2017
中国有色金属冶金第四届学术会议
CV和CP熔盐电化学方法检测
KCl-LiCl熔体中锕系和稀土离子浓度研究
v江西理工大学
v李林山（指导老师：杨少华）
v2017.11.17
目录1 2 3 4
Contens
5研究意义与目的研究现状
研究设计与原理实验分析及结果前景及期望
研究意义与目的
1
熔体离子浓度检测的方法
进一步优化检测锕系元素和稀土离子技术，现提出采用熔盐电化学方法检测，可以弥补实时在线与远程操作这一不足。
研究意义
v 熔盐电化学方法检测技术：利用熔盐在给定直流条件下产生的电信号（电流大小）来表征熔体内离子浓度大小的过程。
在乏燃料回收领域表现出突出优势，国外已有众多学者专门研究此方法的可行性。
特点
1.在线检测
2.远程操作
3.检测时间短
4.经济易行
研究现状
2
循环伏安法（CV）法在宽浓度范围内表现出良好的稳定性，因而被看做是有效可行的一种检测熔盐中离子浓度方法（Sridharan）。Peak等人通过使用SWV法研究了LiCl-KCl共晶盐中由钆（Gd）和镧（La）构成的系统，研究发现：当熔盐中电活性物质的浓度大于1wt%时，观察到的峰值电流与浓度存在线性偏差，并提出了SWV技术不适合于定量检测离子浓度的观点，偏差的原因可能是工作电极增加的表面积，其在高浓度下更显著。方波伏安法（SWV）和常规脉冲（NPV）伏安法能提供更好的分辨率。检测多种离子时，与CV法一样会出现重叠峰的信号，难以对峰进行定性，并且该方法仅局限于低浓度离子检测（Iizuka等人）。Keithley等人已经提出了解决信号重叠的办法，但尚未开发出完整可靠的电化学传感器。
Iizuka等人提出用NPV方法检测核废料中的U和Pu，结果认为相对于SWV法，NPV在低浓度下的检测比较准确，线性很好。同时，对CP法应用检测熔盐体系中的Ce和Gd，但由于对过渡时间τ不好确定，尤其是在高浓度下得到的线性很差。Prakash等人用CV研究了UCl
3
在
熔盐LiCl-NaCl-CaCl
2-BaCl
2
中的含量，在1.8-5.6mol%范围内，该
方法得到的结果不令人满意。Tylka等人用CV将研究的浓度范围扩大到2wt%，检测结果在误差范围之内。Simpson等人在研究LiCl-KCl-
ThCl
4-LaCl
3
体系比较了SWV法和NPV法，得到结论认为：NPV法在多
元熔盐电解质中检测体系中的成分比SWV法准确性好，为复杂熔盐电解质体系应用熔盐电化学方法检测离子浓度提供新思路。
研究设计与原理
3
v研究装置：
v 1、电化学分析测试装置
v 2、三电极体系
v研究方法及原理：
v 1、循环伏安法 (CV) 2、计时电流法 (CA) v 3、计时电位法 (CP) 4、方波伏安法 (SWV) v 5、常规脉冲伏安法(NPV)
图1 熔盐电化学方法测试装置示意图1-刚玉管;2-热电偶;3-电阻炉;4-刚玉坩埚;5-耐火砖;6-垂直位置转换器;7-Ag/AgCl参比电极;8-钨棒;9-钨丝
工作电极：
Ф1.0 mm 钨丝（99.9%）
对电极：
Ф10 mm 钨棒（ 99.9% ）
参比电极：
1wt%氯化银（99.5%）
Ф1.0 mm 银丝（99.9%）
电解质：LiCl-KCl
温度：773 K
熔盐配比：1:1（wt ）
(
)(
)
3/21/2
0.610
p
I
nF R T C S D
ν
-
=()
D
I t nFAC
tπ
=
0.5
2
I
nFC D
τ
π
=循环伏安法 (CV)计时电流法 (CA)计时电位法 (CP)
方波伏安法 (SWV)
常规脉冲伏安法 (NPV)()()001p nFA D f C 1-i Γ?πΓ=+2nF E exp RT ?Γ??= ???()
001
20p n F A D C
i -πττ=
4
实验分析及结果
v一、CV 法检测LiCl-KCl-LaCl3中镧离子浓度
v 1、不同深度下的CV测试
v 2、扩散系数
v 3、不同扫描速率下的CV测试
v 4、离子浓度
v二、 CP 法检测LiCl-KCl-LaCl3 中镧离子浓度
v 1、不同深度下CP测试
v 2、扩散系数：
v 3、离子浓度：
v三、 CV和CP法检测LiCl-KCl-LaCl3 中镧离子浓度结果
1.不同深度下的CV测试
温度：773 K; 扫描速率：0.15 V/s
图2 LiCl-KCl-LaCl3（2.0 wt%）熔盐体系在不同浸入深度下的循环伏安曲线
在-1.6~-2.2V内，仅检测到La（Ⅲ）的氧化还原峰。随着工作电极浸入熔盐深度增加，阴极峰电流值随着增大。
2.扩散系数-0.104
-0.102
-0.100
-0.098
-0.096
-0.094
-0.092
-0.090-0.088
