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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 电化学 » 电化基础 » 有没有大神能对电极半反应和总反应动力学之间的关系做一个解答？
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西北望1992

新虫 (小有名气)

[求助] 有没有大神能对电极半反应和总反应动力学之间的关系做一个解答？ 已有2人参与

我们知道电极反应，不管是阴极，阳极，正极还是负极其发生的反应都是一个半反应，例如氢燃料电池，正极发生的是O2得电子生成水的反应，负极发生的事H2失去电子变成H离子的反应。目前很多人都在开发高效催化剂来提高电极半反应的动力学，比如分别开发氢反应和氧反应的催化剂，我的问题是H2和O2从热力学的角度是可以自发发生反应的，那么对H2和O2直接反应生成水这个总反应来说，同样可以有催化剂来提高其直接反应的动力学，这个直接反应的催化剂和两个半反应的催化剂之间有什么相关性吗？比如有没有一种催化剂对半反应有很好的催化效果，但对总反应催化活性较差，再进一步可不可以设计出针对两个半反应的高效催化剂而这两个催化剂对总反应基本上没有催化效果？

说白了，我就是对直接氧化还原反应的动力学和在电极上发生的两个半反应的动力学之间的关系非常不清楚，希望有大神能给解答一下， 谢谢!
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1楼 2020-09-17 21:40:48
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小毛球

版主 (知名作家)

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【答案】应助回帖

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西北望1992: 金币+5 2020-09-19 02:43:09
直接氧化还原反应的动力学和在电极上发生的两个半反应的动力学之间的没啥关系，直接发生氧化还原反应就是化学反应，而电化学半反应是通过电化学过程进行的，在很多情况下二者反应的环境不同，没有关联性。
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天行健，君子以自强不息；地势坤，君子以厚德载物。
2楼2020-09-17 22:21:35
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舞凄风

铁虫 (初入文坛)

【答案】应助回帖

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西北望1992: 金币+5 2020-09-19 02:42:59
概念搞混了。单纯化学反应的话虽然你写的时候是一个方程式，但实际反应很多也是多级反应的，催化剂一般是相当于加了一级催化反应，有中间产物生成，总体能垒降低。这里的催化剂一般只是针对某一步，也不是你从热力学考虑的总反应。研究催化剂时候要完全从动力学走。至于电化学反应实际上多了一步，就是有电解质把阴阳极隔开，设计思路什么的和化学反应差不多，多了至少一步而已。
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3楼2020-09-18 15:47:04
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西北望1992

新虫 (小有名气)
引用回帖:
3楼: Originally posted by 舞凄风 at 2020-09-18 15:47:04
概念搞混了。单纯化学反应的话虽然你写的时候是一个方程式，但实际反应很多也是多级反应的，催化剂一般是相当于加了一级催化反应，有中间产物生成，总体能垒降低。这里的催化剂一般只是针对某一步，也不是你从热力学 ...

感谢回复，我其实一直有个疑问就是把铂片放入氢气和氧气的混合气体中，此时发生的反应是氢气和氧气的直接化学反应呢还是类似于氢燃料电池的两个半反应，只是这个电池短路了？
氢气和氧气是可以发生反应的只是能垒太高，反应非常缓慢，而存在铂片之后，是这个铂片催化了他们之间直接的化学反应呢还是说铂片上其实是发生了两个电极反应，只是这两个电极是直接连接着的，也就是短路了？
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4楼2020-09-19 02:50:19
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西北望1992

新虫 (小有名气)
引用回帖:
2楼: Originally posted by 小毛球 at 2020-09-17 22:21:35
直接氧化还原反应的动力学和在电极上发生的两个半反应的动力学之间的没啥关系，直接发生氧化还原反应就是化学反应，而电化学半反应是通过电化学过程进行的，在很多情况下二者反应的环境不同，没有关联性。

感谢回复，我关注的就是如果二者反应的环境相同，这个时候到底发生的是直接氧化还原反应呢还是两个电极半反应，尤其是对于催化剂是金属的直接氧化还原反应
我其实一直有个疑问就是把铂片放入氢气和氧气的混合气体中，此时发生的反应是氢气和氧气的直接化学反应呢还是类似于氢燃料电池的两个半反应，只是这个电池短路了？
氢气和氧气是可以发生反应的只是能垒太高，反应非常缓慢，而存在铂片之后，是这个铂片催化了他们之间直接的化学反应呢还是说铂片上其实是发生了两个电极反应，只是这两个电极是直接连接着的，也就是短路了？
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5楼2020-09-19 02:57:02
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小毛球

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【答案】应助回帖

引用回帖:
5楼: Originally posted by 西北望1992 at 2020-09-19 02:57:02
感谢回复，我关注的就是如果二者反应的环境相同，这个时候到底发生的是直接氧化还原反应呢还是两个电极半反应，尤其是对于催化剂是金属的直接氧化还原反应
我其实一直有个疑问就是把铂片放入氢气和氧气的混合气体 ...

到底发生的是直接氧化还原反应呢还是两个电极半反应？ 我认为所谓的半反应是人为区分出来的，为了便于计算或者是分析的原因吧，但是只看全反应的话有时候会忽略掉环境的影响，比如氢气和氧气的反应，在气相反应和设计成电化学反应反应路径就是不同的，但是单从反应方程式是看不出来的。

铂片放入氢氧气体的混合气体中反生的反应是化学反应，但是有可能是通过电化学路径完成的，这两点不矛盾
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天行健，君子以自强不息；地势坤，君子以厚德载物。
6楼2020-09-19 08:16:27
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舞凄风

铁虫 (初入文坛)

【答案】应助回帖

引用回帖:
4楼: Originally posted by 西北望1992 at 2020-09-19 02:50:19
感谢回复，我其实一直有个疑问就是把铂片放入氢气和氧气的混合气体中，此时发生的反应是氢气和氧气的直接化学反应呢还是类似于氢燃料电池的两个半反应，只是这个电池短路了？
氢气和氧气是可以发生反应的只是能垒 ...

短路这个概念放在这里感觉有些奇怪。你的这个例子的话氢氧实际上是在一起的，在Pt的催化下形成的中间产物和氢/氧单独和Pt处于单电极时的应该不尽相同。二者中间产物的产生都遵循能量最低，但后者的两个半反应时强制隔开的，所以具体反应过程会不同。不知道这么回答能否解决你的疑问。
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7楼2020-11-10 16:52:12
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