人教版高中化学选修4 第四章《电化学基础》单元测试试题（含答案） 第四章《电化学基础》单元测试题 一、单选题（每小题只有一个正确答案） 1.利用反应 Zn+Cu2+= Zn2++ Cu 设计成原电池。则该电池的负极、正极和电解质溶 液选择合理的是（） A．Zn、Cu、ZnSO4B．Cu、Zn、 ZnCl2 C．Cu、Zn、CuCl2D．Zn、Cu、CuSO4 2．控制适合的条件，将反应 2Fe3＋＋2I－ 2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。 下列判断不正确的是（） A．为证明反应的发生，可取甲中溶液加入铁氰化钾溶液 B．反应开始时，甲中石墨电极上 Fe3＋被还原，乙中石墨电极上发生氧化反应 C．电流计读数为零时，在甲中溶入FeCl2固体时，甲中的石墨电极为正极 D．此反应正反应方向若为放热，电流计读数为零时，降低温度后乙中石墨电极为负极 3．某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Zn，其他电极均为Cu，电解质溶 液都是CuSO4溶液，则下列说法正确的是（） A．电子移动：电极Ⅰ→电极Ⅳ→电极Ⅲ→电极Ⅱ B．电极Ⅰ发生还原反应 C．电极Ⅳ逐渐溶解 D．电极Ⅲ的电极反应：Cu－2e－=Cu2＋ 4．已知海水中含有的离子主要有 Na+、Mg2+、Cl－、Br－，利用下图装置进行实验探究，下列说法正确的是（） A．X 为锌棒，K 置于 M，可减缓铁的腐蚀，铁电极上发生的反应为 2H＋＋2e－＝H2↑ 1 / 14
B．X 为锌棒，K 置于 M，外电路电流方向是从 X 到铁 C．X 为碳棒，K 置于 N，可减缓铁的腐蚀，利用的是外加电流的阴极保护法 D．X 为碳棒，K 置于 N，在 X 电极周围首先失电子的是 Cl－ 5．下列解释事实的反应方程式不正确的是（） A.热的纯碱溶液可去除油污：CO 3 2－+2H2 O H2 CO3 +2OH－ B.钢铁发生吸氧腐蚀时，铁作负极被氧化：Fe－2e－＝Fe2+ C.以Na2S 为沉淀剂，除去溶液中的Cu2+：Cu2++S2－＝ CuS↓ D.向电解饱和食盐水的两极溶液中滴加酚酞，阴极变红：2H2O+2e－==H2↑+2OH-6．化学与科学、技术、社会、环境密切相关。下列说法错误的是（） A．锅炉水垢中含有的CaSO4，可先用Na2CO3溶液处理，后用盐酸除去B．废旧钢材焊接前，可依次用饱和 Na2CO3溶液、饱和 NH4Cl 溶液处理焊点处C．使用含有氯化钠的融雪剂会加快桥梁的腐蚀 D．为防止海鲜腐烂，可将海鲜产品浸泡在硫酸铜溶液中 7．研究人员发现了一种利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电的“水”电池，总反应可表示为：5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl。下列说法正确的是（） A．正极反应式：Ag+Cl--e-=AgCl B．每生成1mol Na2Mn5O10转移的电子数为2N A C．Na+不断向“水”电池的负极移动D．AgCl 是还原产物 8.液体燃料电池相比于气体燃科电池具有体积小，无需气体存储装置等优点。一种以胼（N2H4）为燃料的电池装置如下图装置①，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH 作为电解质。下列有关叙述不正确的是（） A.该燃料电池负极发生的电极反应为：N2H4+4OH--4e-═N2↑+4H2O B.用该燃料电池作为装置②的直流电源，产生 7.1gCl2至少需加入 0.5molN2H4 C．该燃料电池放电一段时间后，KOH 溶液的 pH 保持不变（KOH 溶液经充分搅拌且忽略反应过程中溶液体积的改变）
目录 引言 (1) 交流阻抗技术的发展历史 (1) 基本原理 (1) 电极系统的交流阻抗 (3) 交流阻抗技术的应用 (4) 需要注意的问题 (5) 发展和应用前景 (5)
引言 交流阻抗法是电化学测试技术中一类十分重要的方法，是研究电极过程动力学和表面现象的重要手段，其应用范围已经超出电化学领域,越来越广泛。目前应用交流阻抗技术较多的如电化学领域中研究电极过程、金属腐蚀机理和耐蚀性能、缓蚀剂性能评价等;生物领域中研究生物膜的性能等;物理学领域研究电子元器件、导电材料的性能等;材料科学中研究材料的力学性能以及材料表面改性后的性能评价等。 交流阻抗技术的发展历史 交流阻抗法系指小幅度正弦波交流阻抗法，是控制电极电流(或电位)按正弦波规律随时间变化，同时测量相应的电极电位(或电流)随时问的变化，或者直接测量电极的交流阻抗，进而计算各种电极参数。 随着电化学理论的不断完善与发展,电化学方法也得到了相应的发展。在电化学测量中做出了重要贡献的是Stern 和他的同事。他们在1957年提出了线性极化的重要概念,虽然线性极化技术有着一定的局限性,但在实验室和现场快速测定腐蚀速度时还是一种简单可行的方法。腐蚀工作者在随后的十余年中又做了许多工作,完善和发展了极化电阻技术。电子技术的迅速发展促进了电化学测试仪器的发展,现代电子技术的应用和用于暂态测量测试仪器的出现,一些快速测量方法和暂态响应分析方法也得到了发展,最典型的例子就是交流阻抗技术的发展。最初测量电化学电阻采用交流电桥和李沙育方法等,这些方法既费时间又较繁琐,干扰影响也大。随着电子技术的发展,锁相技术和相关技术的仪器(如频率响应分析仪、锁相放大器等)被用于交流阻抗测试,它们的灵敏度高,测试方便,而且容易应用扫频信号实现频域阻抗图的自动测量。后来可以利用时频变换技术从暂态响应曲线得到电极系统的阻抗频谱,从而实现了在线测量,追踪电极表面状态的变化。最近一种利用震动探针电极测量局部电极阻抗的技术也得到开发。计算机技术引入电化学领域,可以由计算机对电化学交流阻抗测量进行控制,自动完成数据采集和数据分析。 基本原理 交流阻抗方法是用小幅度交流信号扰动电解池,并观察体系在稳态时对扰动的跟随的情况,同时测量电极的交流阻抗,进而计算电极的电化学参数。由于电极过程可以用电阻R 和电容C 组成的电化学等效电路来表示,因此交流阻抗技术实质上是研究RC 电路在交流电作用下的特点和规律。 一个正弦交流电压可表示成： 式中，E 0为交流电压的幅值；t 为时间；ω为正弦波角频率。角频率为 根据欧拉公式，上式也可写为指数表示式： t j e E E ω?=0 在将一个正弦波的交流电压E 加到一个纯电阻上时，根据欧姆定律，流过电阻的电流为 t E t E ωsin )(0=f πω2=
