负离子或中性物质。
氧化过程的基本历程如下：1. 电子从电极中流出：电极上的物质失去电子，形成正离子，并将电子传递给电解质溶液中的其他物质。
2. 离子在溶液中扩散：正离子在电解质溶液中自由扩散，并与其他物质发生反应。
3. 反应生成产物：正离子与电解质溶液中的其他物质发生反应，生成新的物质。
还原过程的基本历程如下：1. 电子进入电极：电解质溶液中的物质失去电子，形成负离子或中性物质，并将电子传递给电极。
2. 离子在溶液中扩散：负离子或中性物质在电解质溶液中自由扩散，并与其他物质发生反应。
3. 反应生成产物：负离子或中性物质与电解质溶液中的其他物质发生反应，生成新的物质。
二、特点：1. 电极过程是电化学反应的关键步骤：电极过程决定了电化学反应的进行方式和速率。
通过控制电极上的物质的氧化和还原过程，可以控制电化学反应的方向和速率。
2. 电极过程与电极材料的性质相关：电极过程的进行受到电极材料的性质影响。
不同的电极材料对电极过程的催化作用不同，可以加速或减缓电极过程的进行。
3. 电极过程与电解质溶液的浓度相关：电极过程的进行受到电解质溶液中物质浓度的影响。
电解质溶液中物质浓度越高，电极过程的进行越容易。
4. 电极过程与温度的变化相关：电极过程的进行受到温度的影响。
温度升高可以加快电极过程的进行速率，而温度降低则会减慢电极过程的进行速率。
5. 电极过程与电流的大小相关：电极过程的进行速率与电流的大小呈正相关关系。
电流越大，电极过程进行得越快，反之亦然。
电极过程是电化学反应中的关键步骤，它决定了反应的进行方式和速率。
第五章 电极过程概述
随后的表面转化步骤：反应粒子在电极表面 或电极表面附液层中进行电化学反应后的转 化过程，如脱附、产物的复合、分解等化学 变化。
新相生成步骤：反应产物生成新相，如气体 生成、固相沉积层等。
任何一个电极反应都至少包括第一、第三和 第五个过程。
19
Yuxi Chen
如银氰络离子在阴极还原的过程
20
Yuxi Chen
当电极反应以一定的速度进行时（取决于 控制步骤的速度），非控制步骤的平衡态几 乎未破坏，这种状态叫做准平衡态。 对准平衡态的过程可以用热力学方法而无 需用动力学方法处理，使问题得到简化。
25
Yuxi Chen
控制步骤的净反应速度（j* 控制步骤反应 速度）
电子转移的反应速度（ 反应）
还原反应； 氧化
17
Yuxi Chen
液相传质步骤：反应粒子向电极表面附近液 层迁移； 前置的表面转化步骤：反应粒子在电极表面 或电极表面附液层中进行电化学反应前的某 种转化过程，没有电子的参与。 电子转移步骤或电化学反应步骤：反应粒子 在电极/溶液界面上得到或者失去电子，产 生氧化或者还原反应产物。
18
Yuxi Chen
10
Yuxi Chen
极化曲线：过电位 随电流密度变化的关 系曲线。 极化度：极化曲线上 某一点的斜率，称为 该电流密度下的极化 值。具有电阻的量纲， 因此有时候称为反应 电阻。
11
Yuxi Chen
电极反应速度：用电流密度来表示
异相化学反应速度表示
用电流密度表示
12
Yuxi Chen
§5.2 原电池和电解池的极化图
不论是可逆电极还是不可逆电极，电极在没 有电流通过时的电位统称为静止电位
7
电化学原理-第四章-电极过程概述
c 平 c
阳极极化时，
a a 平
⑵极化值
实际遇到的电极体系，在没有电流通过时，并不都 是可逆电极。在电流为零时，测得的电极电位可能是可 逆电极的平衡电应，也可能是不可逆电极的稳定电位。 因而，又往往把电极在没有电流通过时的电位统称为静 止电位。把有电流通过时的电极电位(极化电位)与静止 电位的差值称为极化值。
为此，对一个具体的电极过程．可以考虑按照以下四个
方面去进行研究。
1.
