(仅供参考)电化学测量方法期末总结

第三章电化学测量实验的基本知识

3-2三电极两回路体系

三电极体系：可同时测定和控制通过电极的电流和电位，并且有足够的测量精度。

使用超微电极作为研究电极时，可采用两电极体系。

三个电极：

WE：研究电极or工作电极，该电极上所发生的电极过程是我们

的研究对象。

RE：参比电极（两电极体系没有RE）用来测量研究电极电位

CE：辅助电极or对电极，只用来通过电流，实现研究电极极化

两个回路：

极化回路(左侧)，包括P,mA,CE,WE。

电位测量回路(右侧)，包括V,RE,WE。

极化回路中有极化电流通过，因此极化电流大小的控制和测量在此电路中进行。

电位测量回路中对研究电极的电位进行测量和控制，回路中几乎没有电流通过。

●极化时电极电势测量和控制的主要误差来源

溶液欧姆压降：iRu=jl/κ

降低溶液欧姆压降：加入支持电解质，使用鲁金(Luggin)毛细管（最佳组合是小的球形电极和细的鲁金毛细管接近电极表面，距离为毛细管外径的两倍）

（桥式补偿电路，运算补偿电路，断电流法）

3-4参比电极

●参比电极的一般性要求：

(1)电极可逆性好。

(2)不易极化。

(3)具有良好的恢复特性（温度系数小）

(4)电位稳定。

(5)电位重现性好。

(6)低电阻。

(7)若电极式金属的盐或氧化物，则要求其溶解度很小。

(8)考虑使用的溶液体系的影响。

常见的水溶液体系参比电极：

1)可逆氢电极，Pt，H2∣H+

将铂片与铂丝焊接，将铂丝严密的封入玻璃管中，再在铂片上镀上铂黑。

氢电极中毒的三种情况：

?溶液中含有氧化性物

?溶液中含有易被还原的金属离子

?铂黑强烈的吸附能力

2)甘汞电极，Hg∣Hg2Cl2(s)∣Cl-

3)银-氯化银电极，Ag∣AgCl∣Cl-

准参比电极

含义：采用与电池负极相同材质的金属电极直接插入电池溶液中作为参比电极使用，

特点：1.无需测准确电极电势，只需知极化值。

2.无液接电势和溶液污染问题。

3.测量的准确性和稳定性好，响应速率较快。

4.可逆性好

3-5盐桥

盐桥的作用：1.减小液接界电势

2。防止或减少研究、参比溶液之间的相互污染

液界电势：由于溶液中正负离子扩散速度的差异引起

?(据离子浓度会判断液接电势的正负号。)

3-6电解池

电解池的设计要求：

1.电解池的体积要适当。

2.WE和CE须分得较开,有时WE和CE可用磨口活塞/烧结玻璃隔开

3.需要在一定的气氛中进行，如通入惰性气体。

4.鲁金毛细管的位置应选择得当，尽量靠近研究电极表面，但距离不小于毛细管口的直径。

5.应正确选择辅助电极的形状大小和位置。

6.快速暂态测量时，还要考虑响应速率和稳定性

辅助电极的面积应大于研究电极，形状应与研究电极的形状相吻合，放置在与研究电极相对称的位置上。

3-7研究电极

滴汞电极的特点：

1.滴汞电极有微小电极的特点。

2.滴汞电极是液体金属电极，与固体金属相比，其表面均匀光洁、可重现，比表面积易计算。

3.滴汞电极表面不断更新

4.汞的化学稳定性高，因为其氢过电势很大，还原区域的电势窗口范围很宽。

局限性：

1.在滴汞电极上还原组分浓度有一定限制。

2.在较正的电势下汞本身容易溶解，所以不适合用来观测电解液中化合物的氧化反应。

3.汞电极表面很容易特性吸附含硫的化合物。

4.某些在汞电极上不易实现的电极过程，如氢的吸附、电结晶过程，就不能用滴汞电极进行研究。

5.汞不是实际电化学工程中常用的电极材料。

铂电极表面预处理的方法：

?化学处理除油→除氧化膜（用有机溶剂洗、氧化性酸洗）

?机械处理打磨→抛光→清洗→超声

?电化学处理电势扫描

惰性电极：铂，金，碳

氧化还原电极：铜，铅，镁

碳电极材料：石墨电极、玻碳电极、碳糊电极、碳纤维电极、碳纳米管、富勒烯及其衍生物等、碳修饰电极。

超微电极：至少一个维度的尺寸达到微米(10-4cm)或纳米级别的电极

特性：1、超微电极响应速率快

2、双电层充电电流的衰减速率也很快。

3、在超微电极表面，非线性扩散起主导地位，线性扩散只起次要作用。

4、溶液欧姆压降乃至整个电极的欧姆压降都很小

5、由于超微电极小尺寸特性，可用于电化学活性的空间分辨。

第四章稳态测量方法

稳态：在指定的时间范围内，如果电化学系统的参量变化甚微或基本不变

1、稳态不等于平衡态，平衡态是稳态的一个特例。

2、绝对不变的电极状态是不存在的。

3、稳态和暂态区分标准是参量变化是否显著，这个标准是相对的

稳态系统的特点：

1.稳态电流全部用于电化学反应，极化电流密度就是电化学反应速率。

2.符合菲克定律，扩散层厚度恒定，扩散层内反应物和产物粒子的浓度只是空间位置的函数，与时间无关。

三种极化类型：

电化学极化：由于电荷传递过程迟缓造成的界面电荷分布状态的改变ηe

浓差极化：由于扩散过程迟缓造成的界面电荷分布状态的改变ηc

电阻极化：电流流过电极体系上的欧姆电阻时，会在电阻上引起欧姆压降ηR

界面超电势：（存在电化学极化和浓差极化）η界=ηe+ηc

总的超电势：（存在电化学极化、浓差极化和欧姆极化）η=ηe+ηc+ηR

●只考虑电化学极化而尚未考虑浓差极化的B-V方程

●电化学极化和浓差极化并存的B-V方程，既适用于不可逆电极，也适用于可逆电极

K0为标准速度常数，m=D/,是物质传递系数

i0:id这个比值代表了电化学极化与浓差极化快慢的比较（传荷过程和传质过程），决定了电极的可逆性。

1i0:id>>1，即k o>>m时，浓差极化更容易出现，电极表现为可逆电极体系。

2i0:id<<1时，表现为不可逆电极

a.电极处于完全不可逆状态。

b.

电化学极化是由电化学反应速度决定的，它与电化学反应本质有关。

浓差极化是由扩散速度决定的。

电阻极化主要由溶液电阻决定。

4-3控制电流法

控制电流（电位）法：控制流经研究电极的极化电流（研究电极的电位），按一定规律发生变化，不受电解池阻抗变化的影响，同时测量极化电位（电流）的方法。

维持电流恒定的方法：经典恒流法（利用高压大电阻实现恒流）

电子恒流法（是利用电子恒流装置）

控制电流法和控制电位法的选择：

对于单调函数的极化曲线，两种都能用。

对于极化曲线中有电流极大值的情况，只能用恒电势法。

对于极化曲线中有电势极大值的情况，只能用恒电流法。

用恒电势仪测定极化

曲线的电路示意图：

（分别用两根导线将研究电极接到“研”和“”

端，主要是为了减小误差，使结点尽量靠近研究电极。

4-7旋转圆盘电极

扩散层的有效厚度为：

为扩散层厚度(cm)；为扩散系数(cm·s-1)；为溶液的动力粘度(cm·s-1)；为旋转角速度(rad/s)，

扩散电流i

为：

d

严格讲，上式只适用于无限薄的薄片电极在无限大的溶液中旋转。但当圆盘的半径比Prandtl表层厚度大的多，而且电解液至少超过圆盘边缘几厘米以上时上式也成立。

此外，采用旋转圆盘电极还可以判断电化学反应的控制步骤。

第五章暂态方法论

暂态过程含义：从电极极化开始到各个子过程（电化学反应过程、双电层充电过程、传质过程和离子导电过程）做出响应并进入稳态过程所经历的不稳定的、变化的“过渡阶段”

