實驗陰極極化曲線的測定第一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二一、實驗?zāi)康?.測定銅電極在鍍鋅溶液中的陰極極化曲線；2.了解絡(luò)合劑、添加劑對陰極極化的影響；第二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二二、實驗原理在有電流通過電極時，電極電勢偏離可逆平衡電位，陰極的電勢表現(xiàn)得比可逆電極的電勢更負一些，這種現(xiàn)象稱為陰極極化。陰極極化曲線是指電流密度與陰極電勢之間的關(guān)系曲線。本實驗是通過在含不同成份的鍍鋅溶液中被電鍍的銅電極的陰極極化曲線的測定，來研究絡(luò)合劑、添加劑對陰極極化的作用。第三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二

電鍍是一種電解加工工藝，所加工的物體為陰極，電解質(zhì)中的金屬離子電沉積在物體表面，這是一個電結(jié)晶的過程。當晶核的生成速度大于晶核的成長速度時，鍍層就細致緊密，因此晶核的生成速度是決定鍍層質(zhì)量的重要因素。金屬離子從液相轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔?，使體系自由能降低，在新相形成的同時要建立新的界面，又使體系自由能升高，所以體系能量的變化應(yīng)是這兩部分能量之和。第四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二從所需要的表面能量來考慮，小晶體比大晶體具有更高的表面能。陰極極化越大，過電位越大，能夠提供更多的表面能，所以晶核生成的速度越大。因此在電鍍中，往往通過增大陰極極化來提高電鍍的質(zhì)量。但是，如果單純增大電流密度以造成較大的濃差極化，則常常形成疏松的鍍層，因而在電鍍生產(chǎn)中，大都在鍍液中加入各種絡(luò)合劑、添加劑，以減小電極反應(yīng)速度，增加電化學極化。第五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二四種鍍液成份：Ⅰ、0.38MZnCl2+4.8MNH4Cl+0.21M氨三乙酸+2g/l硫脲+2g/l聚乙三醇Ⅱ、0.38MZnCl2+4.8MNH4Cl+2g/l硫脲+2g/l聚乙三醇Ⅲ、0.38MZnCl2+4.8MNH4Cl+0.21M氨三乙酸Ⅳ、0.38MZnCl2+4.8MNH4Cl第六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二說明：（1）NH4Cl：主要起導電作用，以改善電解液的分散能力。氨還可以與氨三乙酸共同與鋅絡(luò)合形成更為穩(wěn)定的絡(luò)離子。（2）氨三乙酸：絡(luò)合劑，與鋅離子形成絡(luò)合離子。（3）硫脲：添加劑，在電鍍過程中，電解產(chǎn)生的活性S2-離子在電極表面與金屬形成表面絡(luò)合物，阻礙電極反應(yīng)。（4）聚乙三醇：添加劑，是非離子型表面活性物質(zhì)，強烈地吸附在電極表面，阻礙電極反應(yīng)。第七頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二三、藥品儀器1.UJ25型直流高電勢電位差計；2.YJ42型精密穩(wěn)壓源；3.AC15直流復射式檢流計；4.YJ87型直流標準電流電壓發(fā)生器；5.標準電池；6.飽和甘汞電極；7.H管、鹽橋、銅片、鋅片、剪刀、小刀、直尺、砂紙、燒杯等；8.飽和KCl溶液；9.鍍液（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號）。第八頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二1.UJ25型直流高電勢電位差計第九頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二2.YJ42型精密穩(wěn)壓源第十頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二3.AC15直流復射式檢流計第十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二4.YJ87型直流標準電流電壓發(fā)生器第十二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二四、實驗步驟組裝實驗裝置溫度補償校正檢流計調(diào)零確定輸出電流測定電動勢改變輸出電流測定電動勢第十三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二1.組裝實驗裝置YJ42型精密穩(wěn)壓源電計標準未知1未知2UJ25型直流高電勢電位差計直流復射式檢流計直流標準電流電壓發(fā)生器標準電池飽和KCl溶液鍍液鹽橋銅片鋅片甘汞電極2.2V3.3V①YJ42型精密穩(wěn)壓源上的紅色接線柱為正極，轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“2V”處；②用剪刀剪下鋅片、銅片（0.5×5cm），并用砂紙把要電鍍的地方磨亮（雙面）；③一只Ｈ管裝入飽和KCl溶液，另一只Ｈ管裝入Ⅰ號鍍液，并按流程圖連接。第十四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二2.