电化学阻抗谱的应用及其解析方法 交流阻抗法是电化学测试技术中一类十分重要的方法，是研究电极过程动力学和表面现象的重要手段。特别是近年来，由于频率响应分析仪的快速发展,交流阻抗的测试精度越来越高，超低频信号阻抗谱也具有良好的重现性，再加上计算机技术的进步，对阻抗谱解析的自动化程度越来越高，这就使我们能更好的理解电极表面双电层结构，活化钝化膜转换，孔蚀的诱发、发展、终止以及活性物质的吸脱附过程。 阻抗谱中的基本元件 交流阻抗谱的解析一般是通过等效电路来进行的，其中基本的元件包括：纯电阻R ，纯电容C ，阻抗值为1/j ωC ，纯电感L ，其阻抗值为j ωL 。实际测量中，将某一频率为ω的微扰正弦波信号施加到电解池，这是可把双电层看成一个电容，把电极本身、溶液及电极反应所引起的阻力均视为电阻，则等效电路如图1所示。 图1. 用大面积惰性电极为辅助电极时电解池的等效电路 图中A 、B 分别表示电解池的研究电极和辅助电极两端，Ra 、Rb 分别表示电极材料本身的电阻，Cab 表示研究电极与辅助电极之间的电容，Cd 与Cd ’表示研究电极和辅助电极的双电层电容，Zf 与Zf ’表示研究电极与辅助电极的交流阻抗。通常称为电解阻抗或法拉第阻抗，其数值决定于电极动力学参数及测量信号的频率，Rl 表示辅助电极与工作电极之间的溶液 电阻。一般将双电层电容Cd 与法拉第阻抗的并联称为界面阻抗Z 。 实际测量中，电极本身的内阻很小，且辅助电极与工作电极之间的距离较大，故电容Cab 一般远远小于双电层电容Cd 。如果辅助电极上不发生电化学反映，即Zf ’特别大，又使辅助 电极的面积远大于研究电极的面积（例如用大的铂黑电极），则Cd ’很大，其容抗Xcd ’比串 联电路中的其他元件小得多，因此辅助电极的界面阻抗可忽略，于是图1可简化成图2，这也是比较常见的等效电路。 图2. 用大面积惰性电极为辅助电极时电解池的简化电路 Element Freedom Value Error Error %Rs Free(+)2000N/A N/A Cab Free(+)1E-7N/A N/A Cd Fixed(X)0N/A N/A Zf Fixed(X)0N/A N/A Rt Fixed(X)0N/A N/A Cd'Fixed(X)0N/A N/A Zf'Fixed(X)0N/A N/A Rb Free(+)10000N/A N/A Data File: Circuit Model File:C:\Sai_Demo\ZModels\12861 Dummy Cell.mdl Mode: Run Fitting / All Data Points (1 - 1) Element Freedom Value Error Error %Rs Fixed(X )1500N/A N/A Zf Fixed(X )5000N/A N/A Cd Fixed(X ) 1E-6 N/A N/A Data File: Circuit Model File:C:\Sai_Demo\ZModels\Tutor3 R-C.mdl Mode: Run Simulation / Freq. Range (0.01 - 10000Maximum Iterations: 100 B
高二化学选修四《电化学基础》复习检测试题 可能用到的相对原子质量：H：1 C：12 N：14 O：16 Cu：64 Ag：108 第I卷（选择题共51分） 一、选择题（本题包括17小题，每题只有一个选项符合题意，每题3分共51分）1．下列金属防腐的措施中，属于牺牲阳极的阴极保护法的是( ) A.水中的钢闸门连接电源的负极 B.金属护拦表面涂漆 C.汽水底盘喷涂高分子膜 D.地下钢管连接锌板 2．下列叙述正确的是( ) A．电镀时，通常把待镀的金属制品作阳极 B．氯碱工业是电解熔融的NaCl，在阳极能得到Cl 2 C．氢氧燃料电池(酸性电解质)中O 2通入正极，电极反应为O 2 ＋4H＋＋4e－ ===2H 2 O D．下图中电子由Zn极流向Cu，盐桥中的Cl－移向CuSO 4 溶液 3.下列有关电化学的示意图中正确的是( ) 4．用铁丝、铜丝和CuSO 4 正确的是( ) A．构成原电池时Cu极反应为：Cu—2e ＝Cu2+ B．构成电解池时Cu极质量可能减少也可能增加 C．构成电解池时Fe极质量一定减少 D．构成的原电池或电解池工作后就可能产生大量气体 Fe Cu
5．如图，将纯Fe棒和石墨棒插入1 L饱和NaCl溶液中。下列说法正确的是A．M接负极，N接正极，当两极产生气体总量为22.4 L(标准状况) 时，生成1 mol NaOH B．M接负极，N接正极，在溶液中滴人酚酞试液，C电极周围溶液变红 C．M接负极，N接正极，若把烧杯中溶液换成1 L CuSO 4 溶液，反 应一段时间后，烧杯中产生蓝色沉淀 D．M接电源正极，N接电源负极，将C电极换成Cu电极，电解质溶 液换成CuSO 4 溶液，则可实现在铁上镀铜 6．为增强铝的耐腐蚀性，现以铅蓄电池为外电源，以Al作阳极、Pb作阴极，电解稀硫酸，铝表面的氧化膜增厚。其反应原理如下： 电池：Pb(s)+PbO 2(s)+2H 2 SO 4 (aq)=2PbSO 4 (s)+2H 2 O(l) 电解池：2Al+3H 2O Al 2 O 3 +3H 2 电池电解池 A H+移向Pb电极H+移向Pb电极 B 每消耗3molPb 生成2molAl 2O 3 C 正极：PbO 2+4H++2e=Pb2++2H 2 O 阳极：2Al+3H 2 O-6e=Al 2 O 3 +6H+ D 7 极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重b＜d。 选项X Y A．MgSO 4CuSO 4 B．AgNO 3Pb(NO 3 ) 2 C．FeSO 4 Al 2 (SO 4 ) 3 D．CuSO 4AgNO 3 8 2O 7 2－）时，以铁板作阴、阳极，处理 过程中存在反应Cr 2O 7 2+6Fe2＋+14H＋=2Cr3＋+6Fe3＋+7H 2 O，最后Cr3＋以Cr(OH) 3 形式除 去，说法不正确 ．．．的是 A.阳极反应为Fe－2e－=Fe2＋ B.电解过程中溶液pH不会变化 C.过程中有Fe(OH) 3沉淀生成 D.电路中每转移12mol电子，最多有 Fe C 饱和NaCl溶液 电源 M N