暂态过程特点：

1.通过电极的电流，部分用于电化学反应，另一部用于双电层充电。

+ic

I=i

f

if电化学反应电流，ic：暂态电流，非法拉第电流（双电层充电电流）

2.电极表面上反应物、生成物浓度不仅与位置有关，还与时间有关。

●暂态过程的等效电路

溶液电阻不可忽略时的等效电路：

四个电极基本过程：

C d：双电层充电过程/步骤，电极表面状态改变的

过程；

R ct：电化学反应（活化）过程/步骤，电化学极化；

Z w：扩散过程/步骤，浓度极化；

R u：离子导电过程/步骤，欧姆极化（溶液完成导

电所产生的极化过程）。

●等效电路的简化

控制条件使浓差极化可忽略不计，

电极处于传荷过程控制

（即电化学步骤控制）。

①当测量信号单向极化持续时间极短，即t→0

时，由于通过电极的电量极少，不足以改变电极/溶液界面的荷电状态，双电层尚未开始充电。利用此过程可测量溶液电阻Ru。

②当测量信号单向极化持续时间很短时，即t《τc 时，电化学反应还来不及发生，if=0，电流全部用于双电层充电。此时可以测量Cd，研究电极界面信息。

③当t》τc 时，即t〉（3-5）τc 时（同时t 尚未长到引起浓差极化），电化学反应达到稳态，电流全部用于电化学反应，ic=0

。④当t〉(3-5)τc，且Ru→0（即消除或补偿了溶液欧姆压降）时，可测量Rct 。5-4电荷传递电阻

电荷传递电阻R ct 是电荷传递过程的等效电路。平衡电势下及附近线性极化区：有并且α+β=1，

在强阴极极化区:在强阳极极化区:第六章控制电流阶跃暂态测量方法

具有电流突跃的控制电流暂态过程的特点

①AB 段：（电阻极化）电极等效电路可简化为只有一个溶液电阻的形式

②BC 段：（电化学极化）这时相应的电极等效电路包括溶液电阻和界面上的等效电路③CD 段：（浓差极化）相应的电极等效电路还包括电极界面附近的扩散阻抗

④DE 段：电极表面上反应物粒子的浓度不断下降，达到了完全浓差极化。然后对双电层进行快速充电，电极电势发生突变，

分析可知：电阻极化响应最快，电化学极化响应较慢，浓差极化响应最慢。

换言之，电极极化建立的顺序是：电阻极化、电化学极化和浓差极化。

f i nF RT ct R 1

β=f i nF RT ct R 1α=

●几种常见的波形

6-2电化学极化下控制电流暂态法测定Ru、Rct和Cd

●单电流阶跃法断电流法（看一下）

6-3浓差极化下的电流阶跃暂态测量方法

可逆：特征：与阶跃幅值无关

不可逆：准可逆：

6-4测量电极表面覆盖层

根据电量Q可以计算吸附层表面覆盖度：

成相层厚度为：

（Q是用于成相层消长的电量，n为电极反应的得失电子数，M是成相层物质的摩尔质量，是密度，A是表面积）

6-5控制电流阶跃暂态法的应用

研究氢在Pt电极上的析出机理

1)氢的析出反应历程中可能出现的表面步骤主要有下列方程：

①电化学步骤：

②复合脱附步骤：

③电化学脱附步骤：

若电化学步骤是控制步骤，则θH<0.01，符合“迟缓放电机理”。

若复合脱附步骤或电化学脱附步骤是控制步骤，则应有0.1<θH<1，符合“复合机理”。2)实验：

当达到稳态时，用快速电子开关把电极从阴极极化换向到阳极极化

AB段：电极由阴极极化向阳极极化转变后的溶液欧姆压降和双电层充电过程引起的界面超电势改变；

BC段：氢原子的溶解，即：；BC段电势几乎不变，说明氢的离子化反应把电子交给电极的速度和外电路把电子拉走的速度相等；

CD段：吸附氢被溶解完后，双电层中的电子继续被外电路拉走，因而电势迅速变正；

单位电极吸附氢原子消耗的电量为：

单位面积上Pt的原子数目为：

第七章控制电势阶跃

电势突跃控制电势暂态过程的特点：几种常年用的阶跃电势波形当电极上施加一个电势突跃信号η进行阴

极极化时，但η界并不能立即突跃。

从极化开始到界面上稳定的电极电势的建

立，需要经历一个过渡阶段。

第八章线性电势扫描伏安法

线性电势扫描伏安法是暂态测量方法的一种

特点：1.i-E曲线会出现“峰”（电流的极大值称为峰值电流）

2.扫描速度不同，峰值电流不同。

8-2传荷过程控制下的小幅度三角波电势扫描法

1、电极处于理想极化状态，且溶液电阻可忽略

2、电极上有电化学反应，且溶液电阻可忽略

3.电极上有电化学反应发生，且溶液电阻不可忽略

Ru较大时，这样近似计算误差大，不能用。

适用范围及注意事项（了解一下）

1小幅度三角波电势扫描法测量Cd时，适用于各种电极，平板电极和多孔电极。

2测量双电层微分电容式时，可以有电化学反应发生。

控制电势、电流阶跃法，都要求理想化电极，没有电化学反应发生。

3溶液电阻越小越好，最好能被补偿。

4测量Cd时，扫描速率大，小幅度，频率较高；

8-3浓差极化存在时的单程线性电势扫描伏安法

一、可逆体系

峰值电势：或

峰值电流或

Ip--峰值电流，n--反应得失电子数，A--电极的真实表面积(cm2)，Do--反应的扩散系数(cm2/s)，Co--反应物的初始浓度（mol/cm3），v--扫描速率（V/s）

●特点：

(1)Ep、Ep/2和Ep-Ep/2均与电位扫描速度υ和本体浓度c0无关，E1/2基本在两者的中点。

(2)

二、完全不可逆体系

●特点:

(1)

(2)完全不可逆体系的ip低于可逆体系的ip。

(3)Ep是扫描速率的函数

(4)

(5)

三、准可逆体系

准可逆体系的i p、E p、E p-E1/2和E p-E p/2均介于可逆体系和完全不可逆体系相应数值之间。

（例如，随着扫描速度的增大，电极由可逆—准可逆—完全不可逆变化。）

8-4循环伏安法

循环伏安法：控制研究电极的电势以速率v从Ei开始向电势负方向扫描，到时间t=λ（相应电势为Eλ）时电势改变扫描方向，以相同的速率回扫至起始电势，然后电势再次换向，反复扫描，即采用的电势控制信号为连续三角波信号。

一、可逆体系的重要特征二、准可逆体系的重要特征

三、完全不可逆体系

观察不到反向扫描的电流峰

判断电极反应是否可逆和不可逆的依据：

第十章交流阻抗法

交流阻抗法：控制通过电化学系统的电流（或系统的电势）在小幅度的条件下随时间按正弦波规律变化，同时测量系统电势（或电流）随时间的变化，或者直接测量系统的交流阻抗（或导纳），进而分析电化学系统的反应机理、计算系统的相关参数的方法。

交流电化学阻抗谱：在平衡电势条件下，研究电化学系统的交流阻抗随频率的变化关系。阻抗法交流伏安法：在某一频率下，研究交流电流的振幅和相位随直流极化电势的变化。共同点：应用小幅度的正弦交流激励信号

扰动信号X响应信号Y G(ω)

正弦波电流信号正弦波电势信号阻抗Z阻抗和导纳总称为阻纳

正弦波电势信号正弦波电流信号导纳Y

频响函数基本条件：

1.因果条件（唯一因果关系）

系统输出的信号只是对于所给的扰动信号的响应。

2.线性条件（频率相同的正弦波）

系统输出的响应信号与输入系统的扰动信号之间存在线性函数关系。

3.稳定性条件（稳定不变）

对系统的扰动不会引起系统内部结构发生变化。

【频响函数的三个基本条件，也就是阻纳的基本条件】

正弦交流电

线路的阻抗为：

电路的数码描述：

在偶数组数的括号（包括没有括号的情况）内，各个元件或复合元件相互串联；

在奇数组数的括号内，各个元件或复合元件相互并联，如下图中的电路和电路描述码。

串联电路的阻抗是各串联元件的阻抗之和；

并联电路的导纳是各并联元件的导纳之和。

复合元件的阻抗，其倒数即为这个复合元件的导纳。

电化学系统的等效电路

两电极体系

电极体系的阻抗：

10-2传荷过程控制下的简单电极体系的电化学阻抗谱法

电极阻抗为：

●频谱法：

实频谱法：虚频谱法：

●复数平面图法

复数平面图的形状可判定电极过程的控制步骤。

圆心坐标(R u+0.5R ct),圆的半径0.5R ct

B’点：

常相位元件

由于“弥散效应”，把电极界面简单的等效成一个纯电容是不准确的。弥散效应反映了电极界面双电层偏离理想电容的性质。

常相位元件（CPE），用符号Q表示，阻抗为

可替代双电层电容作为界面双电层的等效元件

10-3浓差极化存在时的简单电极体系的电化学阻抗谱法

1.小幅度正弦交流电作用下电极界面附近粒子的浓度波动函数

符合Fick

第二定律：x=0时，其通解为:

2.可逆电极反应的法拉第阻抗

法拉第阻抗：

4.电化学极化和浓差极化同时存在的复数平面图阻抗

①当ω足够低时，略去含ω1/2、ω、ω2，②当ω足够高时，略去含ω-1/2，

消去ω，得到阻抗的实部和虚部的关系：即忽略了浓差极化。

扩散控制电极过程的特征：混合控制下，高频区出现传荷过程控阻抗的虚部和实部之间的线性相关性。制的特征阻抗半圆，低频区出现扩散

控制的特征直线。

电化学基础知识点总结

电化学基础知识点总结 装置特点：化学能转化为电能。 ①、两个活泼性不同的电极； 形成条件：②、电解质溶液（一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应）； 原 ③、形成闭合回路（或在溶液中接触） 电 负极：用还原性较强的物质作负极，负极向外电路提供电子；发生氧化反应。 池 基本概念： 正极：用氧化性较强的物质正极，正极从外电路得到电子，发生还原反应。 原 电极反应方程式：电极反应、总反应。 理 氧化反应 负极 铜锌原电池 正极 还原反应 反应原理：Zn-2e -=Zn 2+ 2H ++2e -=2H 2↑ 电解质溶液 1．下列变化中，属于原电池反应的是( ) A ．在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层 B ．镀锌铁表面有划损时，也能阻止铁被氧化 C ．红热的铁丝与水接触表面形成蓝黑色保护层 D ．铁与稀H 2SO 4反应时，加入少量CuSO 4溶液时，可使反应加速 2．100 mL 浓度为2 mol/L 的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的量，可采用的方法是( ) A ．加入适量的6 mol/L 的盐酸 B ．加入数滴氯化铜溶液 C ．加入适量的蒸馏水 D ．加入适量的氯化钠溶液 3．称取三份锌粉，分别盛于甲、乙、丙三支试管中，按下列要求另加物质后，塞上塞子，定时测定生成氢气的体积。甲加入50 mL pH ＝3的盐酸，乙加入50 mL pH ＝3的醋酸，丙加入50 mL pH ＝3的醋酸及少量胆矾粉末。若反应终了，生成氢气的体积一样多，且没有剩余的锌。请用“＞”“＝”或“＜”回答下列各题。 失e -,沿导线传递，有电流产生 溶解 不断 移 向 阳离 子

电化学原理及其应用(习题及答案)

第六章电化学原理及其应用 一、选择题 1．下列电极反应中，溶液中的pH值升高，其氧化态的氧化性减小的是(C) A. Br2+2e = 2Br－ B. Cl2+2e=2Cl— C. MnO4—+5e+8H+=2Mn2++4H2O D. Zn2++2e=Zn 2．已知H2O2在酸性介质中的电势图为O2 0.67V H2O2 1.77V H2O，在碱性介质中的电势图为O2-0.08V H2O2 0.87V H2O，说明H2O2的歧化反应（C） A.只在酸性介质中发生 B.只在碱性介质中发生 C.无论在酸、碱性介质中都发生Ｄ.与反应方程式的书写有关 3．与下列原电池电动势无关的因素是Zn |Zn2+‖H+，H2 | Pt （B） A. Zn2+的浓度 B. Zn电极板的面积 C.H+的浓度 D.温度 4．298K时，已知Eθ（Fe3+/Fe）=0.771V，Eθ（Sn4+/Sn2+）=0.150V，则反应2Fe2++Sn4+=2Fe3++Sn2+的△r G mθ为（D）kJ/mol。 A. －268.7 B. －177.8 C. －119.9 D. 119.9 5．判断在酸性溶液中下列等浓度的离子哪些能共存（D） A Sn2+和Hg2+ B. SO32—和MnO4— C. Sn4+和Fe D. Fe2+和Sn4+ 已知Eθ(Hg2+/Hg)=0.851V，Eθ(Sn4+/Sn2+)=0.15V ，Eθ(MnO4—/Mn2+)=1.49V Eθ(SO42—/H2SO3)=1.29V ，Eθ(Fe2+/Fe)= —0.44V 6．已知下列反应在标准状态下逆向自发进行 Sn4++Cu = Sn2++Cu2+ Eθ(Cu2+/Cu)=(1) , Eθ(Sn4+/Sn2+)=(2) 则有（C） A. (1) = (2) B. (1)＜(2) C. (1)＞(2) D. 都不对 二、填空题 1．将下列方程式配平 3PbO2 + 2 Cr3+ + ____H2O___ ＝1Cr2O72—+ 3Pb2+ + __2H+___ (酸性介质) 2MnO2 + 3 H2O2 +__2OH-___ ＝2MnO4—+ ___4H2O______ （碱性介质）2．现有三种氧化剂Cr2O72—，H2O2，Fe3+，若要使Cl—、Br—、I—混合溶液中的I—氧化为I2，而Br-和Cl-都不发生变化，选用Fe3+最合适。(EθCl2/Cl-=1.36V, EθBr2/Br-=1.065V, EθI2/I-=0.535V) 3．把氧化还原反应Fe2++Ag+=Fe3++Ag设计为原电池，则正极反应为Ag++ e = Ag，负极反应为Fe3++e= Fe2+ ，原电池符号为Pt︱Fe3+(c1),Fe2+(c2)‖Ag+(c3)︱Ag。 4．在Ｍn++n e＝M(s)电极反应中，当加入Ｍn+的沉淀剂时，可使其电极电势值降低，如增加Ｍ的量，则电极电势不变 5．已知EθAg+/Ag=0.800V, K sp=1.6×10—10则Eθ（AgCl/Ag）= 0.222V。 6．已知电极反应Cu2++2e=Cu的Eo为0.347Ｖ,则电极反应2Cu - 4e =2Cu2+的Eθ值为0.347V 。7．用氧化数法配平下列氧化还原反应。 （1）K2Cr2O7＋H2S＋H2SO4K2SO4＋Cr2(SO4)3＋S＋H2O K2Cr2O7＋3H2S＋4H2SO4 =K2SO4＋Cr2(SO4)3＋3S＋7H2O