溫度補償校正（1）溫度補償校正，按以下計算公式進行；式中：E20為標準電池20℃時的電動勢，單位為V（廠家提供，已標在標準電池上）；t為當時實驗室的氣溫。（2）插上YJ42型精密穩(wěn)壓源的插頭，打開電源開關(guān)；（3）插上AC15直流復射式檢流計的插頭，電源轉(zhuǎn)換開關(guān)應(yīng)置于“×1”處，調(diào)節(jié)“零點調(diào)節(jié)”旋鈕，使標度尺上的光標處于零位。第十五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二3.檢流計調(diào)零在測定電動勢之前，必須先進行調(diào)標準，即進行工作電流調(diào)節(jié)。（1）電位差計左下角的測量轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“N”處，按下“粗”的按鈕，調(diào)節(jié)工作電流“粗”鍵盤，使檢流計光標最接近為零。（2）依次調(diào)節(jié)工作電流調(diào)節(jié)“中”、“細”、“微”鍵盤，使檢流計光標最接近為零。第十六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二4.確定輸出電流調(diào)標準后，調(diào)節(jié)直流標準電壓電流發(fā)生器，使輸出電流為5mA，對銅片進行電鍍。注意：直流標準電壓電流發(fā)生器的“極性”轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“+”處（紅色為正極）；“輸出”轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“準備”處；“量程”轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“100mA”處。插上發(fā)生器插頭，把“電源”轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“通”處，再把“輸出”轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“通”處，然后按下秒表開始計時，邊電鍍邊調(diào)電動勢，8min后讀取電動勢值。第十七頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二5.測定電動勢測定電動勢時，先把測量轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“X”，按下“粗”的按鈕，依次從大到小調(diào)節(jié)測定電動勢的六個鍵盤使光標最接近零（主要調(diào)節(jié)第1、2、3鍵盤），接著按下“細”的按鈕。依次從大到小調(diào)節(jié)測定電動勢的六個鍵盤使光標最接近零（主要調(diào)節(jié)第4、5、6鍵盤）。注意：（1）判明光標移動方向與電動勢值大小的關(guān)系；（2）測量過程中，必須經(jīng)常調(diào)整電動勢值，保持光標最接近零；（3）讀取電動勢時，光標可能還會緩慢地朝一個方向移動或左右擺動，只記下8min時的電動勢值即可。第十八頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二6.改變輸出電流、測定電動勢（1）5mA的電動勢測定完后，按第4-5步驟依次測定電流輸出值為10mA、15mA、20mA、25mA時的電動勢，電流輸出值確定后按下秒表，4min后讀取電動勢值；（2）發(fā)生器“輸出”轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“準備”處，然后測定電動勢值，即電流為0mA時的電動勢值。（3）測量結(jié)束，取出銅片用蒸餾水清洗，量取銅片電鍍面積（長×寬×2）；（4）把Ｈ管中的鍍液倒掉，用蒸餾水清洗干凈，然后裝入Ⅱ號鍍液；（5）測定完Ⅱ號鍍液后，再依上法測定Ⅲ、Ⅳ號鍍液；（6）實驗結(jié)束，清洗復原。最后觀察四種鍍液所鍍銅片的質(zhì)量。第十九頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二五、實驗記錄鍍液電動勢值（陰極相對于飽和甘汞電極）（V）電鍍面積（cm）（長×寬×2）5mA10mA15mA20mA25mA0mAⅠ號Ⅱ號Ⅲ號Ⅳ號第二十頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二六、數(shù)據(jù)處理1.計算電流密度DK和陰極電位φK

陰極電位φK=飽和甘汞電極-所測得的電動勢值其中：飽和甘汞電極25℃時為0.2412V（溫度對影響較小）第二十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二計算結(jié)果：電流值5mA10mA15mA20mA25mA0mAⅠ號DKφKⅡ號DKφKⅢ號DKφKⅣ號DKφK第二十二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二2.在直角坐標圖上作陰極極化曲線DK~-φK（以DK為Y軸，

-φK為X軸）-φKDK第二十三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期二七、結(jié)果分析與討論分析四種鍍液陰極極化作用的大小順序①獲得相同的陰極電位，四種鍍液分別所需的電