第四章电化学基础单元测试4 一、选择题（共18小题，每小题3分，共54分，每小题只有一个选项符合题意） 1. 下列各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．红热的铁丝与冷水接触，表面形成蓝黑色保护层 D．浓硝酸比稀硝酸更能氧化金属铜 2. 铁棒与石墨棒用导线连接后浸入0.01mol?L-1的食盐溶液中，可能出现的现象是（） A. 铁棒附近产生OH- B. 铁棒逐渐被腐蚀 C. 石墨棒上放出Cl2 D. 石墨棒上放出O2 3. 化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中，正确 ．．的是（） A．电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为：2Cl - －2e -==Cl2↑ B．氢氧燃料电池的负极反应式：O2 + 2H2O+ 4e- == 4OH - C．粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应式为：Cu－2e- == Cu2+ D．钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式：Fe－2e - == Fe2+ 4. 用惰性电极电解100mL饱和食盐水，一段时间后，在阴极得到112mL H2（标准状况），此时电解质溶液（体积变化忽略不计）的pH为( ) A. 13 B. 12 C. 8 D. 1 5. 用两根铂丝作电极插入KOH溶液中，再分别向两极通入甲烷气体和氧气，可形成燃料电池，该电池放电时的总反应为：CH4+2KOH+2O2==K2CO3+3H2O，下列说法错误的是（） A. 通甲烷的一极为负极，通氧气的一极为正极 B. 放电时通入氧气的一极附近溶液的pH升高 C. 放电一段时间后，KOH的物质的量不发生变化 D. 通甲烷的电极反应式是：CH4+10OH -－8e-==CO32-+7H2O 6. 用两支惰性电极插入500mL AgNO3溶液中，通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时（电解时阴极没有氢气放出，且电解液在前后体积变化可以忽略），电极上析出的质量大约是（） A. 27mg B. 54 mg C. 108 mg D. 216 mg 7. 下图是某空间站能量转化系统的局部示意图，其中燃料电池采用KOH为电解液，下 列有关说法中不正确 ．．．的是（） A．该能量转化系统中的水也是可能循环的 B．燃料电池系统产生的能量实际上来自于水 C．水电解系统中的阳极反应：4OH-2H2O+O2↑+4e- D．燃料电池放电时的负极反应：H2+2OH-2H2O+2e - 8. 对外加电流的保护中，下列叙述正确的是（） A. 被保护的金属与电源的正极相连 B. 被保护的金属与电源的负极相连 C. 在被保护的金属表面上发生氧化反应 D. 被保护的金属表面上不发生氧化反应，也不发生还原反应
高二化学《电化学基础》单元测试题 注意：可能用到的相对原子质量： H C N O Cl Fe Cu Zn Ag 1 1 2 14 16 35.5 56 64 65 108 【测试题目】 第I卷（选择题，共48分） 一、选择题（本题包括12个小题，每小题4分，每题只有一个选项符合题意） 1、下列关于实验现象的描述不正确的是 A、把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡 B、用锌片做阳极，铁片做阴极，电解氯化锌溶液，铁片表面出现一层锌 C、把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁 D、把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，产生气泡速率加快 2、钢铁发生电化学腐蚀时，负极发生的反应是 A、2H+＋2e-＝H2 B、2H2O＋O2＋4e-＝4OH— C、Fe－2e-＝Fe2+ D、4OH—－4e-＝2H2O＋O2 3、用惰性电极电解下列溶液时，阴极和阳极上的主要产物分别是H2和O2的是 A、稀NaOH溶液 B、HCl溶液 C、酸性CuSO4溶液 D、酸性AgNO3溶液 4、在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属氧化反应的是 A、原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应 B、原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应 C、原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应 D、原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应 5、随着人们生活质量不断提高，废电池必须进行集中处理的问题提到议事日程，其主要原因是 A、利用电池外壳的金属材料 B、防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染 C、不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品 D、回收其中石墨电极 6、如右图所示，关于此装置的叙述，正确的是 A、铜是阳极，铜片上有气泡产生 B、铜片质量逐渐减少 C、电流从锌片经导线流向铜片 D、氢离子在铜片表面被还原 7、以下现象与电化腐蚀无关的是 A、黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿 B、生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈
电化学基础 一、选择题 1．银锌电池是广泛用做各种电子仪器的电源，其放电过程可表示为Ag2O+Zn==ZnO+2Ag，此电池放电时，负极上发生反应的物质是（） A 、 Ag B、ZnO C、Ag2O D、Zn 【答案】D 2．结合图判断， 下列叙述正确的是（） A．Ⅰ和Ⅱ中正极均被保护 B．Ⅰ和Ⅱ中Cl-均向Fe电极移动 C．Ⅰ和Ⅱ中负极反应均是Fe-2e-=Fe2+ D．Ⅰ和Ⅱ中正极反应均是O2+4e-+2H2O=4OH- 【答案】A 3．氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如右图．下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是（） A．该电池工作时电能转化为化学能 B．该电池中电极a是正极 C．外电路中电子由电极a通过导线流向电极b D．该电池的总反应：H2+O2=H2O
【答案】C 4．某航空站安装了一台燃料电池，该电池可同时提供电和水蒸气。所用燃料为氢气，电解质为熔融的碳酸钾。已知该电池的总反应为2H2＋O2===2H2O，正极反应为O2＋2CO2＋4e－===2CO32-，则下列推断正确的是（） A．负极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O B．该电池可在常温或高温时进行工作，对环境具有较强的适应性 C．该电池供应2 mol水蒸气，同时转移2 mol电子 D．放电时负极有CO2生成 【答案】D 5．将含有0.400molCuSO4和0.200molKCl的水溶液1L，用惰性电极电解一段时间后，在一个电极上析出19.2gCu，此时在另一电极上放出的气体在标准状况下的体积为（） A．5.60L B．6.72L C．4.48L D．3.36L 【答案】C 6．蓄电池在充电时作电解池，放电时作原电池。铅蓄电池上有两个接线柱，一个接线柱旁标有“+”，另一个接线柱旁标有“－”。关于标有“+”的接线柱，下列说法中正确的是（） A．充电时作阳极，放电时作正极 B．充电时作阳极，放电时作负极 C．充电时作阴极，放电时作负极 D．充电时作阴极，放电时作正极 【答案】A 7．下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是（） A．钢管与电源正极连接，钢管可被保护 B．铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀 C．钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀 D．钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe﹣3e﹣═Fe3+ 【答案】B 8．某小组为研究金属的腐蚀与防护，设计如图所示装置。下列叙述不正确的是（）
电化学曲线极化曲线阻抗谱分析 一、极化曲线 1.绘制原理 铁在酸溶液中，将不断被溶解，同时产生H2，即：Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 (a) 当电极不与外电路接通时，其净电流I总为零。在稳定状态下，铁溶解的阳极电流I(Fe)和H＋还原出H2的阴极电流I(H)，它们在数值上相等但符号相反，即：(1) I(Fe)的大小反映Fe在H+中的溶解速率，而维持I(Fe)，I(H)相等时的电势称为Fe／H+体系的自腐蚀电势εcor。 图1是Fe在H+中的阳极极化和阴极极化曲线图。图2 铜合金在海水中典型极化曲线 当对电极进行阳极极化(即加更大正电势)时，反应(c)被抑制，反应(b)加快。此时，电化学过程以Fe的溶解为主要倾向。通过测定对应的极化电势和极化电流，就可得到Fe／H+体系的阳极极化曲线rba。 当对电极进行阴极极化，即加更负的电势时，反应(b)被抑制，电化学过程以反应(c)为主要倾向。同理，可获得阴极极化曲线rdc。 2.图形分析 （1）斜率 斜率越小，反应阻力越小，腐蚀速率越大，越易腐蚀。斜率越大，反应阻力越大，腐蚀速率越小，越耐腐蚀。 （2）同一曲线上各各段形状变化 如图2，在section2中，电流随电位升高的升高反而减小。这是因为此次发生了钝化现象，产生了致密的氧化膜，阻碍了离子的扩散，导致腐蚀电流下降。 （3）曲线随时间的变动 以7天和0天两曲线为例，对于Y轴，七天后曲线下移（负移），自腐蚀电位降低，说明更容易腐蚀。对于X轴，七天后曲线正移，腐蚀电流增大，亦说明更容易腐蚀。 二、阻抗谱 1.测量原理 它是基于测量对体系施加小幅度微扰时的电化学响应，在每个测量的频率点的原始数据中，都包含了施加信号电压（或电流）对测得的信号电流（或电压）的相位移及阻抗的幅模值。从这些数据中可以计算出电化学响应的实部和虚部。阻抗中涉及的参数有阻抗幅模（| Z |）、阻抗实部（Z,）、阻抗虚部（Z,,）、相位移（θ）、频率（ω）等变量，同时还可以计算出导纳（Y）和电容（C）的实部和虚部，因而阻抗谱可以通过多种方式表示。
