[理学]第六章 电化学

第六章 电分析化学导论 作业

一、选择题(每题只有1个正确答案) (5分8=40分)

1. 下列方法中，能减小浓差极化的是( )。 [ ]

A. 减小电极面积 B. 增大电流密度 C. 强化机械搅拌 D. 降低溶液温度

2. 电化学极化是由于( )产生的。 [ ]

A. 反应本身的迟缓性 B. 反应的可逆性 C. 反应的不可逆性 D. 反应速度太快

3. 下列参比电极中，性能最好的是( )。 [ ]

A. 标准氢电极 B. 玻璃电极 C. 饱和甘汞电极(SCE) D. 氟电极

4. 常用作内参比电极的电极是( )。 [ ]

A. 标准氢电极 B. Ag-AgCl电极 C. 饱和甘汞电极(SCE) D. 氟电极

5. 常用作外参比电极的电极是( )。 [ ]

A. 标准氢电极 B. Ag-AgCl电极 C. 饱和甘汞电极(SCE) D. 1mol甘汞电极(NCE)

6. 甘汞电极的电极电位的大小与装于电极内的KCl浓度有关，当KCl浓度为( )mol.L-1时，甘汞电极的电极电位最大。 [ ]

]电化学知识点总结

电化学是研究化学变化与电能之间的关系的一个学科，它是化学和物理学的交叉学科。电化学的研究对象是电解过程和电池，并且在化学分析、电镀、腐蚀、电解制氧等领域应用广泛。下面是一些电化学的基本知识点总结。

1. 电化学基础概念

- 电池：由阳极和阴极以及连接二者的电解质构成，能够将化学能转化为电能的装置。

- 电解：在电解质中施加外加电势，使其发生化学反应，将化学能转化为电能。

- 氧化还原反应：电化学过程中的基本反应类型，包括氧化（电子流从物质中流出）和还原（电子流进入物质）两个反应。

2. 电解过程中的电解质和电极

- 电解质：电解质是指携带电荷的溶液或熔融物质，可以将其称为离子液体，它在电解过程中离子扮演着重要的角色。

- 电极：电解过程中用于传输电子的导体，包括阳极（电流从电池中流出的极）和阴极（电流流入电池的极）。

3. 电势和电位

- 电势：电势是指电池两个电极之间的电势差，用于描述电化学反应的驱动力。单位是伏特（V）。

- 电位：电位是电池中某个电极的电势，用于描述物质的氧化还原能力，单位也是伏特（V）。

4. 电极电势和标准电极电势 - 电极电势：电极电势是单个电极与某种参考电极之间的电势差，用于表示电极的氧化还原能力。

- 标准电极电势：标准电极电势是指在特定条件下，使用标准氢电极作为参照电极时，其他电极与标准氢电极之间的电势差。标准氢电极的电极电势被定义为0V。

5. 动力学和热力学电极反应

- 动力学电极反应：描述电极反应速率的反应动力学方程，例如质子还原动力学反应可以用Tafel方程或Butler-Volmer方程表示。

- 热力学电极反应：描述电极反应发生与否以及方向的反应热力学条件。通过比较标准电极电势可以得知电极反应的方向。

6. 电化学电池

- 电化学电池分类：电化学电池分为两大类，即原电池和电解池。原电池直接将化学能转化为电能，如干电池；电解池则是利用外部电势来促进电解反应。

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电化学—原电池

一、原电池的工作原理

1、电流是如何产生的？

先考虑Zn片。在如是体系中，Zn有失去电子的趋势，失去电子之后自身变成Zn2+

进入

到溶液中。失去的电子可能会经过导线来到Cu片，那么就需要有物质（微粒）在Cu片上

得到这些电子，否则Cu片上电子累积而其所带负电荷不被中和，是不可能的。

考量Cu片这边，Cu本身属于金属单质，金属单质不存在负价，所以不可能是Cu片本

身得到电子，那么只有与Cu片接触的溶液中寻找可以得到电子的微粒。由于溶液中存在

CuSO

4，故Cu2+

可以于Cu片表面得到电子，成为Cu单质，在Cu表面析出（因为必须接触

到Cu片才能够从Cu片得到电子）。

由此电子在导线中流动，也就产生了电流。

而这个过程中发生的物质变化则是Zn→Zn2+

，Cu2+

→Cu。

这样的装置能够对外输出电能，被称为原电池。所以原电池是能够将化学能转化为

电能的装置。

2、几个基本定义

由于这个装置能够产生电流，向外输出电能，所以可以和物理中的相关定义联系起来。

在物理学中，向外输出电能的装置是电源。在一个完整的电路中，电流的方向是‹从电源的

正极流向负极›，电流的方向被规定为正电荷定向移动的方向，而事实上，在电路中移动的

是电子，所以电子的流向就应该是正电荷移动方向的反方向，也就是电流方向的反方向。电

流是正极流出，负极流入，那么电子就是负极流出，正极流入。所以对于原电池，将流出电

子（即失去电子，这个说法将更常用）的一极称为负极，将流入电子（即得到电子）的一极

称为正极。

电极名称 负极 正极

电极材料 Zn片 Cu片

电极反应

Zn－2e－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu

反应类型 氧化反应 还原反应

电子流向 由Zn片沿导线流向Cu片

电流方向 由Cu片沿导线流向Zn片

在氧化还原的原理中，失去电子化合价上升，是被氧化；得到电子化合价下降，是被还

原。结合这个特点，可以丰富对原电池正负极的认识。

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。