Linear Fit, R 2=0.99Y= -0.00353X-0.06758C u r r e n t /A Height of the WE electrode/mm
图3 773 K 时LiCl-KCl-LaCl 3 （2.0 wt%）熔盐体系的阴极峰电流值与浸入深度关系
D
3.不同扫描速率下的CV测试
图4 773 K时LiCl-KCl-LaCl3（2.0 wt%）熔盐体系在不同扫描速率下的循环伏安曲线保持工作电极浸入深度及其他条件相同，随着扫描速率增加，阴极峰电流值也随着增大。且随着扫描速度不同程度增大，阴极峰的峰电位不断向负方向偏移，主要原因是扫描速率的增大增强了阴极的极化作用。
4.离子浓度-0.100
-0.095
-0.090
-0.085
-0.080
-0.075-0.070-0.065-0.060-0.055-0.050 Linear Fit, R 2=0.99Y= -0.20564X+0.03342C u r r e n t /A v 1/2/(V s -1)1/2
图5 773 K 时LiCl-KCl-LaCl 3 （2.0 wt%）熔盐体系的阴极峰电流值与扫描速率平方根关系
C
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
化学热处理技术应用和发展 摘要：浅谈化学热处理原理、反应机理，以及化学热处理分类、应用和发展前景、技术特点 关键词：化学热处理；碳渗；氮渗；稀土化学 前言 化学热处理是一种通过改变金属和合金工件表层的化学成分、组织和性能的金属热处理。它的工艺过程一般是：将工件置于含有特定介质的容器中，加热到适当温度后保温，使容器中的介质(渗剂)分解或电离，产生的能渗入元素的活性原子或离子，在保温过程中不断地被工件表面吸附，并向工件内部扩散渗入，以改变工件表层的化学成分。通常，在工件表层获得高硬度、耐磨损和高强度的同时，心部仍保持良好的韧性，使被处理工件具有抗冲击载荷的能力。 一、化学热处理原理 化学热处理是将工件置于一定温度的活性介质中保温，使活性物质的原子渗入工件的表层中，改变其表层的化学成分、组织和性能的热处理工艺，是表面合金化与热处理相结合的一项工艺技术。 二、化学热处理的过程 化学热处理包括三个基本过程，即①化学渗剂分解为活性原子或离子的分解过程；②活性原子或离子被金属表面吸收和固溶的吸收过程；③被渗元素原子不断向内部扩散的扩散过程。 (1) 分解过程 渗剂通过一定温度下的化学反应或蒸发作用，形成含有渗入元素的活性介质，然后通过活性原子在渗剂中的扩散运动而到达工件的表面。 (2) 吸收过程 渗入元素的活性原子吸附于工件表面并发生相界面反应，即活性物质与金属表面发生吸附—解吸过程。
(3) 扩散过程 吸附的活性原子从工件的表面向内部扩散，并与金属基体形成固溶体或化合物。 三、化学热处理的分类 1.按渗入元素的数量分类 （1）单元渗：渗碳，渗氮，渗硫，渗硼，渗铝，渗硅，渗锌，渗铬，渗钒等。 （2）二元渗：碳氮共渗，氮碳共渗，氧氮共渗，硫氮共渗，硼铝共渗，硼硅共渗，硼碳共渗，铬铝共渗，铬硅共渗，铬钒共渗，铬氮共渗，铝稀土共渗，铝镍共渗等。 （3）多元渗：氧氮碳共渗，碳氮硼共渗，硫氮碳共渗，氧硫氮共渗，碳氮钒共渗，铬铝硅共渗，碳氮氧硫硼共渗等。 2.按渗剂的物理形态分类 (1) 固体法：颗粒法，粉末法，涂渗法(膏剂法、熔渗法)，电镀、电泳或喷涂后扩散处理法。 (2) 液体法：熔盐法(熔盐渗、熔盐浸渍、熔盐电解)，热浸法(加扩散处理〕，电镀法(加扩散处理)，水溶液电解法。 (3) 气体法：有机液体滴注法，气体直接通人法，真空处理法，流态床处理法。 (4) 辉光离子法：离子渗碳或碳氮共渗，离子渗氮或氮碳共渗.离子渗硫，离子渗金属。 3.按钢铁基体材料在进行化学热处理时的组织状态分类 (1) 奥氏体状态：渗碳，碳氮共渗，渗硼及其共渗，渗铬及其共渗。渗铝及其共渗，渗钒、渗钦、渗错等。 (2) 铁素体状态：渗氮，氮碳共渗，氧氮共渗及氧氮碳共渗，渗硫，硫氮共渗及硫氮碳共渗，氮碳硼共渗，渗锌。 4.按渗入元素种类分类 (1) 渗非金属元素：渗碳，渗氮，渗硫，渗硼，渗硅。 (2) 渗金属元素：渗铝，渗铬，渗锌，渗钒。