弄清电极反应的历程。也就是整个电极反应过程包括哪 些单元岁骤，这些单元步骤是以什么方式(串联还是并 联)组合的，及其组合顺序。
2.
找出电极过程的速度控制步骤。混和控制时，可以不只
有一个控制步骤。
3.
测定控制步骤的动力学参数。当电极过程处于稳态时，
化学反应(电池反应)过程至少包含阳极反应过程、 阴极反应过程和反应物质在溶液中的传递过程(液 相传质过程)等三部分。
ce
c
a
阴极：cathode
c
a
阳极：anode
ae
电极的极化：有电流通过电极 时，电极电位偏离平衡电位（ 或稳定电位）的现象。 阴极极化：电极电位偏离平衡 电位向负移 阳极极化：电极电位偏离平衡 电位向正移 过电位：在一定电位下，电极 电位与平衡电位的差值
j净 j j逆
* *
* 为控制步骤的逆向反应绝对速度。由上式可知 式中 j逆
j净 j*逆
其它非控制步骤，比如电子转移步骤的绝对反应
速度为
(还原反应)和 j (氧化反应)，由于 j 和 j 均比 j* 大得多，所以也比 j净 大得多。然而，对于
j
电极过程简明教程
电极过程简明教程电极过程是化学反应中重要的一环，它使反应物受到电子的作用，从而产生电子的行为。
它是一种能够交换电子的过程，广泛应用于日常的实验，也广泛应用于医学、农业和其他行业。
本文将简要介绍电极过程的基本原理和过程。
一、电极反应的定义电极反应是指当反应物受到电子的作用时，发生的电子行为。
这种电子行为可以使反应物产生电子流动，从而使反应物之间产生联系，从而实现反应。
电极反应可分为催化电极反应、氧化还原电极反应和电极分离反应等。
二、电极反应的基本原理电极反应是电子在反应物之间传输的过程，表面上可以看到电子从一种物质到另一种物质的迁移。
这一过程是以反应物之间的能量差值为基础的，比如物质A含有低能量电子，物质B含有高能量电子，当两者之间存在能量差时，电子就会从物质A向物质B迁移，从而实现反应。
三、电极反应的基本过程电极反应的过程主要包括以下几步：1.反应物和电极连接起来，使其具有电流流过反应物的能力。
2. 使用电源提供电压，以产生电流，从而使反应物之间形成电子反应，从而进行反应。
3.过监测反应物及其产物的活性变化，确定反应是否发生，及其反应的方向和程度。
4.后断开电极连接，停止反应过程。
四、电极反应的实验步骤1.备所需设备：电源、电极、容器、反应物等。
2.电极放置在容器中，将反应物放入容器中，充分混合；3.接电极与电源，调节电压，使电极反应开始；4.测反应物及其产物的活性变化；5.整电压，使反应接近平衡；6.开连接，停止反应过程，完成实验。
五、总结电极反应是指当反应物受到电子的作用时，发生的电子行为，是一种能够交换电子的过程。
本文介绍了电极反应的基本原理、基本过程及实验步骤，希望能够给相关人员搭建一座桥梁，扩大电极反应的应用范围，促进电极反应实验的顺利进行。
第四章-电极过程概述
c i x ,t
erfc 1 erf
非稳态扩散规律
a.