应用电化学答案总结

1，电化学实际应用的范围及分类有哪些？ 答：(1)电合成无机物和有机物，例如氯气、氢氧化钠、高锰酸钾、己二腈、四烷基铅； (2)金属的提取与精炼，例如熔盐电解制取铝、湿法电冶锌、电解精练铜； (3)电池，例如锌锰电池、铅酸电池、镍硌电池、锂电池、燃料电池、太阳 能电池； (4)金属腐蚀和防护的研究，采取有效的保护措施，例如电化学保护、缓蚀剂保护； (5)表面精饰，包括电镀、阳极氧化、电泳涂漆等； (6)电解加工，包括电成型(电铸)、电切削、电抛磨； (7)电化学分离技术，例如电渗析、电凝聚、电浮离等应用于工业生产或废水处理； (8)电分析方法在工农业、环境保护、医药卫生等方面的应用。 3，试说明参比电极应具有的性能和用途。 答：参比电极是理想不极化电极，它应具备下列性能：应是可逆电极，其电极电势符合Nernst方程；参比电极反应应有较大的交换电流密度，流过微小的电流时电极电势能迅速恢复原状；应具有良好的电势稳定性和重现性等。 参比电极是指一个已知电势的接近于理想不极化的电极，参比电极上基本没有电流通过，用于测定研究电极(相对于参比电极)的电极电势。实际上，参比电极起着既提供热力学参比，又将工作电极作为研究体系隔离的双重作用。 4 , 试说明工作电极应具有的性能和用途。 答：工作电极(working electrode，简称WE)：又称研究电极，是指所研究的反应在该电极上发生。一般来讲，对工作电极的基本要求是：所研究的电化学反应不会因电极自身所发生的反比而受到影响，并且能够在较大的电位区域中进行测定；电极必须不与溶剂或电解液组分发生反应；电极面积不宜太大，电极表面最好应是均一、平滑的，且能够通过简单的方法进行表面净化等等。工作电极可以是固体，也可以是液体，各式各样的能导电的固体材料均能用作电极。通常根据研究的性质来预先确定电极材料，但最普通的“惰性”固体电极材料是玻碳(GC)、铂、金、银、铅和导电玻璃等。采用固体电极时，为了保证实验的重现性，必须注意建立合适的电极预处理步骤，以保证氧化还原、表面形貌和不存在吸附杂质的可重现状态。在液体电极中，汞和汞齐是最常用的工作电极，它们都是液体，都有可重现的均相表面，制备和保持清洁都较容易，同时电极上高的氢析出超电势提高了在负电位下的工作窗口，已被广泛用于电化学分析中。 5，试说明辅助电极应具有的性能及用途。 答：辅助电极和工作电极组成回路，使工作电极上电流畅通，以保证所研究的反应在工作电极上发生，但必须无任何方式限制电池观测的响应。由于工作电极发生氧化或还原反应时，辅助电极上可以安排为气体的析出反应或工作电极反应的逆反应，以使电解液组分不变，即辅助电极的性能一般不显著影响研究电极上的反应。但减少辅助电极上的反应对工作电极干扰的最好办法可能是用烧结玻璃、多孔陶瓷或离子交换膜等来隔离两电极区的溶液。为了避免辅助电极对测量到的数据产生任何特征性影响，对辅助电极的结构还是有一定的要求。如与工作电极相比，辅助电极应具有大的表面积使得外部所加的极化主要作用于工作电极上，辅助电极本身电阻要小，而且不容易极化，同时对其形状和位置也有要求。

电化学方法总结

电化学方法总结 Prepared on 22 November 2020

循环伏安法 1 定义：循环伏安法(Cyclic Voltammetry)以等腰三角形的脉冲电 压加在工作电极上，控制电极电势以不同的速率，随时间以三角 波形一次或多次反复扫描，使电极上能交替发生还原反应和氧化 反应，记录电流-电势曲线。 单圈扫描：电位在初始电位维持一段平衡（静置）时间后，开始匀 速变化（扫描速度为v=dE/dt），扫描到第1个换向电位后，某些仪 器可维持在第1个换向电位一段时间，然后电位反向扫描到第2个 换向电位，某些仪器也可维持在第2个换向电位一段时间，然后再 扫描到最终电位）。 多圈扫描：在初始电位起扫后，在第1、2个换向电位之间循环扫描 多圈，最后扫描到最终电位。 Initial potential Vertex 1 potential Vertex 2 potential Final potential Delay Potential Time 初始电位、换向电 位、扫描速度等是 非常重要的实验设

2 特点： Ⅰ：激励信号：施加的电压为三角波电压，双向扫描，分为氧化过程和还原过程，氧化态电势高，还原态电势低。 Ⅱ：参数设置：两个可调参数为电位范围和扫描速度。设置电位范围时需根据溶液的初始条件设置起始电位，起始电位不应破坏溶液的初始条件；若起始电位与溶液初始条件不一致，则在静置几秒内所发生的氧化还原反应未被记录。 Ⅲ：实验条件：进行循环伏安扫描时体系应处于静止状态，若搅拌则记录的图中不会出现峰，相反呈S型。 3 所得信息： Ⅰ：判断电极反应的可逆程度，依据为峰电流比及峰电势差，对于可逆体系：i pa/i pc1；E pa/E pc nF。 Ⅱ：判断电极表面的修饰情况，峰电流大说明电极传递电子能力较强。但这只能定性判断，实际循环伏安图中，存在充电电流的影响，因此CV峰电流测量不太容易精确。 Ⅲ：判断其控制步骤和反应机理，若i p∝v，则此过程为表面控制，发生在电极表面；若i p∝v1/2，则此过程为扩散控制，发生在溶液中。 循环伏安法可作用于可逆的电极过程，也可作用于不可逆或准可逆的电极过程以及各种伴随航行反应的过程，不同的电极过程分别阳极峰电势E pa和阴极峰电势E pc，并给出峰电位差△E p和峰电流之比。

应用电化学简单题附答案

1、何谓电毛细曲线？何谓零电荷电势？由lippman公式可进一步得到界面双电层得微分电容Cd，请给出Cd得数学表达式。 答：①将理想极化电极极化至不同电势（Φ），同时测出相应得界面张力（σ值），表征Φ-6关系得曲线为“电毛细曲线”。②“零电荷电势”就是指σ-Φ曲线上最高点处dσ/dΦ=0即q=0（表面不带有剩余电荷）相应得电极电势，用Φ 0表示。③由lippman公式：q=-（dσ/dΦ)μ 1 , μ 2 ,、、、μ i ;及Cd=dq/dΦ得Cd=-d2σ/dΦ2 2、何谓电化学极化？产生极化得主要原因就是什么？试分析极化在电解工业（如氯碱工业）﹑电镀行业与电池工业得利弊。 答：①电化学极化就是指外电场作用下，由于电化学作用相对于电子运动得迟缓性改变了原有得电偶层而引起电极电位变化。（即电极有净电流通过时，阴、阳电流密度不同，使平衡状态受到了破坏，而发生了电极电位得“电化学极化”）。 ②原因：电化学反应迟缓、浓差极化。③从能量角度来瞧，极化对电解就是不利得；超电势越大，外加电压越大，耗能大。极化在电镀工业中就是不利得，氢在阴极上析出就是不可避免得副反应，耗能大，但同时使阴极上无法析出得金属有了析出得可能。极化使电池放电时电动势减少，所做电功也减小，对电池工业不利 3、参比电极需选用理想极化电极还就是不极化电极？目前参比电极有那些类型？选择参比电极需考虑什么？ 答：①参比电极选用理想不极化电极。②类型：标准氢电极，饱与甘汞电极，Ag/Agcl电极，Hg/HgO/OH-电极。③考虑得因素：电极反应可逆，稳定性好，重现性好，温度系数小以及固相溶解度小，与研究体系不反应 4、零电荷得电势可用哪些方法测定？零电荷电势说明什么现象？能利用零电荷电势计算绝对电极电位吗？ 答：①电毛细法与微分电容法。②零电荷电势表明了“电极/溶液”界面不会出现由于表面剩余电荷而引起得离子双电层现象；③不能将此电势瞧成相间电势得绝对零点，该电势也就是在一定参比电极下测得得，所以不能用于计算绝对电极电位。 5、为什么卤素离子在汞电极上吸附依F﹤Cl﹤I 得顺序而增强，特性吸附在电毛细曲线与微分电容曲线上有何表现？ 答：①卤素离子为表面活性物质，阴离子吸附主要发生在比零电荷电势更正得电势范围，由于F-、cl- 、I-离子半径依次增大，可极化度增大，吸附能力增强，所以在汞电极上，I->cl->F-、②特性吸附在两种曲线上得左半支曲线不同，零电荷 电势负移。 6、何谓非稳态扩散？其初始条件与一个边界条件就是什么？另一边界条件由极化条件决定。答：①非稳态扩散：在电化学反应开始阶段，由于反应粒子浓度变化幅度较小，液相传质不足，粒子被消耗，此时浓度极化处于发展阶段，称之为传质过程得非稳态阶段②初始条件：C i（x,0）=C i0 开始电极前扩散粒子完全均匀分布在液相中。边界条件：C i（∞，t）=C i0，无穷远处不出现浓度极化。③另一边界条件：极化条件 7、溶液中有哪几种传质方式，产生这些传质过程得原因就是什么？ 答：对流、扩散、电迁移。①对流：由于流体各部分之间存在浓度或温度差或者外部机械作用力下所引起；②扩散：由于某一组分存在浓度梯度，粒子由高浓度向低浓度转移；③电迁移：在外电场作用下，液相中带电粒子作定向移动。8、稳态扩散与非稳态扩散得特点就是什么，可以用什么定律来表示？ 答：①稳态扩散：扩散粒子得浓度只与距离有关，与时间无关。用Fick第一定律表示，J表示扩散流量。②非稳态扩散：扩散粒子得浓度同时就是距离与时间得函数。用Fick第二定律 9、说明标准电极反应速度常数k S与交换电流密度i0得物理意义，并比较两者得区别。 答：①k S：当电极电势为反应体系得标准平衡及反应粒子为单位浓度时，电极反应进行得速率（md/s）。i0：反应在平衡电势下得电流密度，即有i0=i a=i k②相同点：数值越大，表示该反应得可逆性越强。不同点：k S与浓度无关，i0与反应体系各种组分得浓度有关。 10、为什么有机物在电极上得可逆吸附总就是发生在一定得电位区间内？ 答：越正得电势，有机物易被氧化；电势越负，易被还原，因此其可逆吸附发生在平衡电势附近值，即一定得电位区间内。 11、试说明锂离子电池得正极与负极材料就是何物质？为什么其溶剂要用非水有机溶剂? 锂离子电池比一般得二次电池具有什么特点？ 答：①正极：主要就是嵌锂化合物，包括三维层状得LiCoO 2 ,LiNiO 2 ,三维得TiO 2 。负极：主要就是碳素材料，如石墨、碳纤维。②锂遇水反应生 成H 2 ，可能有爆炸得危险，所以要用非水有机溶