电化学原理 第一章 绪论 两类导体： 第一类导体：凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而导电的物体，即载流子为自由电子（或空穴）的导体，叫做电子导体，也称第一类导体。 第二类导体：凡是依靠物体内的离子运动而导电的导体叫做离子导体，也称第二类导体。 三个电化学体系： 原电池：由外电源提供电能，使电流通过电极，在电极上发生电极反应的装置。 电解池：将电能转化为化学能的电化学体系叫电解电池或电解池。 腐蚀电池：只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功的短路原电池。 阳极：发生氧化反应的电极 原电池（-）电解池（+） 阴极：发生还原反应的电极 原电池（+）电解池（-） 电解质分类： 定义：溶于溶剂或熔化时形成离子，从而具有导电能力的物质。 分类： 1.弱电解质与强电解质—根据电离程度 2.缔合式与非缔合式—根据离子在溶液中存在的形态 3.可能电解质与真实电解质—根据键合类型 水化数：水化膜中包含的水分子数。 水化膜：离子与水分子相互作用改变了定向取向的水分子性质，受这种相互作用的水分子层称为水化膜。可分为原水化膜与二级水化膜。 活度与活度系数： 活度：即“有效浓度”。 活度系数：活度与浓度的比值，反映了粒子间相互作用所引起的真实溶液与理想溶液的偏差。 规定：活度等于1的状态为标准态。对于固态、液态物质和溶剂，这一标准态就是它们的纯物质状态，即规定纯物质的活度等于1。 离子强度I ： 离子强度定律：在稀溶液范围内，电解质活度与离子强度之间的关系为： 注：上式当溶液浓度小于0.01mol ·dm-3 时才有效。 电导：量度导体导电能力大小的物理量，其值为电阻的倒数。 符号为G ，单位为S ( 1S =1／Ω)。 影响溶液电导的主要因素：（1）离子数量；（2）离子运动速度。 当量电导（率）：在两个相距为单位长度的平行板电极之间，放置含有1 克当量电解质的溶液时，溶液所具有的电导称为当量电导，单位为Ω-1 ·cm2·eq-1。 与 K 的关系： 与 的关系： 当λ趋于一个极限值时，称为无限稀释溶液当量电导或极限当量电导。 离子独立移动定律：当溶液无限稀释时，可以完全忽略离子间的相互作用，此时离子的运动 i i i x αγ=∑ =2 2 1i i z m I I A ?-=±γlog L A G κ= KV =λN c N c k 1000=λ- ++=000λλλ
浅析电化学分析仪器的原理及发展应用 摘要电化学分析是企事业单位及科研机构常用的一类分析方法，它是利用被测试样溶液的电化学性质及其变化来进行分析的方法，其测定的依据是电位、电导、电量、电流等电化学参量与被测物含量之间的定量关系，这些电化学参量的测量是通过电化学分析仪器来完成的。因此，每一种电化学分析方法是和相应的电化学分析仪器紧密联系的。 关键词电化学分析仪器；原理；发展；应用 根据所测量电化学参量的不同，常见的电化学分析仪器有：酸度计、离子计、电位滴定仪、电导率仪、库仑仪、极谱仪等。如表所示，这些电化学分析仪器在国民经济的许多领域担负着各种各样的分析任务，特别是电位分析中的酸度计、离子计及电位滴定仪有着十分广泛的应用。 1酸度计（离子计） 直接电位法是采用酸度计或电子计通过对由电极与被测溶液组成的电池电动势的测量，根据电动势与溶液浓度之间的定量关系求出物质含量的。因此，酸度计、离子计都是由电计和电极两部分组成的。 1.1酸度计的结构 1）酸度计一般设有以下几个调节器。①零点调节器。当指示电极和参比电极之间的级间电势为零时，溶液的pH值为“灵位pH值”。但由于仪器零点是可变的且任意二个测量元件的零点也不相同，因此，仪器的“电气零点”设计为可调形式。②定位调节器。在用标准缓冲溶液对仪器进行校准时，需用定位调节器，它的作用在于抵消外参比电极电位、不对称电位、内参比电极电位以及液接界电位等因素的影响。③温度补偿器。根据能斯特方程式可知，溶液的pH值与电动势的关系随温度而变化，其转换系数k系温度的函数。④斜率补偿调节器。温度补偿器一般是按理论转换系数设计的，实际上玻璃电极的K值往往低于理论值，另外，玻璃电极的长期使用也会使K下降。因此，在pH的精密测量中，需采用二点定位法。这种定位方法是选用二种pH值不同的标准缓冲溶液，使被测液的pH值能介于选用选用的二种标准缓冲溶液pH值之间。先用一种标准缓冲溶液将定位旋钮调至“0”，然后用斜率补偿调节器表示值为二份标准缓冲溶液pH值得差值，即ΔpH值得位置，固定斜率补偿调节旋钮，再用第二份标准缓冲溶液将定位旋钮调至该缓冲液pH值，这时“定位”调节器不变，就可对被测液进行测量。 2）常用的调制放大式酸度计工作原理如下。首先将被测直流电压信号预先调制为交流电压信号，经过交流放大，然后通过解调器将其还原为与输入信号的幅度和极性相对应的直流信号，从而推动电表指示出读数。采用调制式放大器易避免交流电源干扰，直流干扰明显降低，可得到低噪声放大，零点漂移对读数的