c i 0 ,t
2i t c nF D
0 i
b.过渡时间—电极表面粒子浓度从主体浓 度降到零的时间。
n F Di 0 i ci 2 4i
2 2
2
c.电极表面液层中的反应粒子浓度分布
xl
dci J i Di dx
第二节
稳态扩散过程
一. 理想条件下的稳态扩散
c
0 Ag
c
s Ag
强烈搅拌
管径极小
大量局外 电解质
K
Ag
NO3
dc c 0 c s 常数 dx l
理想稳态扩散的动力学规律
对于反应：
O ne R
稳态扩散的电流密度：
1 3
1 6
1 2
1 2 0
cis
x
对流扩散过程的动力学规律
i nFDi
∵
1 3 1 6
c c
0 i
1 2
s i
D y u
2 3 i 1 2 0
1 2 0
∴ i nFD u
2 3 i
1 6
y
1 2
c
1 2
0
c
0
s
id nFD u
1 2 0
1 6
y c
0
反应产物生成独立相时的极化曲线
2.反应产物可溶
RT O O DR RT id i ln ln nF R R DO nF i
0
令
则
1
电极过程概述
电极过程概述——《电化学原理》李荻电极过程•概念：在电化学中，把发生在电极/溶液界面上的电极反应、化学转化和电极附近液层中的传质作用等一系列变化的总和称为电极过程。
•电极过程动力学：有关电极过程的历程、速度及其影响因素的研究就称为电极过程动力学。
一、电极的极化现象•概念：有电流通过时电极电位偏离平衡电位的现象。
•实验表明，在电化学体系中，发生电极极化时，阴极的电极电位总是变得比平衡电位更负，阳极的电极电位总是变得比平衡电位更正。
因此，电极电位偏离平衡电位向负移为阴极极化，向正移称为阳极极化。
过电位•过电位：在一定的电流密度下，电极电位与平衡电位的差值称为该电流密度下的过电位。
η=ψ-ψ平•过电位是表征电极极化程度的参数。
习惯上取过电位为正值，因此规定阴极极化时ηc=ψ平-ψc;阳极极化时ηa=ψa-ψ平•把电极在没有电流通过时的电位称为静止电位ψ静，把有电流通过时的电位（极化电位）与静止电位的差值称为极化值，Δψ•Δψ=ψ-ψ静二、电极极化的原因•有电流通过时，一方面，电子的流动，在电极表面积累电荷，使电极电位偏离平衡状态，即极化作用；另一方面，电极反应，吸收电子运动所传递过来的电荷，使电极电位恢复平衡状态，即去极化作用。
电极性质的变化就取决于极化作用和去极化作用的对立统一。
•实验表明，电子的运动速度往往是大于电极反应速度的，因而通常是极化作用占主导地位。
•有电流通过时，阴极上由于电子流入电极的速度大，造成负电荷的积累；阳极上由于电子流出电极的速度大，造成正电荷的积累。
因此阴极电位向负移动，阳极电位向正移动，都偏离了原来的平衡状态，产生所谓的“电极的极化”现象。
•电极极化现象的实质：电极极化现象是极化与去极化作用的综合结果，其实质是电极反应速度跟不上电子运动速度而造成的电荷在界面的积累，即产生电极极化现象的内在原因正是电子运动速度与电极反应速度之间的矛盾。
•两种特殊的极端情况：理想极化电极和理想不计划电极。
电极过程概述
面转化步骤。
例如银氰络合离子在阴极还原的电极过程，包
括4个单元步骤： (1) 液相传质步骤
Ag(CN)32-(溶液深处)→Ag(CN)32-（电极表 面附近）
(2) 前置转化步骤 Ag(CN)32-→Ag(CN)2-+CN-
(3) 电化学步骤（电子转移） Ag(CN)2-+e→Ag(吸附态)+2CN-