第四章电化学基础练习题 1．Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取.Cu2O的电解池示 意图如下，电解总反应：2Cu+H2O==Cu2O+H2O↑。下列说法正确的是: （） A．石墨电极上产生氢气B．铜电极发生还原反应 C．铜电极接直流电源的负极 D．当有0.1mol电子转移时，有0.1molCu2O生成。 2．下列叙述不正确的是（） A．铁表面镀锌，铁作阳极 B．船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀 C．钢铁吸氧腐蚀的正极反应：O2 +2H2O+4e-=4OH— D．工业上电解饱和食盐水的阳极反应：2Cl一一2e一=C12↑ 3．控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I 2设计成如右图所示 的原电池。下列判断不正确 ．．．的是（） A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原 C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态 D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固定，乙中石墨电极为负极 4．可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为点解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是（） A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：Al＋3OH－－3e＝Al(OH)3↓ C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变 D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极 5．钢铁生锈过程发生如下反应：①2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2；②4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；③ 2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O。下列说法正确的是（） A．反应①、②中电子转移数目相等B．反应①中氧化剂是氧气和水 C．与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀 D．钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀（） 6．化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法不正确的是 A．明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化 B．在海轮外壳上镶入锌块，可减缓船体的腐蚀速率 C．MgO的熔点很高，可用于制作耐高温材料 D．电解MgCl2饱和溶液，可制得金属镁 7.右图装置中，U型管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。 下列有关描述错误的是（） A．生铁块中的碳是原电池的正极 B．红墨水柱两边的液面变为左低右高 C．两试管中相同的电极反应式是：Fe－2e－Fe2＋ D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀 8.茫茫黑夜中，航标灯为航海员指明了方向。航标灯的电源必须长效、稳定。我国科技工作者研制出以铝合金、 Pt-Fe合金网为电极材料的海水电池。在这种电池中①铝合金是阳极②铝合金是负极③海水是电解液 ④铝合金电极发生还原反应（）
电化学交流阻抗技术在腐蚀与防护中的应 用研究
武汉理工大学研究生课程论文 题目电化学交流阻抗技术在腐蚀与防护中的应用姓名郝张科 学号 WP2015007 (武汉材料保护研究所) 专业班级材研1510
电化学交流阻抗技术在腐蚀与防护中的应 用研究 摘要: 交流阻抗技术(AC impedance) 又称为电化学阻抗谱( electrochemical impedance spectroscopy, 简称EIS) , 是一种以小振幅的正弦电位( 或电流) 为扰动信号的电化学测量方法。腐蚀科学是交流阻抗 技术获得应用的一个重要领域。交流阻抗发式电化学测试技术中一类十分重要的方法，是研究电极过程动 力学和表面现象的重要手段。交流阻抗谱是常用的一种电化学测试技术，该方法具有频率范围广、对体系 扰动小的特点，是研究电极过程动力学、电极表面现象以及测定固体电解质电导率的重要工具．它是基于 测量对体系施加小幅度微扰时的电化学响应，在每个测量的颓率点的原始数据中，都包含了施加信号电压(或电流)对测得的信号电流(或电压)的相位移及阻抗的幅模值，从这些数据可以计算出电化学响应的实部与虚部．阻抗谱中涉及的参数有阻抗幅模(1zI)、阻抗实部(z7)、阻抗虚部(z”)、相位移(口)、频率(u) 等变量，同时还可以计算出导纳(y)和电容(c)的实部与虚部，因而阻抗谱可以通过多种方式表示，每一种 方式都有其典型的特征，根据实验的需要和具体体系．可以选择不同的图谱形式进行数据解析.