电化学原理及其应用 1．家蝇的雌性信息素可用芥酸(来自菜籽油)与羧酸X在浓NaOH溶液中进行阳极氧化得到。 电解总反应式为： 则下列说法正确的是( ) A．X为C2H5COOH B．电解的阳极反应式为：C21H41COOH＋X－2e－＋2H2O―→C23H46＋2CO2－3＋6H＋ C．电解过程中，每转移a mol电子，则生成0.5a mol雌性信息素 D．阴极的还原产物为H2和OH－ 解析：A项根据原子守恒可判断X为C2H5COOH；B项由于电解质溶液为浓NaOH，因此阳极反应式应为C21H41COOH＋X－2e－＋60H－―→C23H46＋2CO2－3＋4H2O；C项根据电解总反应可知每生成1 mol雌性信息素转移2 mol电子，则C项正确；D项阴极的还原产物为H2，OH－并非氧化还原产物． 答案：AC 2．下列关于铜电极的叙述正确的是( ) A．铜锌原电池中铜是负极 B．用电解法精炼粗铜时，粗铜作阴极 C．在镀件上电镀铜时可用金属铜做阳极 D．电解稀硫酸制H2和O2时铜做阳极 解析：铜锌原电池中锌活泼，锌做负极；电解精炼铜时，粗铜中的铜失去电子，做阳极； 电镀铜时，应选用铜片做阳极，镀件做阴极，含有铜离子的溶液做电镀液。电解稀硫酸时，铜做阳极，失电子的是铜而不是溶液中的OH－，因而得不到氧气。 答案：C 3．普通水泥在固化过程中自由水分子减少并产生Ca(OH)2，溶液呈碱性。根据这一特点，科学家发明了电动势(E)法测水泥初凝时间，此法的原理如图所示，反应的总方程式为：2Cu ＋Ag2O===Cu2O＋2Ag。 下列有关说法不正确的是( ) A．工业上制备普通水泥的主要原料是黏土和石灰石
第44卷第1期2016年1月 硅酸盐学报Vol. 44，No. 1 January，2016 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY https://www.doczj.com/doc/b28772297.html, DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.2016.01.18 线状Na2Ti3O7的制备与其形成机理 何慧芬，王晶，杨雨佳，王峻 (大连交通大学，无机超细粉体制备及应用重点实验室，辽宁大连 116028) 摘要：以锐钛矿型氧化钛和氢氧化钠为原料，水和乙醇为溶剂，采用水热法制备出线状钛酸钠。借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜和热重–差示扫描量热检测仪研究了水热温度、水热时间，碱浓度、溶剂体积比等因素对产物相结构和微观形貌的影响，并探讨了线状钛酸钠的形成机理。结果表明：当反应物NaOH的浓度为2.5mol/L，溶剂水和乙醇的体积比是1:3，在水热温度为180℃条件下保温48h，所生成的钛酸钠的形貌以纳米线状为主。反应机制可以用经典晶体生长理论解释，也可以用一种劈裂模型来解释，其微观形貌是板片状结构发生劈裂形成线状结构。 关键词：氧化钛；水热法；线状钛酸钠 中图分类号：TB321 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2016)01–0117–08 网络出版时间：2015–12–23 17:19:59 网络出版地址：https://www.doczj.com/doc/b28772297.html,/kcms/detail/11.2310.TQ.20151223.1719.018.html Preparation and Formation Mechanism of Linear Na2Ti3O7 HE Huifen, WANG Jing, YANG Yujia, WANG Jun (Liaoning Key Laboratory for Fabrication and Application of Superfine Inorganic Powders, Dalian Jiaotong University, Dalian 116028, Liaoning, China) Abstract: Linear Na2Ti3O7 was synthesized by a hydrothermal method with anatase TiO2 and NaOH as raw materials, and water and ethanol as solvents. The effects of hydrothermal time, hydrothermal temperature, alkali concentration and volume ratio of water to ethanol on the phase structure and microstructure of the product were investigated by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and thermogravimetric-differential scanning calorimetry, respectively. In addition, the formation mechanism was also