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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 » 关于水的分解电压
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子曾经曰过

木虫 (正式写手)

[求助] 关于水的分解电压 已有1人参与

请教一个问题，都说标准状态下水的分解电压是1.23V，但有个问题我一直搞不清楚：是不是在阴阳极之间施加1.23V的电压水就能分解？此时阴极电位和阳极电位分别是多少？或者换个角度说，当采用三电极体系控制电位的时候，将阴极电位控制为负值，比如说-0.1V(vs. SHE)，阳极电位控制为0.5V(vs. SHE)，此时电压差只有0.6V,那么此时阴极会产生氢气吗，或者说水会分解吗？
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路在脚下
1楼 2014-12-03 15:29:16
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回帖支持 ( 显示支持度最高的前 50 名 )

kangxu

新虫 (小有名气)
引用回帖:
9楼: Originally posted by 子曾经曰过 at 2014-12-08 08:59:21
谢谢楼上虫友的解答，但其实我关注的不是极化，溶液PH对电位的影响。我想知道的是这两个问题
1.假定一切都在理想标准状态下（不存在极化），水分解时阴极电位和阳极电位分别是多少（vs. SHE），两者之差
2.如果采 ...

这个问题问得好。真动了脑筋才问得出。
首先，＂水的分解电压为1.23伏＂这个说法不科学。准确说法应该是＂水的电化学稳定窗口为1.23伏＂。
水的分解反应由两个半反应组成，即阴极析氢，阳极析氧。如我上面所讲，如果人为控制阴极电位在-0.1伏，阳极在+0.5伏，那么阴极上有析氢并产生氢氧根，阳极附近则聚集高浓度的氢氧根并产生表面电容。但由于阳极电位不到+1.23伏，氢氧根不会氧化并析氧。所以此时发生的反应仅为水的一个半反应。此时模糊说法＂水分解了＂不准确，应该是＂水还原分解了＂。
相反，如果人为控制阳极电位在1.3伏，阴极在+0.5伏，则水氧化分解，同时阴极附近富集质子并产生电容但不析氢。
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14楼2014-12-09 10:53:57
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prinklyb

金虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★
子曾经曰过: 金币+5, ★有帮助 2014-12-08 21:18:46
1.23V是水在标准状态下的理论分解电压（也就是标准状态下氧电极与标准氢电极的电位差），但是实际过程中电极与溶液界面会产生极化，导致实际的分解电压大于理论分解电压，到1.23V是并不一定能看到水的分解。
或者说电极与溶液界面的电子传递过程受到动力学控制（想象一下氢气和氧气混合在没催化剂或火时并不能直接生成水），道理一样。
具体的问题得看电极的循环伏安曲线有峰电流出现时的电势来判断。
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3Applesthatchangedtheworld:theonethatEveate,theonethatfellonNewton'sheadandtheonethatStevebuilt.
8楼2014-12-08 00:05:31
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prinklyb

金虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

在标准状态下，水的分解时阴极的电位为氢电极的电极电位（0V），阳极的电极电位为氧电极的电极电位(1.229V).
后面的问题有点模糊。因为只能控制阴极和阳极的电位差（利用电源），不能分别控制阴极和阳极的电位（如阴极产生氢气，阳极就会产生氧气）
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3Applesthatchangedtheworld:theonethatEveate,theonethatfellonNewton'sheadandtheonethatStevebuilt.
10楼2014-12-08 14:01:28
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子曾经曰过

木虫 (正式写手)
引用回帖:
14楼: Originally posted by kangxu at 2014-12-09 10:53:57
这个问题问得好。真动了脑筋才问得出。
首先，＂水的分解电压为1.23伏＂这个说法不科学。准确说法应该是＂水的电化学稳定窗口为1.23伏＂。
水的分解反应由两个半反应组成，即阴极析氢，阳极析氧。如我上面所讲， ...

你的回答太好了，其他人都没有准确理解我的意思，你说的很有道理。之前我一直认为光有一个半反应是不会发生的，听你这么一说阳极还可以产生表面电容来完成整个电路的电子传递。但是我还有一个问题，如果控制阴极电位在-0.1伏，阳极在+0.5伏，电解时间长了会有什么变化？阳极附近的表面电容应该不会一直增大吧？那接下来会发生电容击穿，或者是电容太大使得电流减小到0从而阴极不再析氢？多谢你的指教
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路在脚下
15楼2014-12-09 11:29:15
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prinklyb

金虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
子曾经曰过: 金币+9, ★★★很有帮助 2014-12-09 08:55:19
引用回帖:
11楼: Originally posted by 子曾经曰过 at 2014-12-08 21:18:06
用电化学工作站在三电极体系下不是可以控制电极电位吗？比如恒电位电解技术？...