1 交流阻抗技术的发展 随着电化学理论的不断完善与发展, 电化学方法也得到了相应的发展。在电化学测量中做出了重要贡献的是Stern 和他的同事。他们在1957 年提出了线性极化的重要概念, 虽然线性极化技术有着一定的局限性, 但在实验室和现场快速测定腐蚀速度时还是一种简单可行的方法。腐蚀工作者在随后的十余年中又做了许多工作, 完善和发展了极化电阻技术。电子技术的迅速发展促进了电化学测试仪器的发展, 现代电子技术的应用和用于暂态测量测试仪器的出现, 一些快速测量方法和暂态响应分析方法也得到了发展, 最典型的例子就是交流阻抗技术的发展。最初测量电化学电阻采用交流电桥和李沙育方法等, 这些方法既费时间又较繁琐, 干扰影响也大。随着电子技术的发展, 锁相技术和相关技术的仪器( 如频率响应分析仪、锁相放大器等) 被用于交流阻抗测试, 它们的灵敏度高, 测试方便, 而且容易应用扫频信号实现频域阻抗图的自动测量。后来可以利用时频变换技术从暂态响应曲线得到电极系统的阻抗频谱, 从而实现了在线测量, 追踪电极表面状态的变化。最近一种利用震动探针电极测量局部电极阻抗的技术也得到开发。计算机技术引入电化学领域, 可以由计算机对电化学交流阻抗测量进行控制, 自动完成数据采集和数据分析。 2 交流阻抗的基本原理 在一个纯电容C 上加一个e= Esinwt 的正弦电压, 响应电流i = ( E / R ) sinwt , 由于i = C @ ( de/d t ) ; 因此, i = wCEcoswt 或i = ( E / XC ) sin ( wt +90b) , 其中XC= ( wc) 称为容抗, 相角为90b。对纯容抗用向量表
人教版高中化学选修 4第四章 《电化学基础》单元测试试题（含答案） 1 / 14 第四章 《电化学基础》单兀测试题 一、单选题（每小题只有一个正确答案） 1 ?禾U 用反应Zn+Cf= Zn 2++ Cu 设计成原电池。则该电池的负极、正极和电解质溶液选 择合理的是（ ） C. Cu 、Zn 、CuCl 2 D. Zn 、Cu 、CuSO 2. 控制适合的条件，将反应2Fe 3++ 212Fe 2+ + I 2设计成如下图所示的原电池。 下 列判断不正确的是（ ） A. 为证明反应的发生，可取甲中溶液加入铁氰化钾溶液 B. 反应开始时，甲中石墨电极上 Fe 3+被还原，乙中石墨电极 上发生氧化反应 C. 电流计读数为零时，在甲中溶入 FeCl 2固体时，甲中的石 墨电极为正极 D. 此反应正反应方向若为放热，电流计读数为零时，降低温度后乙中石墨电极为负极 3. 某同学组装了如图所示的电化学装置，电极I 为 Zn ,其他电极均为 Cu,电解质溶液 都是CuSO 溶液，则下列说法正确的是（ ） A. 电子移动：电极IT 电极电极川T 电极n B. 电极I 发生还原反应 C. 电极"逐渐溶解 D. 电极川的电极反应： Cu — 2e _=Cu 2+ + 2+ — — .. . . 、. 4. 已知海水中含有的离子主要有 N a 、Mg 、Cl 、Br ,利用下图装 置进行实验探究, 下列说法正确的是（ ） A. Zn 、Cu ZnSQ B. Cu Zn 、 ZnCI 2
人教版高中化学选修 4第四章 《电化学基础》单元测试试题（含答案） 3 / 14 A. X 为锌棒，K 置于M 可减缓铁的腐蚀，铁电极上发生的反应为 2H ++ 2e 「= H4 B. X 为锌棒，K 置于M 外电路电流方向是从 X 到铁 C. X 为碳棒，K 置于N,可减缓铁的腐蚀，利用的是外加电流的阴极保护法 D. X 为碳棒，K 置于N,在X 电极周围首先失电子的是 C 「 5. 下列解释事实的反应方程式不正确的是（ ） A. 热的纯碱溶液可去除油污： CO 2「+2H^^ HCO+2OH B. 钢铁发生吸氧腐蚀时，铁作负极被氧化： Fe — 2e _= Fe 2+ C. 以N Q S 为沉淀剂，除去溶液中的 C L T : C I J ++S 2— = Cu& D. 向电解饱和食盐水的两极溶液中滴加酚酞，阴极变红： 2fO+2e — ==Hd +2OH 6 ?化学与科学、技术、社会、环境密切相关。下列说法错误的是（ ） A. 锅炉水垢中含有的 CaSO,可先用Ns t CO 溶液处理，后用盐酸除去 B. 废旧钢材焊接前，可依次用饱和 N&CQ 溶液、饱和 NHCI 溶液处理焊点处 C. 使用含有氯化钠的融雪剂会加快桥梁的腐蚀 D. 为防止海鲜腐烂，可将海鲜产品浸泡在硫酸铜溶液中 7 ?研究人员发现了一种利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电的“水”电池，总反 应可表示为：5Mn Q+2Ag+2NaCI=NaMnQ o +2AgCI 。下列说法正确的是（ ） A. 正极反应式： Ag+CI --e -=AgCI B .每生成 ImolNa z MnO o 转移的电子数为 2N A C. Na +不断向“水”电池的负极移动 D. AgCI 是还原产物 8.液体燃料电池相比于气体燃科电池具有体积小，无需气体存储装置等优点。一种以 胼（ N2H ）为燃料的电池装置如下图装置①，该电池用空气中的氧气作为氧化剂， KOH 作为电解质。下列有关叙述不正确的是（ ） A. 该燃料电池负极发生的电极反应为： N2H 4+4OH-4e —N 2 T +4巴。
电化学阻抗谱的应用分析 交流阻抗法是电化学测试技术中一类十分重要的方法，是研究电极过程动力学和表面现象的重要手段。特别是近年来，由于频率响应分析仪的快速发展,交流阻抗的测试精度越来越高，超低频信号阻抗谱也具有良好的重现性，再加上计算机技术的进步，对阻抗谱解析的自动化程度越来越高，这就使我们能更好的理解电极表面双电层结构，活化钝化膜转换，孔蚀的诱发、发展、终止以及活性物质的吸脱附过程。 阻抗谱中的基本元件 交流阻抗谱的解析一般是通过等效电路来进行的，其中基本的元件包括：纯电阻R ，纯电容C ，阻抗值为1/j ωC ，纯电感L ，其阻抗值为j ωL 。实际测量中，将某一频率为ω的微扰正弦波信号施加到电解池，这是可把双电层看成一个电容，把电极本身、溶液及电极反应所引起的阻力均视为电阻，则等效电路如图1所示。 图1. 用大面积惰性电极为辅助电极时电解池的等效电路 图中A 、B 分别表示电解池的研究电极和辅助电极两端，Ra 、Rb 分别表示电极材料本身的电阻，Cab 表示研究电极与辅助电极之间的电容，Cd 与Cd ’表示研究电极和辅助电极的双电层电容，Zf 与Zf ’表示研究电极与辅助电极的交流阻抗。通常称为电解阻抗或法拉第阻抗，其数值决定于电极动力学参数及测量信号的频率，Rl 表示辅助电极与工作电极之间的溶液 电阻。一般将双电层电容Cd 与法拉第阻抗的并联称为界面阻抗Z 。 实际测量中，电极本身的内阻很小，且辅助电极与工作电极之间的距离较大，故电容Cab 一般远远小于双电层电容Cd 。