应用电化学习题及答案

应用电化学，辉卢文庆 全书思考题和习题 第一章习题解答： 1试推导下列各电极反应的类型及电极反应的过程。 (1)++ →+242Ce e Ce 解：属于简单离子电迁移反应，指电极/溶液界面的溶液一侧的氧化态物种4Ce + 借助于电极得到电子，生成还原态的物种2Ce + 而溶解于溶液中，而电极在经历氧化-还原后其物理化学性质和表面状态等并未发生变化， (2) -→++OH e O H O 44222 解：多孔气体扩散电极中的气体还原反应。气相中的气体2O 溶解于溶液后，再扩散到电极表面，然后借助于气体扩散电极得到电子，气体扩散电极的使用提高了电极过程的电流效率。 (3) Ni e Ni →++22 解：金属沉积反应。溶液中的金属离子2Ni + 从电极上得到电子还原为金属Ni ，附着于电极表面，此时电极表面状态与沉积 前相比发生了变化。 (4) -+→++OH s MnOOH O H e s MnO )()(22 解：表面膜的转移反应。覆盖于电极表面的物种(电极一侧)经过氧化-还原形成另一种附着于电极表面的物种，它们可能是氧化物、氢氧化物、硫酸盐等。 (5)2)(22OH Zn e OH Zn →-+-；--→+242])([2)(OH Zn OH OH Zn 解：腐蚀反应：亦即金属的溶解反应，电极的重量不断减轻。即金属锌在碱性介质中发生溶解形成二羟基合二价锌络合物，所形成的二羟基合二价锌络合物又和羟基进一步形成四羟基合二价锌络合物。 2．试说明参比电极应具有的性能和用途。 参比电极(reference electrode ，简称RE)：是指一个已知电势的接近于理想不极化的电极，参比电极上基本没有电流通过，用于测定研究电极(相对于参比电极)的电极电势。 既然参比电极是理想不极化电极，它应具备下列性能：应是可逆电极，其电极电势符合Nernst 方程；参比电极反应应有较大的交换电流密度，流过微小的电流时电极电势能迅速恢复原状；应具有良好的电势稳定性和重现性等。 不同研究体系可以选择不同的参比电极，水溶液体系中常见的参比电极有：饱和甘汞电极(SCE)、Ag/AgCl 电极、标淮氢电极(SHE 或NHE)等。许多有机电化学测量是在非水溶剂中进行的，尽管水溶液参比电极也可以使用，但不可避免地会给体系带入水分，影响研究效果，因此，建议最好使用非水参比体系。常用的非水参比体系为Ag/Ag+(乙腈)。工业上常应用简易参比电极，或用辅助电极兼做参比电极。在测量工作电极的电势时，参比电极的溶液和被研究体系的溶液组成往往不—样，为降低或消除液接电势，常选用盐桥；为减小末补偿的溶液电阻，常使用鲁金毛细管。 3．试描述双电层理论的概要。 解：电极/溶液界面区的最早模型是19世纪末Helmholtz 提出的平板电容器模型(也称紧密层模型)，他认为金属表面过剩的电荷必须被溶液相中靠近电极表面的带相反电荷的离子层所中和，两个电荷层间的距离约等于离子半径，如同一个平板电容器。这种

《应用电化学》复习思考题参考答案

《应用电化学》思考题 第一章电化学理论基础 1．什么是电化学体系？基本单元有那些？ （1）由两类不同导体组成，且在电荷转移时不可避免地伴随有物质变化的体系，通常有原电池、电解池、腐蚀电池三大类型。 （2）1.电极 2.电解质溶液 3.隔膜 2．试举例说明隔膜的作用。 隔膜是将电解槽分隔为阳极区和阴极区，以保证阴极、阳极上发生氧化－还原反应的反应物和产物不互相接触和干扰。例如采用玻璃滤板隔膜、盐桥和离子交换膜，起传导电流作用的离子可以透过隔膜。 3．试描述现代双电层理论的概要. 电极\溶液界面的双电层的溶液一侧被认为是由若干“层”组成的。最靠近电极的一层为内层，它包含有溶剂分子和所谓的特性吸附的物质（离子或分子），这种内层也称为紧密层、helmholtz层或stern层，如图1.5所示。实际上，大多数溶剂分子（如水）都是强极性分子，能在电极表面定向吸附形成一层偶极层。特性吸附离子的电中心位置叫内holmholtz层（IHP），它是在距离为x1处。溶剂化离子只能接近到距电极为x2的距离处，这些最近的溶剂化离子中心的位置称外helmholtz层（OHP）。非特性吸附离子由于电场的作用会分布于称为分散层（扩散层）的三维区间内并延伸到本体溶液。在OHP层与溶液本体之间是分散层。 4．什么是电极的法拉第过程和非法拉第过程。 电极上发生的反应过程有两种类型，法拉第过程和非法拉第过程。 前者是电荷经过电极/溶液界面进行传递而引起的某种物质发生氧化或还原反应时的法拉第过程，其规律符合法拉第定律，所引起的电流称法拉第电流。 后者是在一定条件下，当在一定电势范围内施加电位时，电极/溶液界面并不发生电荷传递反应，仅仅是电极/溶液界面的结构发生变化，这种过程称非法拉第过程。 5．试述电极反应的种类和机理。 电极反应种类:（1）简单电子迁移反应；(2)金属沉积反应;（3）表面膜的转移反应;（4）伴随着化学反应的电子迁移反应;（5）多孔气体扩散电极中的气体还原或氧化反应;（6）气体析出反应;（7）腐蚀反应 电极反应的机理: （1）CE机理：指在发生电子迁移反应之前发生了化学反应，其通式为： X O X+ne Red H2HCHO + H2O C步骤 HCHO + 2H+ + 2e →CH3OH E步骤 (2) EC机理：指在电极/溶液界面发生电子迁移反应后又发生了化学反应，其通式为： O X+Ze→Red X 如：对氨基苯酚在Pt电极上的氧化反应

电化学基础知识点总结

装置特点：化学能转化为电能。 ①、两个活泼性不同的电极； 形成条件：②、电解质溶液（一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应）； 原 ③、形成闭合回路（或在溶液中接触） 电 负极：用还原性较强的物质作负极，负极向外电路提供电子；发生氧化反应。 池 基本概念： 正极：用氧化性较强的物质正极，正极从外电路得到电子，发生还原反应。 原 电极反应方程式：电极反应、总反应。 理 氧化反应 还原反应 反应原理：Zn-2e -=Zn 2+ 2H ++2e -=2H 2↑ 1．下列变化中，属于原电池反应的是( ) A ．在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层 B ．镀锌铁表面有划损时，也能阻止铁被氧化 C ．红热的铁丝与水接触表面形成蓝黑色保护层 D ．铁与稀H 2SO 4反应时，加入少量CuSO 4溶液时，可使反应加速 2．100 mL 浓度为2 mol/L 的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的量，可采用的方法是( ) A ．加入适量的6 mol/L 的盐酸 B ．加入数滴氯化铜溶液 C ．加入适量的蒸馏水 D ．加入适量的氯化钠溶液 3．称取三份锌粉，分别盛于甲、乙、丙三支试管中，按下列要求另加物质后，塞上塞子，定时测定生成氢气的体积。甲加入50 mL pH ＝3的盐酸，乙加入50 mL pH ＝3的醋酸，丙加入50 mL pH ＝3的醋酸及少量胆矾粉末。若反应终了，生成氢气的体积一样多，且没有剩余的锌。请用“＞”“＝”或“＜”回答下列各题。 (1)开始时，反应速率的大小为__________。 (2)三支试管中参加反应的锌的质量为__________。 (3)反应终了，所需时间为__________。 (4)在反应过程中，乙、丙速率不同的理由是(简要说明)__________。 失e -,沿导线传递，有电流产生