在连续进行的各个单元步骤中，除速度控制步骤 外，可以认为其余的步骤反应速度是非常快的。 如果远远大于控制步骤，则可以近似地认为它们 处于平衡状态。可以用热力学方法而不必用动力 学处理这些步骤，即认为它们处于可逆状态。应 当注意的是电极过程中的控制步骤并不是固定不 变的。随着条件的变化，可能由原来起控制步骤 的分部反应步骤转化为由另一个分部反应步骤起 控制步骤作用。
(5) 镀液的稳定性 如果满足以上5个条件，则认为此电解液的性 能较好。
四、极化曲线的分析
例1：P35 图3-1 例2：下图为18℃时，某甲基磺酸盐镀锡溶的 极化曲线，开路电位分别是 1#：-445mv ； 2#：-430mv ；通过分析得出镀液的分散能力 2#好于1#
2#施罗得 1#国巨
Dk (A/dm2)
析出超电势用η析来表示 对于阴极： η析=φ平- φ析 对于阳极： η析=φ析- φ平 二、析出电势的测定
P36
三、电解时的电极反应 电解时，如果溶液中有几种离子在阴极进 行还原或在阳极进行氧化时，则析出电势 大的优先在阴极进行还原反应，反之，析 出电势小的优先在阳极进行氧化反应。
例题：
在25℃时，用铜电极电解0.1M的CuSO4和 0.1M的ZnSO4溶液，当电流密度为0.01A/cm2 时，氢在铜上的析出超电势为0.584 v，而锌 与铜的析出超电势很小可以忽略不7
第四章电极过程概述
’
E c a 平） IR （
’
电解池： E V
' a平
c
c平
(
' a平
c平 '
) a 平 ）（
’ c平
a
IR 溶液 （
’
a平
c） IR
E c a 平 ） IR （
' a平
，
四.电极过程的主要特征 电极反应是发生在电极/溶液界面，并随电子定向 流动的氧化还原反应。因此，它遵循一般氧化还原的 所有规律，同时也具备自己的特征： 1.氧化与还原反应分区进行，并伴随宏观电子的定 向流动（电能可利用）。 2.电极/溶液界面存在很强的电场～108V/cm，且 界面电场强度可在一定范围内发生变化。它的存在与 变化对电极反应的速度将产生非常大的影响。 3.电极反应由一系列遵循不同动力学规律的单元步 骤构成，其速度的大小由其反应活化能最大的分步骤 决定。
a. 研究电极与辅助电极构成极化回路，通过外电源 及可变电阻的调节，使研究电极以不同的电流密 度进行极化。 b. 研究电极与参考电极构成测量回路，测定在不同 极化电流密度下研究电极的电极电位。
V
研
参考
IR
由于电位测量仪的输入电阻很大（109Ω以上）， 故通过测量回路的电流强度很小，故可认为参考电极 未发生极化（Ф 参= Ф 参平）。
IR为回路电阻产生的压降
IR I 测 I 极） R I 测 R （
' ''
R’：研究电极与盐桥间的溶液电阻，R’’：参考电极 系统的溶液电阻。
I测≤10-7A I极=10-3～10-1A， R’≈ R’’ 故有： I R = I极 R’ 若将R’变得很小，则可有： V测量=Φ 研 + 常数 实际测量，常采用鲁金毛细管来减小盐桥与研究电 极表面之间产生的溶液欧姆降。
电极过程简明教程
电极过程简明教程电极过程是专业实验行为中重要的一环。
电极过程中有多种工具和知识可以使用，这些工具和知识可以帮助实验者精确测量和记录实验中的每个步骤，以获得较准确的实验结果。
本文的目的是以简明的方式介绍电极过程，为实验者提供一个简短的教程，指导实验者进行准确的电极过程实验。
一、什么是电极过程电极过程，也称为电极反应或电极反应，是一种电化学量测反应，它可以用来测量特定的化学溶液的电导率。
这种反应的发生取决于电子转移的发生，在此过程中会有电荷的转移及相应的电量变化。
在特定的电极表面上会发生放电或充电的反应，它们是电极反应的两个相反的过程。