discussed. The results indicate that the morphology of Na2Ti3O7 shows a linear structure when synthesis at the concentration of NaOH of 2.5mol/L, the volume ratio of water to ethanol of 1:3, the hydrothermal temperature of 180℃ and the hydrothermal time of 48h. The reaction mechanism can be given based on the classical theory of crystal growth and a model of splitting. The micro-morphology of the product is split from a platelet structure to a line structure. Keywords: titanium oxide; hydrothermal method; linear sodium titanate 近年来，一维纳米材料在组装成电路的研究中取得了突破进展，使其受到了人们的极大关注[1]。一维纳米材料拥有特殊的纳米结构，在光学、力学、热学、磁学、电学等方面表现出了独特的性质，使得其成为了纳米材料研究中最热门和最具发展空间的领域[2]。 纳米材料钛酸钠(Na2Ti3O7)，其晶体结构中的(Ti3O7)2–层与Na+结合形成层状结构，从而具有很强的阳离子交换能力和吸附性能。Na2Ti3O7具有特殊的高比表面积和光催化活性，在催化、储氢材料、气体传感、污水处理和降解废弃物等领域有重要应用[3–7]。另外，钛酸钠还是一类重要的宽带隙半导体[8–11]，主要应用于计算机中的集成电路。 钛酸钠制备方法主要有水热法、熔盐法、溶胶–凝胶法、微波法等。付敏等[12]采用微波水热法制成了钛酸钠纳米管，通过钛酸四丁酯与氢氧化钠为原 收稿日期：2015–07–02。修订日期：2015–08–18。基金项目：国家自然科学基金项目(51274052)。 第一作者：何慧芬(1989—)，女，硕士研究生。 通信作者：王晶(1967—)，女，博士，教授。Received date: 2015–07–02. Revised date: 2015–08–18. First author: HE Huifen (1989–), famale, Master candidate. E-mail: hehuifen163@https://www.doczj.com/doc/b28772297.html, Correspondent author: WANG Jing (1967–), female, Ph.D., Professor. E-mail: wangjing@https://www.doczj.com/doc/b28772297.html,
电化学原理及其应用 (习题及答案) https://www.doczj.com/doc/b28772297.html,work Information Technology Company.2020YEAR
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+
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)μ1 ,μ2 ,...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
5月6日晨测：化学原理及其应用（时间：40分钟） 可能用到的相对原子质量： Cu -64 Zn -65 1．（2020·广西省桂林市高三联合调研）钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠(Na 2S x )分别作为两个电极的反应物，固体Al 2O 3陶瓷(可传导Na +)为电解质，总反应为2Na+xS Na 2S x ，其反应原理如图所示。下列叙述正 确的是（ ） A ．放电时，电极a 为正极 B ．放电时，内电路中Na +的移动方向为从b 到a C ．充电时，电极b 的反应式为S x 2--2e -=xS D ．充电时，Na +在电极b 上获得电子，发生还原反应 2．（2020·吉林省吉林市高三二调）金属(M)－空气电池具有原料易得，能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源，该类电池放电的总反应方程式为：2M ＋O 2＋2H 2O ＝2M(OH)2。 (已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能)下列说法正确的是（ ） A ．电解质中的阴离子向多孔电极移动 B ．比较Mg 、Al 、Zn 三种金属－空气电池，Mg －空气电池的理论比能量最高 C ．空气电池放电过程的负极反应式2M －4e －＋4OH －＝2M(OH)2 D ．当外电路中转移4mol 电子时，多孔电极需要通入空气22.4L(标准状况) 3．（2020·福建省龙岩市高三质量检测）我国某科研团队设计了一种新型能量存储／转化装置（如下图所示）。闭合K 2、断开K 1时，制氢并储能；断开K 2、闭合K 1时，供电。下列说法错误的是（ ） A ．制氢时，溶液中K +向Pt 电极移动 B ．制氢时，X 电极反应式为22Ni(OH)e OH NiOOH H O ---+=+ C ．供电时，Zn 电极附近溶液的pH 降低
硝酸钾、硝酸钠熔盐体系的应用情况 熔融盐是指盐的熔融态液体, 通常说的熔融盐是指无机盐的熔融体。硝酸熔盐是无机盐的一种, 其固态大部分为离子晶体, 在高温下熔化后形成离子熔体。熔融盐有不同于水溶液的诸多性质, 如高温下的稳定性、在较宽温度范围内的低蒸气压、低的黏度、具有良好的导电性、低的腐蚀性、较高的离子迁移和扩散速度、高的热容量、具有溶解各种不同材料的能力等。 硝酸熔盐作为一种无机化合物熔盐, 以其电导率低、黏度小、导热性能好、腐蚀性弱、蒸汽压低、使用温度范围广和价格便宜等优点受到人们的重视, 在熔盐蓄热传热、反应介质、熔盐电解液、废热利用和金属及合金制造、高温燃料电池等方面得到广泛的应用。 1 硝酸熔盐在一般工业中的应用 硝酸熔盐在一般工业中的应用已经多年, 技术也比较成熟。早期硝酸熔盐主要作为传热蓄热介质在化学和石油化工行业得到广泛的应用。相比其他熔盐而言, 在这些工业应用中使用较多的是KNO3-NaNO2-NaNO3熔盐体系, 简称HTS。 在非循环系统中, HTS熔盐由于有低的蒸气压常被用于炼油行业。其主要应用在天然气脱水、重油稳定化处理和氨水吸收制冷系统氨的再生等领域。敞开的HTS熔盐非循环盐池也可用于金属处理和清洗、浸泡用于制造尼龙和轮胎铸造的金属模具等。石油工业需要大量的HTS熔盐作为传热介质,以控制催化剂温度在900u( 1u=5/9K) 附近。催化床中失效的碳球氧化放出的热量被床内流动的HTS 熔盐吸收, 再传递热量给蒸汽发生器。在石油精炼工业中, 用于润滑油脱色念土剂的再生所用到的塞摩福( 型) 流动床催化剂再生炉HTS也有相同的应用, 燃 烧黏土所吸附染色物和其他有机物产色的热量被HTS循环吸收移除。化学工业采用HTS作为高温反应加热和冷却介质。应用最广的是汽车尾气中马来酸酐和邻苯二甲酸酐催化式排气净化器, HTS提供650~ 850u高温使萘和苯被空气氧化。另一个相同应用是在650~900u间烷基胺转炉。另外, 熔盐还可以用于反应床冷却和废热蒸汽产生。硫酸蒸馏过程也使用HTS, 用作990u再沸器的加热介质。 工厂通常使用HTS浓缩腐蚀性Na2CO3 溶液。用熔融HTS加热, 除了能使NaOH 溶液浓缩到9918%( 质量分数) 以外, 熔融HTS加热器所需的热传递面积很小,
20XX年高中测试 高 中 试 题 试 卷 科目： 年级： 考点：
监考老师： 日期： 电化学原理及其应用 1．家蝇的雌性信息素可用芥酸(来自菜籽油)与羧酸X在浓NaOH溶液中进行阳极氧化得到。电解总反应式为： 则下列说法正确的是( ) A．X为C2H5COOH 3＋6H＋B．电解的阳极反应式为：C21H41COOH＋X－2e－＋2H2O―→C23H46＋2CO2－ C．电解过程中，每转移a mol电子，则生成0.5a mol雌性信息素 D．阴极的还原产物为H2和OH－ 解析：A项根据原子守恒可判断X为C2H5COOH；B项由于电解质溶液为浓NaOH，因此阳极反应 3＋4H2O；C项根据电解总反应可知每生成1 式应为C21H41COOH＋X－2e－＋60H－―→C23H46＋2CO2－ mol雌性信息素转移2 mol电子，则C项正确；D项阴极的还原产物为H2，OH－并非氧化还原产物． 答案：AC 2．下列关于铜电极的叙述正确的是( ) A．铜锌原电池中铜是负极 B．用电解法精炼粗铜时，粗铜作阴极 C．在镀件上电镀铜时可用金属铜做阳极 D．电解稀硫酸制H2和O2时铜做阳极 解析：铜锌原电池中锌活泼，锌做负极；电解精炼铜时，粗铜中的铜失去电子，做阳极；电