应用电化学答案分析解析

一，简比较电子导体和离子导体的异同点 （1）电子导体（第一类导体）：荷电粒子是电子或电子空穴，它既包括普通的金属导体也包括半导体。离子导体（第二类导体）：荷电粒子是离子，例 如，电解质溶液或熔融盐。 （2）电子导体的特点： A.自由电子或电子空穴作定向移动而导电 B.导电过程中导体本身不发生变化 C.温度升高，电阻也升高 D.导电总量全部由电 子承担 （3）离子导体的特点： A.正、负离子作反向移动而导电 B.导电过程中有化学反应发生 C.温度升高，电阻下 D.导电总量分别由正、负离子分担 二，简述电极极化的原因 （1）在有限的电流通过时，电极系统的电极电势偏离其平衡电极电势的现象，称 为电极的极化现象。 （2）A，浓差极化 在有限电流通过电极时，因离子传质过程的迟缓性而导致电极表面附近离子浓度与本体溶液中不同，从而使电极电位偏离其平衡电极电位的现象，叫作浓差 极化。 B，活化极化（电化学极化） 在有限电流通过电极时，由于电化学反应进行的返缓造成电极上带电程度与可逆状态下不同，从而导致的电极电位偏离其平衡电极电位的现象，叫做‘活化极化”． 三，试说明参比电极因具有的性能和用途 答：参比电极是理想不极化电极，它应具备下列性能：应是可逆电极，其电极电势符合Nernst方程；参比电极反应应有较大的交换电流密度，流过微小的电流时 电极电势能迅速恢复原状；应具有良好的电势稳定性和重现性等。 参比电极是指一个已知电势的接近于理想不极化的电极，参比电极上基本没有电流通过，用于测定研究电极(相对于参比电极)的电极电势。实际上，参比电极起着既提供热力学参比，又将工作电极作为研究体系隔离的双重作用。 四，试描述双电层理论的概述

2015电化学测量习题集

下载可编辑 .专业.整理. 2015《电化学测量》习题集 第一章 知识点 1．稳态极化测量系统主要由那几部分组成？ 略 2．线性极化法的基本公式 （也叫Stern 公式） ()P A K A K corr R b b b b i 13.2?+= 3．利用塔菲尔关系测定电极过程动力学参数的前提条件是强极化区和浓差极化可忽略。 4．极化阻力方程式中，极化阻力()corr P E dI dE R ?=/。 现性极化方程式中，极化阻力I E R P ??=/或corr c a c a i b b b b 1)(33.2?+。 5．极化阻力P R 的测量方式： 所有测定反应电阻r R 的方法都可用来测定p R 。稳态法和暂态法，控制电流法和控制电位法。 6．从波形上可分为直流法、阶跃法、方波法、线性扫描法和交流阻抗法。7．腐蚀金属电极的动力学方程： ]303.2exp 303.2[exp c a corr b E b E I I ?--?= 的适应条件是活化极化控制和强极化区或n /100≥η。 8．鲁金毛细管的作用是消除溶液的欧姆电位降,其管口直径通常为0.25~1毫米,要求毛细管管口距电极表面的距离是两倍的直径。 9．一般情况下，电化学测量中，要求恒电位仪对电位的控制精度为毫伏级，频响时间为微妙级，零点漂移为正负0.2毫伏。 10．盐桥的作用是减小液界电位和减少溶液的相互污染（导通回路），在中性水溶液中最常用的盐桥介质是饱和氯化钾溶液与琼脂。 11．恒电位仪的性能要求参比电极的输入阻抗大于109，以便使通过参比电极的电流趋近于零。

下载可编辑 .专业.整理. 12．写出下列有机溶剂的英文简称：甲醇MeOH ，乙腈AN ，碳酸丙烯酯PC 。 13．下列有机溶剂的英文简称：DMSO （二甲亚砜），DMF （N ，N 二甲基甲酰胺），NMP （N 甲基吡咯烷酮）。 14．物质传输的类型有：对流，扩散和电迁移。 15．去除溶液中溶解氧的方法是通氮气、或氩气；真空减压。 16．极化曲线在自腐蚀电位附近真正呈直线的条件是： 0/22=dE I d 。 17．扩散和对流的定量处理方式滴汞电极, 旋转圆盘电极, 循环伏安法。 18．处理电化学平衡体系的一个最基本、最重要的方程式： Nernst 方程 或 R c C C nF RT E E log 203030+= 19． )])1(exp()exp([0ηαηαRT nF RT nF i i -+--= 无浓差极化 20．纯水的电导率5.49×10-8S.cm -1 21．三电极是指：工作电极，辅助电极或对电极，参比电极。 22．仪器输出的电信号加到工作电极和对电极上，被研究的物质在工作电极上发生电化学反应。辅助电极与工作电极连成通路，且发生的反应与工作电极相反，反应的电流通过工作电极和对电极。 23．参比电极用于稳定工作电极的电位并确定电流-电势曲线中的峰电位、半波电位等。 24．交换电流密度（0 i ）表示在过电位为0的理论电位下的反应速度。 25．氢过电位小的Pt 和Pd 上氢气容易产生。 26．氢过电位大的Pb 和Hg 上氢气不容易产生。 27．利用极化曲线测量系统确定材料的腐蚀速度时，可将极化曲线分为强极化，弱极化，线性极化三段。 28．电位窗口的大小主要由溶剂的分解电位以及所添加的支持电解质的分解电位等决定。 29．Hg 电极因为氢过电位非常大，电位窗口几乎移向阴极一侧，由于在阳极一侧Hg 容易发生溶解，因此与pH 值无关，电位窗口的上限在0.1V(vS.SCE)左右。 30．写出溶剂（C 2H 5）4NClO 4的英文缩写TEAP 。 31．写出溶剂(n-Bu)4NClO 4的英文缩写TBAP 。

电化学基础知识点总结

电化学基础知识点总结 装置特点：化学能转化为电能。 ①、两个活泼性不同的电极； 形成条件：②、电解质溶液（一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应）； 原 ③、形成闭合回路（或在溶液中接触） 电 负极：用还原性较强的物质作负极，负极向外电路提供电子；发生氧化反应。 池 基本概念： 正极：用氧化性较强的物质正极，正极从外电路得到电子，发生还原反应。 原 电极反应方程式：电极反应、总反应。 理 氧化反应 负极 铜锌原电池 正极 还原反应 反应原理：Zn-2e =Zn 2+ 2H + +2e =2H 2 ↑ 电解质溶液 电极反应： 负极（锌筒）Zn-2e =Zn 2+ 正极（石墨）2NH 4+ +2e =2NH 3 +H 2 ↑ ①、普通锌——锰干电池 总反应：Zn+2NH 4+ =Zn 2+ +2NH 3 +H 2 ↑ 干电池： 电解质溶液：糊状的NH 4 Cl 特点：电量小，放电过程易发生气涨和溶液 ②、碱性锌——锰干电池 电极：负极由锌改锌粉（反应面积增大，放电电流增加）； 电解液：由中性变为碱性（离子导电性好）。 正极（PbO 2 ） PbO 2 +SO 42-+4H + +2e =PbSO 4 +2H 2 O 负极（Pb ） Pb+SO 42--2e =PbSO 4 铅蓄电池：总反应：PbO 2 +Pb+2H 2 SO 4 2PbSO 4 +2H 2 O 失e ,沿导线传递，有电流产生 溶解 不断移 向 阳离 子 放电 充电

