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线性电位扫描法测定镍在硫酸溶液中的 钝化行为
─Passivation Behavior of Ni in Sulfuric Acid Solution
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目的要求 测定金属钝化曲线的基本方法,测定金属镍在硫酸溶液中的钝化曲线及其维钝电流值 学会处理电极表面,了解表面状态对钝化曲线测量的影响。
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实验原理 在以金属作阳极的电解池中,通过电流时,通常会发生阳极的电化学溶解过程:M→Mn++ne-。
当阳极的极化不太大时,溶液速度随着阳极电极电势(电极电位)的增大而增大,这是金属正常的阳极溶解。但是在某些化学介质中,当阳极电极电势超过某一正值后,阳极的溶解速度随着阳极电极电势的增大反而大幅度地降低,这种现象称为金属的钝化。 研究金属的钝化过程,需要测定钝化曲线,通常用恒定电位法。将被研究金属如铁、镍、铬等或其合金置于硫酸盐溶液中即为研究电极,它与辅助电极(铂电极)组成一个电解池,同时它又与参比电极(硫酸亚汞电极)与被研究电极组成原电池,以镍做阳极为例,通过恒电位仪对研究电极给定电极给定一个恒定电位后,测量与之对应的准稳态电流值I。以超电势η对通过被研究电极的电流密度j的对数lg{j}作图,得所示金属钝化曲线。
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实验原理 超电势η即电流密度为j时的阳极电极电势ENi(j)=0与j=0时的阳极电极电势ENi(0)之差: η= ENi(j)-ENi(0)
因为 E(j)=E Hg2SO4-ENi(j) E(0)= E Hg2SO4-ENi(0) 所以 η=E(0)-E(j)
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试剂与仪器 试剂:0.05mol.L-1H2SO4溶液、丙酮。
仪器:JH2X型数字式恒电位仪(图5-24)、电解槽、饱和硫酸亚汞电极(参比电极)、Pt电极(辅助电极)、直径9mm的Ni电极(研究电极)。
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实验步骤 1、将Ni电极表面用金相砂纸磨亮,随后用丙酮、去离子水洗净并测量其表面积。
2、在电解池内倒入约60mL0.05moL.L-1H2SO4溶液,按图5-22组装实验装备,公开端研究电极。 3、接通恒电位仪电源,打开恒点位仪电源开关,预热15min。 4、调节给电位,电流测量量程由K3调节,其量程由电流读数而定。
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数据处理 1、金属实验条件计算超电势η。 2、计算电流密度j,列表并描绘钝化曲线。
3、从钝化曲线上确定Ni在H2SO4溶液中维钝电位范围和维钝电流密度值。
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思考题 1、金属钝化的基本原理是什么? 2、测定极化曲线,为何需要三个电极?在恒电位仪中,电位与电流哪个是自变量?哪个是因变量。
3、试说明实验所得金属钝化曲线各转折点的意义。 4、是否可用恒电流法测量金属钝化曲线?
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