如果辅助电极上不发生电化学反映，即Zf ’特别大，又使辅助 电极的面积远大于研究电极的面积（例如用大的铂黑电极），则Cd ’很大，其容抗Xcd ’比串 联电路中的其他元件小得多，因此辅助电极的界面阻抗可忽略，于是图1可简化成图2，这也是比较常见的等效电路。 图2. 用大面积惰性电极为辅助电极时电解池的简化电路 Element Freedom Value Error Error %Rs Free(+)2000N/A N/A Cab Free(+)1E-7N/A N/A Cd Fixed(X)0N/A N/A Zf Fixed(X)0N/A N/A Rt Fixed(X)0N/A N/A Cd'Fixed(X)0N/A N/A Zf'Fixed(X)0N/A N/A Rb Free(+)10000N/A N/A Data File: Circuit Model File:C:\Sai_Demo\ZModels\12861 Dummy Cell.mdl Mode: Run Fitting / All Data Points (1 - 1) Element Freedom Value Error Error %Rs Fixed(X )1500N/A N/A Zf Fixed(X )5000N/A N/A Cd Fixed(X ) 1E-6 N/A N/A Data File: Circuit Model File:C:\Sai_Demo\ZModels\Tutor3 R-C.mdl Mode: Run Simulation / Freq. Range (0.01 - 10000Maximum Iterations: 100 B
化学选修4《电化学基础》单元测试卷B（含答案）本试卷分第一部分（选择题）和第二部分（非选择题），满分100分，考试时间40分钟。 第一部分选择题（共50分） 一、单项选择题（每小题5分，每小题只有一个 ．．．．选项符合题意，共30分。） 1．废电池的污染引起人们的广泛重视，废电池中对环境形成污染的主要物质是 A．锌 B．汞 C．石墨 D．二氧化锰 2．将纯锌片和纯铜片按图示方式插入 同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是 A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极 C．两烧杯中溶液的pH均增大 D．产生气泡的速度甲比乙慢 3．下列各变化中属于原电池反应的是 A．在空气中银质奖牌表面变暗 B．镀锌铁表面有划损时，也能阻止铁被氧化 C．红热的铁丝与冷水接触，表面形成蓝黑色保护层 D．浓硝酸比稀硝酸更容易氧化金属铜
4．把分别盛有熔融的氯化钠、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联， 在一定条件下通电一段时间后，析出钠、镁、铝的物质的量之比为 A ．1︰2︰3 B ．3︰2︰1 C ．6︰3︰1 D ．6 ︰3︰2 5．关于铅蓄电池Pb ＋PbO 2＋2H 2SO 4 PbSO 4＋2H 2O 的说 法正确的是 A ．在放电时，正极发生的反应是 Pb(s) +SO 42—（aq ）= PbSO 4(s) +2e — B ．在放电时，该电池的负极材料是铅板 C ．在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小 D ．在充电时，阳极发生的反应是 PbSO 4(s)+2e —= Pb(s)+ SO 42— （aq ） 6．有一合金由X 、Y 、Z 、W 四种金属组成，若将合金放入盐酸中只 有Z 、Y 能溶解；若将合金置于潮湿空气中，表面只出现Z 的化合 物；若将该合金做阳极，用X 盐溶液作电解液，通电时四种金属 都以离子形式进入溶液中，但在阴极上只析出X 。这四种金属的活 动性顺序是 A ．Y ＞Z ＞W ＞X B ．Z ＞Y ＞W ＞X C ．W ＞Z ＞Y ＞X D ．X ＞Y ＞Z ＞W 放电 充电
电化学交流阻抗谱（可编辑） Work report 万逸电化学交流阻抗谱注意事项: 1. Rp近似Rct+Zw，但不是完全的相等 2. 极化阻抗通过计划曲线也可以得到 (腐蚀电位出切线的斜率) . 等效电路元件下一步计划: 2. 动电位极化曲线简介极化的分类极化曲线获取信息腐蚀电位 Ecorr ，腐蚀电流(icorr) 获得Tafel参数(阴极极化斜率ba，阳极极化斜率bk) 研究防腐蚀机理，可以知道是阳极机制剂、阴极抑制剂或者是混合型抑制剂。通过腐蚀电流可以计算腐蚀抑制效率(IE% 1-i1.corr/i2.corr) 极化曲线在腐蚀与防护中应用线性极化简介活化控制的腐蚀体系线性极化法铝合金在含有氯离子的乙二醇-硼酸溶液中的腐蚀行为研究氨基苯唑在3.5% NaCl中铜镍合金的防腐蚀的研究缓蚀剂的存在改变了阳极钝化过程，使铜镍合金更加容易钝化，增加抗腐蚀的性能。 * 1. 电化学交流阻抗谱简介 1.1 交流阻抗谱方法是一种以小振幅的正弦波电位为扰动信号的电测量方法。优点: 体系干扰小提供多角度的界面状态与过程的信息，便于分析腐蚀缓蚀作用机理数据分析过程相对简单，结果可靠缺点: 复杂的阻抗谱的解释 1.2 物理参数和等效电路元件物理参数溶液电阻 (Rs) 双电层电容 (Cdl) 极化阻抗 (Rp) 电荷转移电阻 (Rct) 扩散电阻 (Zw) 界面电容 (C)和常相角元件(CPE) 电感 (L) 对电极和工作电极之间电解质之间阻抗工作电极与电解质之间电容当电位远离开路电位时时，导致电极表面电流产生，电流受到反应动力学和反应物扩散的控制。电化学反应动力学控制反应物从溶液本体扩散到电极反应界面的阻抗通常每一个界面之间都会存在一个电容。溶液电阻 (Rs) B. 极化阻抗 (Rp) C. 电荷转移电阻 (Rct) D. 扩散电阻(Zw) E. 界面电容 (C) 和常相角元件(CPE) R 阻抗 C 电容 L 电感 W 无限扩散阻抗 O 有限扩散阻抗 Q 常相角元件阻抗导纳 1.3 等效电路 (A)一个时间常数 Nyquist图相位图