电化学工作站三电极体系不是研究单个电极的吗？主要是工作电极，另外两个是参比电极和对电极。工作电极上发生的反应和你电位扫描的方向有关，电位从低到高发生氧化（产生氧气），从高到低发生还原（产生氢气）。但都是对单个电极而言的。
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3Applesthatchangedtheworld:theonethatEveate,theonethatfellonNewton'sheadandtheonethatStevebuilt.
12楼2014-12-08 21:27:48
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kangxu

新虫 (小有名气)
当然，以上描述的情形需要一个假设，即阴极或阳极都为理想的无极化电极。现实中，即使铂黑或钯黑也会在长时间表面电容累积下极化，从而电位漂移直至另一个半反应也开始。
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子曾经曰过
16楼2014-12-09 11:29:42
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子曾经曰过

木虫 (正式写手)
引用回帖:
25楼: Originally posted by kangxu at 2014-12-09 13:10:09
这种情况下阳极电位处于无控状态，完全由极化决定，生成东西也五花八门，剂和盐阴离子都可能被氧化，基本是一堆混合垃圾。这也是为什么要用盐桥防止污染。
你在做电有机合成?...

嗯，我现在在做电催化合成这块。以前没怎么接触过。现在光看文献遇上不少问题，主要是实验装置方面，没经验。比如盐桥和电解池的制作。不知道有没有现成的装置可以买到？
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路在脚下
30楼2014-12-09 14:21:29
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刀杉

木虫 (小有名气)
引用回帖:
21楼: Originally posted by kangxu at 2014-12-09 12:11:17
阴极-1.1伏，氢气冒泡都快沸腾了...

电位是不是要有一个参比物啊，比如对标准氢电极或饱和甘共电极等等。。。
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没有伞的孩子要努力奔跑！
36楼2016-01-02 22:20:06
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普通回帖

匿名

用户注销 (正式写手)
★ ★ ★
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子曾经曰过: 金币+3, ★有帮助 2014-12-04 09:48:04
本帖仅楼主可见
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2楼2014-12-03 18:29:55
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子曾经曰过

木虫 (正式写手)
引用回帖:
2楼: Originally posted by zs201308 at 2014-12-03 18:29:55
是不是电极与水接触界面的压降。

应该不是，分解电压是使给定电解过程连续稳定进行所必须施加的最小外加电压。按照概念来说就是阴阳极之间的电压差。但是我就是搞不清楚这到底和阴极电位或者阳极电位有没有关联
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路在脚下
3楼2014-12-04 09:47:26
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子曾经曰过

木虫 (正式写手)
自顶一下，这个问题困扰我很久了
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路在脚下
4楼2014-12-04 16:21:50
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子曾经曰过

木虫 (正式写手)
再顶，求指导
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路在脚下
5楼2014-12-05 20:34:41
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kangxu

新虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

★ ★ ★
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子曾经曰过: 金币+3, ★有帮助 2014-12-08 21:18:23
水的电化学窗口恒为1.23伏（不考虑极化等动力学因素），但具体的电极析出电位和pH值有关，即著名的Poubait图。具体到你的问题，假设你用标准氢电位条件（即一个质子活度，酸性），那么负极会析氢，正极不会析氧。变动pH值到高位会逆反过来。
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6楼2014-12-06 05:24:30
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kangxu

新虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

Sorry, pourbaix plot.
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7楼2014-12-06 05:37:32
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子曾经曰过

木虫 (正式写手)
谢谢楼上虫友的解答，但其实我关注的不是极化，溶液PH对电位的影响。我想知道的是这两个问题
1.假定一切都在理想标准状态下（不存在极化），水分解时阴极电位和阳极电位分别是多少（vs. SHE），两者之差
2.如果采用恒电位电解技术，人为控制阴极电位在-0.1V，阳极电位在+0.5V，那么此时阴极会析氢吗？如果会，那阳极发生的又是什么反应？
3.如果问题2的回答是肯定的，那么就是水在0.6V的电压下就分解了，分解电压为1.23V这个说法似乎就不太准确？
（以上条件均为理想状态下，且不考虑极化等因素，所有的电位均相对于标准氢电位）
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路在脚下
9楼2014-12-08 08:59:21
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