电解液：1.25g/cm 3 ~1.28g/cm 3 的H 2 SO 4 溶液 蓄电池 特点：电压稳定。 Ⅰ、镍——镉（Ni ——Cd ）可充电电池； 其它蓄电池 Cd+2NiO(OH)+2H 2 O Cd(OH)2 +2Ni(OH)2 Ⅱ、银锌蓄电池 锂电池 ①、燃料电池与普通电池的区别 不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是工作时不断从外界输入，同时 燃料 电极反应产物不断排出电池。 电池 ②、原料：除氢气和氧气外，也可以是CH 4 、煤气、燃料、空气、氯气等氧化剂。 负极：2H 2 +2OH -4e =4H 2 O ；正极：O 2 +2H 2 O+4e =4OH ③、氢氧燃料电池： 总反应：O 2 +2H 2 =2H 2 O 特点：转化率高，持续使用，无污染。 废旧电池的危害：旧电池中含有重金属（Hg 2+ ）酸碱等物质；回收金属，防止污染。 腐蚀概念：金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。 概述： 腐蚀危害： 腐蚀的本质：M-ne →M n+ (氧化反应) 分类： 化学腐蚀（金属与接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀）、电化腐蚀 定义：因发生原电池反应，而使金属腐蚀的形式。 负极（Fe ）：Fe-2e =Fe 2+ ；正极（C ）：O 2 +2H 2 O+4e =4OH 电化 吸氧腐蚀： 总反应：2Fe+O 2 +2H 2 O=Fe(OH)2 腐蚀 后继反应：4Fe(OH)2 +O 2 +2H 2O =4Fe(OH)3 钢铁的腐蚀： 2Fe(OH)3 Fe 2 O 3 +3H 2 O 负极（Fe ）：Fe-2e =Fe 2+ ； 析氢腐蚀： 正极（C ）：2H + +2e =H 2 ↑ 化学电源简介 金属的腐蚀与防护 放电 放电` △

应用电化学部分习题答案(供参考)

第一章习题解答： 1试推导下列各电极反应的类型及电极反应的过程。 (1)++ →+242Ce e Ce 解：属于简单离子电迁移反应，指电极/溶液界面的溶液一侧的氧化态物种4Ce + 借助于电极得到电子，生成还原 态的物种2Ce + 而溶解于溶液中，而电极在经历氧化-还原后其物理化学性质和表面状态等并未发生变化， (2) -→++OH e O H O 44222 解：多孔气体扩散电极中的气体还原反应。气相中的气体2O 溶解于溶液后，再扩散到电极表面，然后借助于气体扩散电极得到电子，气体扩散电极的使用提高了电极过程的电流效率。 (3) Ni e Ni →++22 解：金属沉积反应。溶液中的金属离子2Ni + 从电极上得到电子还原为金属Ni ，附着于电极表面，此时电极表 面状态与沉积前相比发生了变化。 (4) -+→++OH s MnOOH O H e s MnO )()(22 解：表面膜的转移反应。覆盖于电极表面的物种(电极一侧)经过氧化-还原形成另一种附着于电极表面的物种，它们可能是氧化物、氢氧化物、硫酸盐等。 (5)2)(22OH Zn e OH Zn →-+-；--→+242])([2)(OH Zn OH OH Zn 解：腐蚀反应：亦即金属的溶解反应，电极的重量不断减轻。即金属锌在碱性介质中发生溶解形成二羟基合二价锌络合物，所形成的二羟基合二价锌络合物又和羟基进一步形成四羟基合二价锌络合物。 2．试说明参比电极应具有的性能和用途。 参比电极(reference electrode ，简称RE)：是指一个已知电势的接近于理想不极化的电极，参比电极上基本没有电流通过，用于测定研究电极(相对于参比电极)的电极电势。 既然参比电极是理想不极化电极，它应具备下列性能：应是可逆电极，其电极电势符合Nernst 方程；参比电极反应应有较大的交换电流密度，流过微小的电流时电极电势能迅速恢复原状；应具有良好的电势稳定性和重现性等。 不同研究体系可以选择不同的参比电极，水溶液体系中常见的参比电极有：饱和甘汞电极(SCE)、Ag/AgCl 电极、标淮氢电极(SHE 或NHE)等。许多有机电化学测量是在非水溶剂中进行的，尽管水溶液参比电极也可以使用，但不可避免地会给体系带入水分，影响研究效果，因此，建议最好使用非水参比体系。常用的非水参比体系为Ag/Ag+(乙腈)。工业上常应用简易参比电极，或用辅助电极兼做参比电极。在测量工作电极的电势时，参比电极内的溶液和被研究体系的溶液组成往往不—样，为降低或消除液接电势，常选用盐桥；为减小末补偿的溶液电阻，常使用鲁金毛细管。 3．试描述双电层理论的概要。 解：电极/溶液界面区的最早模型是19世纪末Helmholtz 提出的平板电容器模型(也称紧密层模型)，他认为金属表面过剩的电荷必须被溶液相中靠近电极表面的带相反电荷的离子层所中和，两个电荷层间的距离约等于离子半径，如同一个平板电容器。这种由符号相反的两个电荷层构成的界面区的概念，便是“双电层”一词的起源。

《电化学基础》知识点归纳

《电化学基础》知识点 归纳 https://www.wendangku.net/doc/a6452337.html,work Information Technology Company.2020YEAR

第四章电化学基础 第一节原电池 原电池： 1、概念：化学能转化为电能的装置叫做原电池。 2、组成条件：①两个活泼性不同的电极②电解质溶液③电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路 3、电子流向：外电路：负极——导线——正极 内电路：盐桥中阴离子移向负极的电解质溶液，盐桥中阳离子移向正极的电解质溶液。 4、电极反应：以锌铜原电池为例： 负极：氧化反应： Zn－2e＝Zn2＋（较活泼金属） 正极：还原反应： 2H＋＋2e＝H2↑（较不活泼金属） 总反应式： Zn+2H+=Zn2++H2↑ 5、正、负极的判断： （1）从电极材料：一般较活泼金属为负极；或金属为负极，非金属为正极。（2）从电子的流动方向负极流入正极 （3）从电流方向正极流入负极 （4）根据电解质溶液内离子的移动方向阳离子流向正极，阴离子流向负极（5）根据实验现象①__溶解的一极为负极②增重或有气泡一极为正极 第二节化学电池 1、电池的分类：化学电池、太阳能电池、原子能电池 2、化学电池：借助于化学能直接转变为电能的装置 3、化学电池的分类：一次电池、二次电池、燃料电池 一、一次电池

1、常见一次电池：碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等 二、二次电池 1、二次电池：放电后可以再充电使活性物质获得再生，可以多次重复使用，又叫充电电池或蓄电池。 2、电极反应：铅蓄电池 放电：负极（铅）： Pb ＋SO 42-－2e - ＝PbSO 4↓ 正极（氧化铅）： PbO 2＋4H +＋SO 42-＋2e - ＝PbSO 4↓＋2H 2O 充电：阴极： PbSO 4＋2H 2O －2e - ＝PbO 2＋4H +＋SO 42- 阳极： PbSO 4＋2e - ＝Pb ＋SO 42- 两式可以写成一个可逆反应： PbO 2＋Pb ＋2H 2SO 4 2PbSO 4↓＋2H 2O 3、目前已开发出新型蓄电池：银锌电池、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、聚合物锂离子电池 三、燃料电池 1、燃料电池： 是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的一种原电池 2、电极反应：一般燃料电池发生的电化学反应的最终产物与燃烧产物相同，可根据燃烧反应写出总的电池反应，但不注明反应的条件。，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，不过要注意一般电解质溶液要参与电极反应。以氢氧燃料电池为例，铂为正、负极，介质分为酸性、碱性和中性。 当电解质溶液呈酸性时： 负极：2H 2－4e - =4H + 正极：O 2＋4e - +4H + =2H 2O 当电解质溶液呈碱性时： 负极： 2H 2＋4OH -－4e -＝4H 2O 正极：O 2＋2H 2O ＋4 e - ＝4OH - 放电 充电