二、实验准备在电极实验中，实验者需要准备以下几个重要的材料：1.电极：电极是电极反应的基础，实验者应选用定义明确的金属电极，如铜电极、银电极或钯电极等。
2.电极活性剂：电极活性剂是引发电极反应的重要部分，实验者应选择符合实验要求的电极活性剂，如氯化钠、氯化铵、硫酸或硫化钠等。
3.量器：量器是实验中重要的部分，实验者应准备一台标准电极，以及量测电极反应的示波器，如模拟电极、滴定电极或滴定电极等。
三、实施过程1.电极准备：实验者首先要进行电极的准备工作，将电极填满指定的活性剂，然后将电极放置在实验环境中，以确保电极的稳定性。
2.量器的准备：实验者应准备好示波器，连接到电极，以实时跟踪电极反应的变化，并记录数据。
3.实施反应：不同的实验环境下，接触的环境不同，实验者应根据实验要求进行调整，实施反应，以获得准确的实验结果。
4.记录结果：最后，实验者应记录电极反应中通过示波器测到的变化，并绘出电极曲线，由此可以得出准确的实验结果。
四、总结电极过程是一个复杂的实验过程，用于评估特定溶液中的电导率，实验者应准备好本文中介绍的设备，并且根据实验环境调整接触环境，以获得准确的实验结果。
此外，实验者还需要正确的记录和绘制电极曲线，以便在此基础上得出实验结论。
总之，电极过程是一个实用性强的实验过程，实验者应妥善处理，以获得准确的实验结果。
章电极过程
故 浓差
E可 逆
E不可逆
RT zF
i扩 散 i极 限
浓差(或E不可逆)与
i扩
呈线
散
性关
系
作浓差(或E不可逆) ~ i扩散图,
斜率 RT zFi极 限
可求出i极限
5) 当i扩散→i极限时，η浓差,阴→∞，水平线
尽量使i扩散接近 i极限，可以提高 反应速率； 控制 i扩散<i极限 可以分离不同离子。
适用于i 在10-6～10-1A/cm2的范围内，当i →0时，
由塔菲尔公式得 →∞，塔菲尔公式失效！ 实验得 =ωi 。影响电化学极化的因素： ▲ 与电极表面状态及电极材料有关：P521关于a值 ▲ 与电极真实面积有关，As↑，i↓，↓； ▲ T↑,↓，升高1度，降低2mV，比浓差极化显著 ▲ i↑,↑： 较小时， ～i 直线关系
RT
)exp(
zF阳
RT
)
当 = 0时， ic=ia=i0 —— 交换电流密度，则
ic
i0
exp(
zF阴
RT
)
ia
i0
exp(
zF阳
RT
)
讨论：
★若阴极极化程度较大，则 i i净 | ia ic | ic
i
ic
i0
exp(
zF阴
RT
)
ln i ln i0 zF阴
RT
阴
RT
zF
Ec
E0 c
zFE电极
E0 c
zF ( E电极,平
阴 )
Ea
E0 a
zFE电极
E0 a
zF ( E电极,平
阳 )
又 i = zFr，分别将rc 和ra及活化能的表达代入
电极过程的基本历程和特点
电极过程的基本历程和特点电极过程是化学反应发生的地方。
在电化学中，电极被定义为能够在电池中接受或释放电子的表面。
电极过程是指电流从一个电极通过电解质到另一个电极的过程。
1. 电子传递的基本历程电极过程中，那些接受或释放电子的地方被称为“半反应”。
电子的传递是基本的历程，半反应中的电子可以被释放到电解质中，或者来自电解质中的电子可以被接受。
这个过程被称为“氧化还原反应”。
2. 特点电极过程具有许多特点。
首先，电极不可避免地会在反应过程中发生改变。
其次，电极的电位必须正确地匹配电解质中的离子。
此外，电极的形状和表面特性也会对反应的速率和方向产生影响。
3. 电极的种类电极可以是未反应物质的纯金属，例如铜电极、锌电极。
