电解与极化作用

电解与极化作用

1．电流密度j =0.01A·cm -2时，H 2在Zn 电极上的超电势η(H 2)=0.76 V ，若电解液中Zn 2+的活

度为0.01，要使Zn 2+在阴极上析出，而不使氢析出，求溶液的pH 值应控制在什么范围(298K 时ϕ(Zn 2+ | Zn) = -0.763V)。

2．实验测得酸性溶液（pH=1.0）中氢在铁上析出的极化曲线符合Tafel 公式，得到a =0.7V, b =128mV ，(电流密度的单位是A·cm -2)。试求外电流为1.0×10-4mA·m -2时氢在铁上析出的阴极超电势(η阴)，实际析出电势(ϕ阴)，及交换电流密度(j 0)。 3．298.2K 、p 时，用铂做两电极电解浓度为1mol ·dm -3的NaOH 溶液： （1）两极产物是什么？写出电极反应方程式。 （2）电解时理论分解电压是多少? 已知

+22O |H ,H O

ϕ

=0.401V ，+Na |Na ϕ= -2.714V

4．298.2K ，以铜为电极电解0.05 mol ·dm -3CuSO 4和0.001mol ·dm -3H 2SO 4的混合溶液，H 2

在铜上的超电势为-0.23V ，若H 2气体压力为100kPa ，求H 2在铜上的析出电势。 5．溶液中Ni 2+，Cu 2+的活度均为1.00mol kg -1，298.15K 电解时 （1）在阴极上何种离子先析出来？

（2）第二种离子析出时，先析出离子的浓度为多少？

已知

2+Cu |Cu

0.337ϕ

=，2+Ni |Ni 0.25V ϕ=-。

6．Pt 电极电解H 2SO 4(0.1 mol·kg -1，γ±=0.265)反应温度为298K ，压力是101325Pa 。若电解

过程中，将Pb 电极与另一甘汞电极相联，测得E =1.0685V ，求H 2在Pb 电极上的超电势。已知ϕ(甘汞)=0.2801V 。

7．298K ，101325Pa 时，以Pt 为阴极，石墨为阳极，电解含有FeCl 2(0.01mol·kg -1)和CuCl 2(0.02 mol·kg -1)的水溶液，若电解过程中不断搅拌，并设超电势均可忽略不计，活度系数为1。问（1）何种金属先析出？（2）第二种金属析出时，至少需加多少电压？（3）第二种金属离子析出时，第一种金属离子在溶液中的浓度为若干？(ϕ(Fe 2+|Fe)= -0.44021V ；ϕ

(O 2|H +,H 2O)=1.229V ； ϕ(Cu 2+|Cu)=0.337V ；ϕ(Cl 2|Cl －

)=1.360V)

8．某溶液在298K 下，经分析知a (H +)=1，a (Zn 2+)=1，如以锌做阴极进行电解，要使Zn 2+

全部析出（只允许Zn 2+在溶液中的浓度约为10-7mol·kg -1），需控制溶液的pH 值为若干？已知H +在Zn 电极上的η(H +)=0.7V ，Zn 2+在锌电极上的η(Zn 2+)=0。

9．在Zn 2+和Cd 2+浓度各为1mol·kg -1，pH=3的溶液中进行电解，问哪种离子先析出？当第

二种离子析出时，溶液中第一种离子的浓度为若干？在氢析出前，第二种离子的浓度为若干？假定氢在第二种金属上的超电势为0.72V ，离子活度系数均为1。

10．25℃时，用铂电极电解1mol·kg -1H 2SO 4水溶液，当电流密度为50A•m -2时，η(H 2) = η(O 2)

= 0.487V ，求此H 2SO 4水溶液的分解电压。

11．在某一溶液中NiCl 2的浓度为0.2mol ·dm -3，NaCl 的浓度为0.1mol ·dm -3，已

2+

Ni

|Ni

0.25V ϕ=-，+Na |Na 2.714V ϕ=-，ϕ(Cl 2|Cl －

)=1.360V ，ϕ(O 2|H +,H 2O)=1.229V ，

在镍上η(H 2)= -0.42V ，η(O 2)= 0.1V ，η(Cl 2)= 0，若在298.2K 、p 时以镍为电极，电解此溶液，通过计算说明两极首先发生什么反应? (活度系数均为1)。 12．在298.2K 、p 时 外加电压使下述电解池发生电解作用

Pt(s)|CdCl 2(1mol ·dm -3)+NiSO 4(1mol ·dm -3)|Pt(s)

（1）当外加电压逐渐增大时，两极上首先发生什么反应？此时外加电压至少为多少?(假

设不考虑超电势，且各电解质溶液的γ±=1)。已知如下数据：

2+

Cd

|Cd

0.403V ϕ=-，2+Ni |Ni 0.25V ϕ=-，ϕ(Cl 2|Cl －

)=1.3595V ，-2

2

O |OH ,H O 0.401V ϕ=。

（2）若H 2在Pt 上的超电势是-0.07V ，O 2在Pt 上的超电势是0.85V ，则电解产物是什么?

开始电解时分解电压是多少?

电解与极化

1．解：当φ(Zn)> φ(H 2)时氢才能析出

2+

2+2

2

2Zn

|Zn

Zn H |H H ln ln (H ) 22RT RT a a F F

ϕϕη+++>+- -0.763-0.05912>-0.05913pH-0.76

pH>1.05

2．解：4ln(])0.70.128ln(1.01010)0.184V a b j j η-=+=+⨯⨯=-阴阴

+ln (H )0.059160.1840.244V RT

a F

ϕη=

+=--=-阴阴 ln(])a b j j η=+阴阴