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电化学合成基础知识 姓名：刘志 学号基础篇 1.法拉第定律 在电极上（即两相界面上）物质发生化学变化的物质的量与通入的电荷量成正比 若将几个电解池串联，通入一定的电荷量后，在各个电解池的电击上发生化学变化的物质的量都相等 电流效率=实际析出量/理论析出量*100% 2.电流密度 每单位电极面积上所通过的电流强度称为电流密度，通常以每平方米电极面积所通过的电流强度(安培)来表示。 基础篇 3.电极电位 对于任意氧化还原反应，Nernst公式 基础篇 4.分解电压和超电压 E外=E可逆+?E不可逆+E电阻 E外是实际分解电压；E可逆是电解过程中产生的原电池电动势；?E不可逆是超电压部分；E电阻是电解池内溶液电阻产生的电压降 超电压受以下因素所影响： 电极材料：不同的析出物质和不同的电极会产生不同的超电压，比如氢气在镀铂的铂黑电极上，氢的超电压很小，若以其他金属作电极，要析出氢必须使电极电位较理论值更负。 析出物质的形态：通常金属的超电压较小。而气体物质的超电压比较大。 电流密度：电流密度越大，超电压越大。 电极上产生的超电压主要由以下过电位构成： 浓差过电位：由于电解过程中电极上产生了化学反应，消耗了电解液中的有效成分，似的电极附近电解液的浓度和远离电极的电解液的浓度发生差别造成的。 电阻过电位：由于在电极表面形成一层氧化物薄膜或者其他物质，对电流产生阻力而引起的。 活化过电位：由于在电极上进行电化学反应的速度往往不大，易产生电化学计划，从而引起的过电位。电极上有氢气或者氧气形成时，活化过电位更显著。 基础篇 5.槽电压 电解槽的槽电压都高于理论分解电压由下述几种电压组成： 反抗电解质电阻所需的电压。电解质像普通导体一样，对通过的电流有一种阻力，反抗这种阻力所需要的电压，可以根据欧姆定律计算，为IR1。 完成电解所需的电压。这种电压是用来克服电解过程中所产生的原电池的电动势的，设为E可逆。 电解过程的超电压。如上所述设为?E不可逆。 反抗输送电流的金属导体的电阻和反抗接触电阻所需要的电压，为IR2 E槽=E可逆+?E不可逆+IR1+IR2 提高篇-水溶液电解 1. 水溶液中金属的沉积 在实验室中用水溶液电解提纯或提取金属往往是为了下列目的： 在市场上难以得到的特殊金属 比市售品更高纯度的金属 粉状和其他具有特别形状和性能的金属 由实验室的和其他废物中回收金属 原料供给分为以下两种： 用粗金属为原料作阳极进行电解，在阴极获得纯金属的电解提纯发 以金属化合物为原料，以不溶性阳极进行电解的电解提取法 提高篇-水溶液电解 水溶液中金属电沉积实例的电解条件 提高篇-水溶液电解 电解液的组成、电流密度、电解温度，金属离子的配位作用和添加剂都是支配金属电沉积的主要因素 电解析出金属形态的倾向 提高篇-水溶液电解 水溶液中电沉积获得的 金属产品优点： 获得很纯的金属 自多种金属盐的混合物中能分离沉积出纯的金属。因此这一途径尚可应用于金属的提纯，精炼，多金属资源的综合利用等，也是湿法冶金中的一个重要方面。 可控制，电解条件以制得不同聚集状态的金属，如粉状金属、致密的晶粒、海绵状金属沉积物，金属箔等等一敷进一步处理和应用上的需要。 用此合成途径尚可制备金属间的合金、金属镀层和膜。NiSn、Al3Ni、CuZn等 提高篇-水溶液电解 2.含最高价和特殊高价元素化合物的电氧化合成 具极强氧化性的化合物F2、OF2、Na2S2O8等 难于合成的最高价态化合物NaClO4、KMnO4、(ClO4)2S2O8等 将NaClO3溶于水，在318～323K溶解饱和，使溶液中含NaClO3 640～680g／L，再加上Ba(OH)2以除去SO42-暖一等杂质，经过滤后送往电解槽。电解槽中阳极采用PbO2棒，阴极用铁、石墨、多孔镍、铜、不锈钢。电流密度为l500A·m-2，槽电压为5～6 V，PH值为6～7。电解液温度为323～343 K。在槽内加入NaF以减小阴极还原。电解反应如下： NaCl03+H20—2e一 NaCl04+2H+ 电流效率为87％～89％，原料转化率为85％。 提高篇-水溶液电解 3.含中间价态和特殊低价元素化合物的电还原合成 含中间价态非金属元素的酸或其盐类 特殊低价元素的化合物 非水溶剂中低价元素化合物的合成 这类化合物由于其氧化态的特殊性，很难借其它化学方法合成得到，下面举一些典型实例：如Mo的化合物或简单配合物很难用其它方法制得纯净的中间价态化合物，然而电氧化还原方法在此具有明显优点。用它可以容易的从水溶液中制得Mo2+(如[MoOCL2]2-，K3MoCl5等)、Mo3+(如K2[MoCl5H20]，