用析氢过电势讨论几个中学化学教学问题，本文主要内容关键词为：电势论文,几个论文,中学化学论文,用析氢论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
过电势是实际分解电压大于理论分解电压的重要因素，它的大小主要与电极材料和电流密度有关，可归咎于动力学原因导致电解反应处于非平衡状态所致。析氢过电势是指一定电流密度时在某电极上析出氢气所需的额外电势。本文拟用析氢过电势讨论几个中学化学教学中的析氢问题。
一、构成原电池一定能加快金属与酸反应的速率吗
1.铜锌原电池能加快锌与硫酸反应速率的原因
2.构成原电池并不能加快所有负极材料的氧化速率
由上文讨论可知，构成铜锌原电池能加快锌与硫酸反应的速率，其原因是
在Cu上的析出过电势小于在Zn上的析出过电势，从而使得在Cu上析出的电极电势比在Zn上析出的电极电势增大。为此，有教师以为凡是构成原电池一定能加快负极材料的氧化速率，并将同一电解质溶液中同一金属腐蚀速率的快慢顺序列为“电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀”。
这样使得在Hg表面析出的电极电势比在Zn上析出的电极电势减小，反应趋势也随之减小。所以，构成原电池并不一定能加快负极材料的氧化速率。也正因为金属汞齐化之后与酸反应的速率会明显下降，传统的普通锌锰干电池中锌与电解质溶液的接触面都要进行汞齐化处理，以减缓电池的自我放电速率。
二、铜锌原电池中锌片上产生气体一定是锌片不纯吗
按中学化学教科书中的传统方法进行以稀硫酸为介质的简易铜锌原电池实验时，通常铜片和锌片上都有气体产生，只是锌片上产生气体的速率比没有铜片时缓慢一些。有教师理想化地认为，此时气体只能在铜片上产生，而不应该产生在锌片上，而且将事实中锌片上产生氢气的原因归咎于“锌片不纯”。
例 将锌片、铜片用导线连接置于同一稀硫酸中，下列叙述正确的是()。
①正极附近
逐渐增大；②电子从铜片流向锌片；③锌片、铜片上若同时有气泡冒出，说明锌片不纯；④反应后溶液的pH增大
A.①②③ B.② C.③④ D.①②③④
答案为C。
为了使原电池实验实现“锌片上不产生气体”的理想，也有教师认为，“最好用纯锌片（线）”，如果没有纯锌片，“可将粗锌片放入饱和
溶液中浸一会儿形成锌汞齐，洗净后再用”。其中，将锌片上产生气体的原因归咎于“锌片不纯”，而为了防止锌片上产生气体又将其制成不纯的锌汞齐，两者是自相矛盾的。
据上文讨论，用汞齐化方法抑制锌片上产生气体的速率，实际是由于在Hg上的析出过电势较大的缘故，而对于铜片和锌片上都有气体产生的原因，笔者以为最好的解释是：锌片作负极失去的电子，由于动力学原因，只有一部分经过导线传递到铜片再被
结合，还有一部分则由锌片直接传递给了。即相对于铜片，锌片应该只是原电池的负极，但实际上锌片还表现为“二重电极”。人教版《化学反应原理》在介绍有盐桥的原电池时有这样一条注解：“在基础模块学习过的将锌片和铜片置于稀硫酸溶液中所组成的原电池，比这一装置简单。那种原电池效率不高，电流在较短时间内就会衰减。”依笔者的理解，其效率不高就是由于锌片表现为“二重电极”所导致的。而当使用盐桥式的原电池时，负极半电池是锌片插入
溶液，正极半电池是铜片插入
溶液，两者通过盐桥和导线连接以后，如果在封闭的环境中（即不考虑吸氧腐蚀），锌片只作负极而不表现为二重电极，即锌片失去的电子基本都经过导线传递到铜片再被结合，这样不仅能控制锌片上产生气体的现象，而且能明显提高原电池的供电效率。
三、电镀时为什么镀件表面析出锌的同时不析出氢气
其实，对此早有文献用过（超）电势作过解释：“超电势的存在本来是不利的（因为电解时需要多消耗能量）。但从另一角度来看，正因为有超电势存在，才使得某些本来不能在阴极上进行的还原反应，也能顺利地在阴极上进行。例如，可以在阴极镀上Zn、Cd、Ni等而不会有氢气析出。在活动次序氢以上的金属即使是Na，也可以用汞极使
从溶液中分离出来，生成钠汞齐而不产生氢气（氢在汞上有很大的超电势）。又如铅蓄电池在充电时，如果氢没有超电势，则我们就不能使铅沉积到电极上，而只会放出氢气”。所以，对于电解时的析氢反应应该考虑过电势的存在。虽然的氧化性介于金属活动性顺序中
之间，但是由于电解时析氢过电势的作用，一般情况下在阴极的放电能力小于
，因此电镀锌时镀件上只析出锌而不析出氢气；如果选用汞电极，由于氢在该电极上有更大的过电势，还可能只析出钠而不析出氢气。