也可以是被均匀地涂上反应物质的电极，例如银/氯化银电极、铂/氢电极等。
这些电极会在反应过程中进行氧化还原反应来生产电流。
4. 电极反应之间的联系在电池中，存在两个电极：一个带正电荷的阳极和一个带负电荷的阴极。
在这些电极之间，通过电解质进行正负离子的传递，产生电流。
两个电极之间的电位差是电池的电动势。
电位差越大，产生的电能就越多。
5. 应用电极过程具有广泛的应用，从电解金属到制备化学品。
电镀过程中使用电极，生产氢气和氧气也是电极过程。
此外，电化学电池也是一种涉及电极过程的应用，如原电池和充电电池。
6. 环保问题电化学反应不仅可以进行广泛的应用，而且具有较好的环保性。
例如，电解水可以生成可再生的氢气和氧气。
电镀过程还能在保持质量和效率的同时减少废物和污染物的排放。
总之，电极过程是一项重要的化学反应，具有广泛的应用和优势。
随着技术的不断发展和进步，电极过程将继续在各个方面发挥作用。
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五、极化曲线
• 极化度（反应电阻）：极化曲线上某一点 的斜率为该电流密度下的极化度。表示电 极反应进行的难易程度。
五、极化曲线
• 电极反应：有电子参与的氧化还原反应。 One R
• 电极反应速度用电流密度表示：
电极反应速度按异相化学反应表示： v
1 S
dc dt （3.2)
电极表面积
电极上有1摩尔物质还原或氧化，就需要通过nF电量。
三、浓差极化和电化学极化
浓差极化：由于液相传质步骤的迟缓，使得电极表面 反应离子的浓度低于溶液本体浓度，造成电极电位 偏离平衡电位（稳定电位）的现象。 例： Z2n2eZn电极附近液层传质过程迟缓
电化学极化：由于电极表面得、失电子的电化学反应 的迟缓，而引起的电极电位偏离平衡电位（稳定电 位）的现象。 例： N2 i2eNi 得电子过程迟缓
第三章 电极过程概述
第三章 电极过程概述
•电化学反应过程：阳极反应、阴极反应、液相传 质 •电极过程：把发生在电极/溶液界面上的电极反应、 化学转化和电极附近液层中的传质作用等一系列变 化的总和统称为电极过程。 •电极过程动力学：有关电极过程的历程、速度、 影响因素的研究称为电极过程动力学。
第三章 电极过程概述
6、过电位：在一定电位下，电极电位与平衡电位的
差值。
平
过电位取正值：
c 平 c
a a 平
7、极化值：有电流通过时的电极电位（极化电位） 和无电流通过时的电极电位（静止电位）的差值。
五、极化曲线
极化曲线：过电位或电极电 位随电流密度变化的关系 曲线。
讨论： I = 0 时，E = 静止电位。 曲线1、2的极化性能不同。 相同电流密度反应2比反 应1阴极电位负，表明反 应较难于进行。
三、理想极化电极和理想不极化电极
• 理想极化电极：电极上不发生电极反应，流入电 极的电荷全部都在电极表面积累，使电极电位发 生改变。如：滴汞电极。
• 理想不极化电极：电极反应速度很大，流入电极 的电荷全部都能通过电极反应消耗，不在电极表 面积累，电极电位不发生变化。如：饱和甘汞电 极。
四、电极极化的有关名词
§3.1 电极的极化现象 §3.2 原电池和电解池的极化图 §3.3 电极过程的基本历程和速度控制步骤 §3.4 电极过程的特征
§3.1 电极的极化现象
一、电极的极化 二、电极极化的原因 三、理想极化电极和理想不极化电极 四、电极极化的有关名词 五、极化曲线 六、极化曲线的测量
一、电极的极化
• 电极的极化：有电流通过时，电极电位偏 离平衡电位的现象。
二、电极极化的原因