镀铜时，应选用铜片做阳极，镀件做阴极，含有铜离子的溶液做电镀液。电解稀硫酸时，铜做阳极，失电子的是铜而不是溶液中的OH－，因而得不到氧气。 答案：C 3．普通水泥在固化过程中自由水分子减少并产生Ca(OH)2，溶液呈碱性。根据这一特点，科学家发明了电动势(E)法测水泥初凝时间，此法的原理如图所示，反应的总方程式为：2Cu＋Ag2O===Cu2O＋2Ag。 下列有关说法不正确的是( ) A．工业上制备普通水泥的主要原料是黏土和石灰石 B．测量原理装置图中，Ag2O/Ag极发生氧化反应 C．负极的电极反应式为：2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O D．在水泥固化过程中，由于自由水分子的减少，溶液中各离子浓度的变化导致电动势变化解析：A项工业上制备普通水泥的主要原料正确；B项测量原理装置图中，Ag2O/Ag极发生还原反应；C项负极材料Cu失电子，该电极反应式正确；D项在溶液中通过离子移动来传递电荷，因此各离子浓度的变化导致电动势变化。 答案：B 4． LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为：FePO4 ＋Li 放电 充电 LiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li＋导电固体为电解 质。 下列有关LiFePO4电池说法正确的是( ) A．可加入硫酸以提高电解质的导电性B．放电时电池内部Li＋向负极移动 C．充电过程中，电池正极材料的质量减少
应用电化学 (Applied Electrochemistry) 目的和要求 应用电化学是为化学专业本科生开设的一门选修课. 它主要讲授应用电化学的三个重要分支学科: 金属电沉积, 化学电源, 腐蚀电化学. 希望通过本科程的讲授, 让学生对与人类生活密切相关的若干应用电化学生产过程的基本原理和应用范围有一定的了解和掌握. 课程以介绍各个相关应用电化学工业过程的基本原理和研究方法为主, 也兼顾介绍一些生产工艺和发展方向等. 本课程也可作为材料化学及化学工程专业本科生的选修课. 基本内容及学时分配 第一章应用电化学简介 (1学时) 1.1应用电化学(电化学工程与技术)的研究内容及其发展状况 1.2本课程内容简介 第二章化学电源概论 (1.5学时) 2.1 化学电源概论 化学电源与物理电源 ---- 能量储存与转化装置 2.2电池的分类及组成 (按工作原理分:原电池、蓄电池、储备电池及燃料电池等) 2.3 电池的性能参数及影响因素 电池电压、容量及效率 电池及其材料的比较特性 (要求掌握原理及计算方法) 2.4 化学电源研究及生产的现状与发展趋势 第三章一次电池(原电池)( 3学时) 3.1 一次电池概论 3.2 普通锌锰电池及碱性锌锰电池
3.3 银锌电池及汞氧化物锌电池 3.4 一次锂电池 3.4.1 正极材料 3.4.2 锂负极材料 3.4.3 电解质溶液 具体电池体系涵盖: Li/MnO2, Li/(CF)n, Li/LiClO4, PC/Ag2CrO4 3.5 金属-空气电池 3.5.1锌空电池 3.5.2 铝空电池 第四章二次电池(蓄电池) (3学时) 4.1 二次电池概论 4.2 铅酸蓄电池 4.3 碱性蓄电池 4.3.1 镉镍电池 4.3.2 金属氢化物(氢)镍电池 4.3.3 锌镍电池 4.3.4 其他碱性蓄电池 4.4 锂蓄电池 4.5 锂离子电池 原理简介 电极材料及电解质 第五章燃料电池 (2学时) 5.1 燃料电池概述 基本原理及应用范围 5.2 碱性燃料电池(AFC)
第4章电化学原理及应用 5课时 教学目标及基本要求 1. 明确原电池及相关的概念。了解电极的分类，了解电极电势的概念。 2. 能用能斯特方程式进行有关计算。能应用电极电势的数据判断氧化剂、还原剂的相对强弱及氧化还原反应自发进行的方向和程度。 3. 了解摩尔吉布斯自由能变与原电池电动势，标准摩尔吉布斯自由能变与氧化还原反应平衡常数的关系。 4. 了解电解、电镀、电抛光的基本原理，了解它们在工程上的应用。了解金属腐蚀及防护原理。 教学重点 1. 原电池符号的书写 2. 影响电极电势的因素 3. 电极电势与吉布斯的关系 4. 电极电势的应用 教学难点 1. 电极类型 2. 能斯特方程及相关计算 3. 应用电极电势判断氧化剂、还原剂的相对强弱 本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题 本章采用多媒体结合板书的方式进行教学。 在教学过程中注意 1. 原电池的设计 2. 浓度、酸度对电极电势的影响 3. 电极电势的应用 主要教学内容 4.1 原电池（Electrochemical cell） 任何自发进行的氧化还原(oxidation-reduction) 反应，只要设计适当，都可以设计成原电池