应用电化学习题及答案

应用电化学,杨辉卢文庆 全书思考题和习题 第一章习题解答: 1试推导下列各电极反应的类型及电极反应的过程。 （1)++ →+242Ce e Ce 解:属于简单离子电迁移反应,指电极／溶液界面的溶液一侧的氧化态物种4Ce + 借助于电极得到电子，生成还原态的物种2Ce + 而溶解于溶液中，而电极在经历氧化—还原后其物理化学性质和表面状态等并未发生变化, （２） -→++OH e O H O 44222 解：多孔气体扩散电极中的气体还原反应．气相中的气体2O 溶解于溶液后,再扩散到电极表面,然后借助于气体扩散电极得到电子,气体扩散电极的使用提高了电极过程的电流效率。 （３） Ni e Ni →++22 解:金属沉积反应。溶液中的金属离子2Ni + 从电极上得到电子还原为金属Ｎi,附着于电极表面，此时电极表面状态与沉积前 相比发生了变化。 （４） -+→++OH s MnOOH O H e s MnO )()(22 解:表面膜的转移反应.覆盖于电极表面的物种(电极一侧）经过氧化—还原形成另一种附着于电极表面的物种,它们可能是氧化物、氢氧化物、硫酸盐等。 (５)2)(22OH Zn e OH Zn →-+-；--→+242])([2)(OH Zn OH OH Zn 解：腐蚀反应:亦即金属的溶解反应，电极的重量不断减轻。即金属锌在碱性介质中发生溶解形成二羟基合二价锌络合物,所形成的二羟基合二价锌络合物又和羟基进一步形成四羟基合二价锌络合物. ２.试说明参比电极应具有的性能和用途。 参比电极(re ｆe ｒｅn ｃe ｅl ｅct ｒode ，简称ＲE):是指一个已知电势的接近于理想不极化的电极，参比电极上基本没有电流通过,用于测定研究电极(相对于参比电极)的电极电势。 既然参比电极是理想不极化电极，它应具备下列性能:应是可逆电极,其电极电势符合Ne ｒns ｔ方程；参比电极反应应有较大的交换电流密度,流过微小的电流时电极电势能迅速恢复原状;应具有良好的电势稳定性和重现性等。 不同研究体系可以选择不同的参比电极,水溶液体系中常见的参比电极有：饱和甘汞电极（SCE)、Ag ／ＡｇCl 电极、标淮氢电极(ＳHE 或N ＨE)等。许多有机电化学测量是在非水溶剂中进行的,尽管水溶液参比电极也可以使用,但不可避免地会给体系带入水分,影响研究效果,因此,建议最好使用非水参比体系。常用的非水参比体系为Ag ／Ａg+(乙腈)。工业上常应用简易参比电极,或用辅助电极兼做参比电极.在测量工作电极的电势时,参比电极内的溶液和被研究体系的溶液组成往往不-样,为降低或消除液接电势,常选用盐桥；为减小末补偿的溶液电阻，常使用鲁金毛细管。 3.试描述双电层理论的概要。 解：电极/溶液界面区的最早模型是19世纪末H ｅlmho ｌｔz 提出的平板电容器模型（也称紧密层模型）,他认为金属表面过剩的电荷必须被溶液相中靠近电极表面的带相反电荷的离子层所中和,两个电荷层间的距离约等于离子半径,如同一个平板电容器．这

应用电化学 简单题附答案

1.何谓电毛细曲线？何谓零电荷电势？由lippman 公式可进一步得到界面双电层的微分电容Cd ，请给出Cd 的数学表达式。 答：①将理想极化电极极化至不同电势（Φ），同时测出相应的界面张力（σ值），表征Φ-6关系的曲线为“电毛细曲线”。②“零电荷电势”是指σ-Φ曲线上最高点处d σ/d Φ=0即q=0（表面不带有剩余电荷）相应的电极电势，用Φ0表示。③由lippman 公式：q=-（d σ/d Φ)μ 1 ,μ 2 ,...μi ;及Cd=dq/d Φ得Cd=-d 2σ/d Φ2 2.何谓电化学极化？产生极化的主要原因是什么？试分析极化在电解工业（如氯碱工业）﹑电镀行业和电池工业的利弊。 答：①电化学极化是指外电场作用下，由于电化学作用相对于电子运动的迟缓性改变了原有的电偶层而引起电极电位变化。（即电极有净电流通过时，阴、阳电流密度不同，使平衡状态受到了破坏，而发生了电极电位的“电化学极化”）。②原因：电化学反应迟缓、浓差极化。③从能量角度来看，极化对电解是不利的；超电势越大，外加电压越大，耗能大。极化在电镀工业中是不利的，氢在阴极上析出是不可避免的副反应，耗能大，但同时使阴极上无法析出的金属有了析出的可能。极化使电池放电时电动势减少，所做电功也减小，对电池工业不利 3.参比电极需选用理想极化电极还是不极化电极？目前参比电极有那些类型？选择参比电极需考虑什么？ 答：① 参比电极选用理想不极化电极。②类型：标准氢电极，饱和甘汞电极，Ag/Agcl 电极，Hg/HgO/OH -电极。③考虑的因素：电极反应可逆，稳定性好，重现性好，温度系数小以及固相溶解度小，与研究体系不反应 4.零电荷的电势可用哪些方法测定？零电荷电势说明什么现象？能利用零电荷电势计算绝对电极电位吗？ 答：①电毛细法和微分电容法。②零电荷电势表明了“电极/溶液”界面不会出现由于表面剩余电荷而引起的离子双电层现象；③不能将此电势看成相间电势的绝对零点，该电势也是在一定参比电极下测得的，所以不能用于计算绝对电极电位。 5.为什么卤素离子在汞电极上吸附依F ﹤Cl ﹤I 的顺序而增强，特性吸附在电毛细曲线和微分电容曲线上有何表现？ 答：①卤素离子为表面活性物质，阴离子吸附主要发生在比零电荷电势更正的电势范围，由于 F - 、cl - 、 I -离子半径依次增大，可极化度增大，吸附能力增强，所以在汞电极上，I ->cl ->F -.②特性吸附在两种曲线上的左半支曲线不同，零电荷电势负移。 6.何谓非稳态扩散？其初始条件和一个边界条件是什么？另一边界条件由极化条件决定。 答：①非稳态扩散：在电化学反应开始阶段，由于反应粒子浓度变化幅度较小，液相传质不足，粒子被消耗，此时浓度极化处于发展阶段，称之为传质过程的非稳态阶段②初始条件：C i （x,0）=C i 0 开始电极前扩散粒子完全均匀分布在液相中。边界条件：C i （∞，t ）=C i 0，无穷远处不出现浓度极化。③另一边界条件：极化条件 7.溶液中有哪几种传质方式，产生这些传质过程的原因是什么？ 答：对流、扩散、电迁移。①对流：由于流体各部分之间存在浓度或温度差或者外部机械作用力下所引起；②扩散：由于某一组分存在浓度梯度，粒子由高浓度向低浓度转移；③电迁移：在外电场作用下，液相中带电粒子作定向移动。 8.稳态扩散和非稳态扩散的特点是什么，可以用什么定律来表示？ 答：①稳态扩散：扩散粒子的浓度只与距离有关，与时间无关。用Fick 第一定律 表示，J 表示扩散流量。②非稳态扩散：扩散粒子的浓度同时是距离和时间的函数。用Fick 第二定律 9.说明标准电极反应速度常数k S 和交换电流密度i 0的物理意义，并比较两者的区别。 答：①k S ：当电极电势为反应体系的标准平衡及反应粒子为单位浓度时，电极反应进行的速率（md/s ）。i 0：反应在平衡电势下的电流密度，即有i 0=i a =i k ②相同点：数值越大，表示该反应的可逆性越强。不同点：k S 与浓度无关，i 0与反应体系各种组分的浓度有关。 10.为什么有机物在电极上的可逆吸附总是发生在一定的电位区间内？ 答：越正的电势，有机物易被氧化；电势越负，易被还原，因此其可逆吸附发生在平衡电势附近值，即一定的电位区间内。 11.试说明锂离子电池的正极和负极材料是何物质？为什么其溶剂要用非水有机溶剂? 锂离子电池比一般的二次电池具有什么特点？ 答：①正极：主要是嵌锂化合物，包括三维层状的LiCoO 2,LiNiO 2,三维的TiO 2。负极：主要是碳素材料，如石墨、碳纤维。②锂遇水反应生成H 2，可能有爆炸的危险，所以要用非水有机溶剂。③