第四章《电化学基础》单元测试题 一、单选题(每小题只有一个正确答案) 1.下列叙述中，正确的是() ①电解池是将化学能转变成电能的装置①原电池是将电能转变成化学能 的装置①金属和石墨导电均为物理变化，电解质溶液导电是化学变化 ①不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理有可能实现①Cu＋ 2Ag＋===Cu2＋＋2Ag，反应既可以在原电池中实现，也可以在电解池中实 现，其他条件相同时，二种装置中反应速率相同 A． ①①①① B． ①① C． ①①① D． ① 2.铅蓄电池的工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，研读 下图，下列判断不正确的是() 2? A． K闭合时，d电极反应式：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO 4 B．当电路中转移0.2 mol电子时，①中消耗的H2SO4为0.2 mol 2?向c电极迁移 C． K闭合时，①中SO 4 D． K闭合一段时间后断开，①可单独作为原电池，d电极为正极 3.一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下： 下列说法不正确的是() A．在pH＜4溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀 B．在pH＞6溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀 C．在pH＞14溶液中，碳钢腐蚀的正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O
D．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓 4.锌溴液流电池是一种新型电化学储能装置(如图所示)，电解液为溴化锌水溶液，电解液在电解质储罐和电池间不断循环。下列说法不正确的是() A．充电时电极a连接电源的负极 B．放电时负极的电极反应式为Zn—2e－===Zn2＋ C．放电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大 D．阳离子交换膜可阻止Br2与Zn直接发生反应 5.下图为铜锌原电池示意图，下列说法正确的是() A．锌片逐渐溶解 B．烧杯中溶液逐渐呈蓝色 C．电子由铜片通过导线流向锌片 D．锌为正极，铜为负极 6.下列关于金属的防护方法的说法不正确的是() A．我们使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用 B．给铁件通入直流电，把铁件与电池负极相连接 C．轮船在船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极的阴极保护法 D．钢铁制造的暖气管管道外常涂有一层较厚的沥青 7.锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是() A．铜电极上发生氧化反应 2?)减小 B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO 4
电化学阻抗谱的应用及其解析方法 交流阻抗发式电化学测试技术中一类十分重要的方法，是研究电极过程动力学和表面现象的重要手段。特别是近年来，由于频率响应分析仪的快速发展,交流阻抗的测试精度越来越高，超低频信号阻抗谱也具有良好的重现性，再加上计算机技术的进步，对阻抗谱解析的自动化程度越来越高，这就使我们能更好的理解电极表面双电层结构，活化钝化膜转换，孔蚀的诱发、发展、终止以及活性物质的吸脱附过程。 1.阻抗谱中的基本元件 交流阻抗谱的解析一般是通过等效电路来进行的，其中基本的元件包括：纯电阻R，纯电容C，阻抗值为1/jωC，纯电感L，其阻抗值为jωL。实际测量中，将某一频率为ω的微扰正弦波信号施加到电解池，这是可把双电层看成一个电容，把电极本身、溶液及电极反应所引起的阻力均视为电阻，则等效电路如图1所示。 图1. 用大面积惰性电极为辅助电极时电解池的等效电路 图中A、B 分别表示电解池的研究电极和辅助电极两端，Ra、Rb分别表示电极材料本身的电阻，Cab表示研究电极与辅助电极之间的电容，Cd与Cd’表示研究电极和辅助电极的双电层电容，Zf与Zf’表示研究电极与辅助电极的交流阻抗。通常称为电解阻抗或法拉第阻抗，其数值决定于电极动力学参数及测量信号的频率，Rl表示辅助电极与工作电极之间的溶液电阻。一般将双电层电容Cd与法拉第阻抗的并联称为界面阻抗Z。 实际测量中，电极本身的内阻很小，且辅助电极与工作电极之间的距离较大，故电容Cab一般远远小于双电层电容Cd。如果辅助电极上不发生电化学反映，即Zf’特别大，又使辅助电极的面积远大于研究电极的面积（例如用大的铂黑电极），则Cd’很大，其容抗Xcd’比串联电路中的其他元件小得多，因此辅助电极的界面阻抗可忽略，于是图1可简化成图2，这也是比较常见的等效电路。 图2. 用大面积惰性电极为辅助电极时电解池的简化电路 2.阻抗谱中的特殊元件 以上所讲的等效电路仅仅为基本电路，实际上，由于电极表面的弥散效应的存在，所测得的双电层电容不是一个常数，而是随交流信号的频率和幅值而发生改变的，一般来讲，弥散效应主要与电极表面电流分布有关，在腐蚀电位附近，电极表面上阴、阳极电流并存，当介质中存在缓蚀剂时，电极表面就会为缓蚀剂层所覆盖，此时，铁离子只能在局部区域穿透缓蚀剂层形成阳极电流，这样就导致电流分布极度不均匀，弥散效应系数较低。表现为容抗弧变“瘪”，如图3所示。另外电极表面的粗糙度也能影响弥散效应系数变化，一般电极表面越粗糙，弥散效应系数越低。 2.1常相位角元件（Constant Phase Angle Element，CPE） 在表征弥散效应时,近来提出了一种新的电化学元件CPE,CPE的等效电路解析式为：，CPE的阻抗由两个参数