用以产生电流。 4.1.1 原电池的结构与工作原理 Zn(s)+Cu2+(aq)=Zn2+(aq)+Cu(s) 负极Zn(s) → Zn2+(aq)+2e-(Oxidation) 正极Cu2+(aq)+2e-→ Cu(s) (Reduction) 总反应：Zn(s)+ Cu2+(aq) → Zn2+(aq)+ Cu(s) 原电池的符号（图式）(cell diagram) 表示: 如铜- 锌原电池, : Zn ∣ZnSO4(c1) ┊┊CuSO4(c2) ∣Cu 规定：(1) 负极(anode) 在左边，正极(Cathode) 在右边，按实际顺序从左至右依次排列出各个相的组成及相态; (2) 用单实竖线表示相界面, 用双虚竖线表示盐桥; (3) 溶液注明浓度，气体注明分压; (4) 若溶液中含有两种离子参加电极反应, 可用逗号隔开，并加上惰性电极. 4.1.2 电极类型 按氧化态、还原态物质的状态分类： 第一类电极：元素与含有这种元素离子的溶液一起构成的电极。 (1) 金属──金属离子电极： Zn2+| Zn ；Cu2+| Cu ；Ni2+| Ni (2) 气体——离子电极： H+ |H2(g) | Pt 2H+ + 2e-＝H2(g) Cl-| Cl2(g) | PtCl2(g) + 2e-＝2Cl- 第二类电极： (1) 金属──金属难溶盐电极： 甘汞电极：Cl-|Hg2Cl2(s)| Hg Hg2Cl2(s) + 2e-＝2 Hg (s) + 2 Cl- 银－氯化银电极：Cl-| AgCl(s) | Ag AgCl(s) + e-＝Ag (s) + Cl- (2) 金属──难溶金属氧化物电极： 锑—氧化锑电极：H+ ,H2O(g) | Sb2O2(s) |Sb Sb2O2(s) + 6 H+ + 6 e-＝2Sb +3H2O(g) 第三类电极: 氧化还原电极： MnO4-，Mn2+| Pt 2 MnO4-+ 16H+ + 10e-→ 2Mn2++8H2O 4.2 电极电势
第一章思考题： 1、什么是单晶体、多晶体和非晶体？结构上有何区别？ 答：1）单晶体是由一个晶核各向均匀生长而成，晶体内部的粒子基本上保持其特有的排列规律，如：单晶硅、红宝石、金刚石； 2）多晶体是由很多单晶微粒杂乱无规则的聚结而成的，各向异性的特征消失，使整体一般不表现各向异性，如：多数金属和合金等。 3）非晶体是指组成物质的分子（或原子、离子）不呈空间有规则周期性排列的固体，没有一定规则的外形，物理性质为各向同性，没有固定的熔点，属热力学上的亚稳态，如玻璃、松香、石蜡等。 单晶体在整个晶体中均保持有序的周期性；多晶体则只是在一个单晶微粒中保持有序的周期性，但整体上杂乱无章；非晶体是近程有序（在极小范围内规则排列），而远程无序。 2、分析晶体的宏观物理性质与其结构的关系 答：由于晶体是具有格子构造的固体，因此，也就具备着晶体所共有的、由格子构造所决定的基本性质。 ①均一性：宏观观察中，晶体在其任一部分上都表现出具有相同的各种特性。也称为结晶均一性，与非晶体的统计均一性有本质的区别； ②自范性：晶体在适当条件下可自发地（而非人为加工）形成封闭的凸几何多面体外形的特性，且几何多面体外形满足欧拉定律：W+V=E+2； ③异向性：晶体的几何量度和物理性质因观察方向的不同而表现出差异的特性； ④对称性：晶体的相同部分（外形上的和内部结构上的）或性质，能够在不同方向或位置上有规律地重复出现的特性； ⑤最小内能性：在相同热力学条件下，晶体与同种物质的非晶体、液体或气体相比，其内能（包括质点的动能与位能）最小，故而结构也最稳定； ⑥稳定性：在相同的热力学条件下，晶体比具有相同化学成分的非晶体稳定。晶体的稳定性是最小内能性的必然结果； 3、根据晶体的功能并结合其主要应用领域，人工晶体如何分类？答：光功能晶体，半导体晶体，压电晶体，热释电晶体，超硬晶体等
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dσ/dΦ=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=-（dσ/dΦ)μ1 ,μ2 ,...μi;及Cd=dq/dΦ得Cd=-d2σ/dΦ2 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 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i0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）。i0：反应在平衡电势下的电流密度，即有i0=i a=i k②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，i0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LiCoO2,LiNiO2,三维的TiO2。负极：主要是碳素材料，如石墨、碳纤维。②锂遇水反应生成H2，可能有爆炸的危险，所以要用非水有机溶剂。③