1、平衡状态：电极反应的物质交换和电荷交换平衡，外电流 为零。
2、极化作用：外电流流过电极时，电子的流动使电极表面电 荷发生积累，电极电位偏离平衡状态。
3、去极化作用：电极表面发生电极反应，吸收电子运动传递 过来的电荷，使电极电位恢复平衡的状态。
4、电极极化的原因： 极化作用＞去极化作用 电荷在界面积累 电极电位偏离平衡电位
极化 回路
测量 回路
§3.2 原电池和电解池的极化图
极化图：把表征电极过程特性的阴极极化曲线 和阳极极化曲线画在同一各坐标系中。
极化的一般规律：阴极极化使电极电位变负。 阳极极化使电极电位变正。
阴极反应 还原反应 阳极反应 氧化反应
一、原电池的极化图
正
电池电动势： Ec平a平
极
电池端电压：
与电动势
方向相反
Vc a IR
负
V（c平c）（a平a）IR
极
E（a c）IR
极化后：
V E
二、电解池的极化图
电池电动势： 电池端电压：
Ea平c平
与电动势 方向相同
正 极
Va c IR
负
V（a平a）（c平c）IR
极
E（a c）IR
极化后： V E
§3.3电极过程的基本历程和速度控制步骤
一、电极过程的基本历程 二、电极过程的速度控制步骤 三、浓差极化和电化学极化 四、准平衡态
一、电极过程的基本历程
1、液相传质 2、前置转化：吸附、络合离子配位数改变等 3、电化学反应：得失电子、氧化还原 4、随后转化：脱附、复合、分解、歧化等 5、液相传质
一、电极过程的基本历程（例1）
生成新相
液相传质 液相传质
电子转移 前置转化
一、电极过程的 基本历程（例2）
双电子反应
并联进行
二、电极过程的速度控制步骤
假设电极过程控制步骤的绝对反应速度为j*
四、准平衡态
• 如果电极过程的非控制步骤的反应速度比控制步骤 的速度大得多，当电极过程以控制步骤的速度进行 时，可以近似地认为电极过程的非控制步骤处于平 衡状态，即处于准平衡态。
• 准平衡态的引入是为了简化问题的研究。 （例：用能斯特公式计算电极电位）
四、准平衡态
• 对于电极反应： One R
1、电极的极化：有电流通过电极时，电极电位偏离 平衡电位（或稳定电位）的现象。
2、阴极极化：电极电位偏离平衡电位向负移。 3、阳极极化：电极电位偏离平衡电位向正移。 4、极化电位：有电流通过时的电极电位。 5、静止电位：无电流通过时的电极电位，包括平衡
电位（可逆电极）和稳定电位（不可逆电极）。
四、电极极化的有关名词
• 单元步骤的反应速度：veG0/(RT) 潜在的反应速度 • 速度控制步骤：当几个步骤串联时，实际反应速度
等于最慢的那个步骤，把控制整个电极过程速度的 单元步骤（既最慢的那个步骤）称之。 • 当电极反应进行的条件发生变化时，电极过程的速 度控制步骤会发生变化。 • 电极过程的速度控制步骤可能不止一个。
j （f ）
六、极化曲线的测量
3、稳态法：测定电极过程达到稳定状态后的 电流密度与电极电位的关系。
4、暂态法：测定电极过程未达到稳定状态的 电流密度与电极电位的关系，包含时间因素 的影响。
六、极化曲线的测量
极化 回路
测量
电
回路
位 计
恒电流法 基本测 量线路 图。
六、极化曲线的测量
恒电位法基本测量线路 图。
电极反应速度用电流密度表示：
j
nFvnF1 S
dc dt （3.3)
当电极反应达到稳定状态时，外电流全部消耗于电极反 应，即代表了电极反应速度。
六、极化曲线的测量
1、恒电流法：给定电流密度，测量电极电位，得到 电极电位与电流密度的关系曲线。
（f j）
2、恒电位法：给定电极电位，测量电流密度，得到 电流密度与电极电位的关系曲线。