第十章-电解与极化作用

第十章 电解与极化作用

1、要在一面积为3100cm 的薄铁片两面都镀上厚度为0.05mm 的均匀镍层，计算所需

的时间。已知所用电流为2.0A ，电流效率为96%，3

(,)8.9Ni s g cm ρ-=⋅，

158.7Ni M g mol -=⋅。

解：Q nZF =

29650096%Ni

V

I t M ρ⨯⨯=⋅⋅

V SL =

8.91000.005

296500

29650058.77620.4() 2.12()96%96%

S L t s h I I ρ⨯⨯⨯⨯⋅⋅⨯⨯====⋅⋅

2、在298K 和标准压力下，试写出下列电解池在两极上所发生的反应，并计算其理论分解电压：

11

1P ()|(1.0.,0.68)|()2()|(0.05.,0.860)()

t s NaOH mol kg Pt s Pt s HBr mol kg Pt s γγ-±-±==（）（）

（3）1133()|(0.50.,0.526)||(0.01.,0.902|()Ag s AgNO mol kg AgNO mol kg Ag s γγ--±±== 解：（1）阴极反应：22()2()H H a e H p θ++-+→

阳极反应：221

2()()()22

OH OH a O p H O l e θ---→

++ E E ϕϕ==-阳阴可逆分解 =22

2O

/OH

RT 1ln (0ln )OH H RT a zF zF a θϕ-

-+-

-- 12

2RT 10.401V ln ln OH H RT a zF zF a -+

=-

+ 2142RT 18.31429810.401V ln 0.401ln ()296500(10)

W zF K -⨯=+

=+⨯ 0.4010.828 1.23V =+=

（2）阴极反应21

H ()()2

H a e H p θ++-+→

阳极反应--+→

-e l Br a Br Br )(2

1

)( E E ϕϕ==-阳阴可逆分解

=2

2

B ||1(ln )(ln )r Br Br H H H RT RT a zF zF a ϕϕ-

-+

+

ΘΘ

--- =2

|ln()Br

Br H Br RT

a a zF

ϕ-

+-Θ

-⨯ 2

8.314298

1.065ln(0.8600.05)96500

1.227V.

⨯=-⨯= （3）阴极反应)()(1s Ag e a Ag →+-+ 阳极反应-++→e a Ag s Ag )()(2

218.3142980.010.902

E E ln ln 0.0866V 965000.50.526

a RT zF a ⨯⨯==

===-⨯可逆分解 3、在298K 和标准压力下，用镀铂黑的铂电极解 1.0H a +=的水溶液，当所用电流密度为32510j A cm --=⨯⋅时，计算使电解能顺利进行的最小分解电压。已知20.487O V η=，

2

0H V η≈，忽略电阻引起的电位降，2()H O l 的标准摩尔Gibbs 生成自由能为

1237.129f m G kJ mol Θ

-∆=-⋅。

解：E E IR E E ηη=++=++阳阴分解可逆不可逆可逆

2221

2

H O H O +=

237.129

1.2286296500

f m

G E V zF

Θ

∆=-

=

=⨯可逆

1.22860.4870 1.7156E V =++=分解

4、在298K 时，使下列电解池发生电解作用： 1124P ()|(1.0.),(1.0.)|()t s CdCl mol kg NiSO mol kg Pt s --

问当外加电压逐渐增加时，两极上首先分别发生什么反应？这时外加电压至少为若干？（设活度因子均为1，超电势可忽略。）

.解：在阳极上可能发生反应的阴离子是Cl -、OH -和24SO -

2

2

|C |ln Cl Cl l Cl Cl RT m ZF θ

ϕϕ-

-=-

8.314298

1.358V ln 2 1.3496500

V ⨯=-= 2

2

7||8.314298

ln 0.401ln1096500

0.81V O OH O OH

OH RT m V ZF θ

ϕϕ-

-

--⨯=-=-=

2-2-2-2-2

84

2

8

4

S O

/SO S O /SO 2.050V.θ

ϕϕ== 所以阳极发生OH -被氧化反应 在阴极上，阳离子有22Cd ,Ni ,H +++

22C ||0.40d Cd

Cd Cd

V θϕϕ+

+

==- 22||0.23Ni Ni

Ni Ni

V θϕϕ+

+

==- V m zF RT H H

H H H

414.010ln 96500

298314.8ln 70||2

2

-=⨯=+=-++

+

ϕϕ 阴极发生Ni 2+被还原成Ni 的反应。

E 0.810.23 1.04V ϕϕ=-=--=阳阴分解（）

5、298K 时，用()Pb s 电极来电解24H SO 溶液，已知其浓度为10.10mol kg -⋅，

0.265γ±=，若在电解过程中，把阴极与另一甘汞电极相连组成原电池，测得其电动势1.0685E V =。试求2()H g 在Pb 阴极上的超电势（只考虑24H SO 的一级电离）。已知所用甘汞电极电势0.2806V ϕ=甘汞。

解：电解时

2

2

22

2//18.314298ln ln()ln(0.2650.1)0.093()296500

H

H H H

H RT RT m V zF a zF ϕϕγ+

+

+Θ

++⨯=-==⨯=-⨯ 组成原电池甘汞电极为正极2

/H H E ϕϕ+=-甘汞

2

/0.2806 1.06850.7883H

H E V ϕϕ+

=-=-=-甘汞

0.093(0.7883)0.6953V ηϕϕ=-=---=阴电解电极 6、在锌电极上析出氢气的Tafel 公式为

2/0.720.116lg[/]V j A cm η-=+⋅