电化学基础-王玮
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第 7 讲 电化学基础知行合一、经世致用7.7 元素电势图及其应用,实用化学电源7.7 Element potential diagram and its application,Practical chemical power supply本次课主要内容:元素电势图及其应用实用化学电源元素电势图:把同一元素的不同氧化态物质,按照其氧化数由高到低的顺序从左至右排列成图,并在两种氧化态之间的连线上标出 25℃时相应电对的标准电极电势值而得到的图。
-有注明了E A Ө 、E B Ө 的酸性介质和碱性介质中的元素电势图之分。
-如 Cu 在酸性介质中的元素电势图:Cu 2+ Cu + Cu0.16070.5180E A Ө / V 0.3394-主要用于求未知电对的标准电极电势和判断歧化反应能否发生元素电势图的应用1. 求未知电对的标准电极电势z 1z 2z 3A B z x E xE 1C E 2DE 3图中,z 为任意一电对不同氧化态之间元素氧化数的差值。
(1)A + z1e-⇌ B E1Ө ∆r G m1Ө = –z1FE1Ө(2)B + z1e-⇌ C E2Ө ∆r G m2Ө = –z2FE2Ө(3)C + z3e-⇌ D E3Ө ∆r G m3Ө = –z3FE3Ө +)(4)A + z x e-⇌ D E xӨ ∆r G m xӨ = –z x FE xӨ根据盖斯定律,由于电极反应(4)=(1)+(2)+(3) 则: ∆r G m xӨ = ∆r G m1Ө + ∆r G m2Ө + ∆r G m3Ө且:z x = z1 + z2 + z3再根据: r G mӨ = – z FEӨ则有: -z x FE xӨ = - z1FE1Ө - z2FE2Ө - z3FE3Өz x E xӨ = z1E1Ө + z2E2Ө + z3E3Ө故:E xӨ =z1E1Ө + z2E2Ө + z3E3Өz x已知 25 ℃ 时,在酸性溶液中 E 1Ө(Cu 2+/Cu +) = 0.1607V , E 2Ө(Cu 2+/Cu) = 0.3394 V ,试求 E x Ө(Cu +/Cu)。
学院化工学院专业生物工程年级2015级本科一年级姓名冯国政学号**********指导教师王为2016年5月14日浅谈生物电池摘要从我们读到的文献上发现目前生物电池按照作用机理可以大致以下两类。
一是生物质产氢,然后利用氢能进行发电。
二是生物直接在电极将有机物(如糖类)氧化,进行直接发电。
按照产电的主体划分又可以分为酶燃料电池和微生物燃料电池。
本文将主要讨论生物电池的历史、微生物燃料电池、酶生物燃料电池,还将对生物电池的前景进行展望。
1 生物电池的历史早在1910年,英国植物学家就将铂作为电极置于大肠杆菌的培养液里,成功地制造出了世界上第一个细菌电池。
1984年,美国科学家设计出一种用于太空飞船的细菌电池,其电极的活性物来自宇航员的尿液和活细菌。
但当时的细菌电池发电效率较低。
到了20世纪80年代末,细菌发电取得重要进展,英国化学家让细菌在电池组里分解分子以释放电子并向阳极运动产生电能。
他们在糖液中添加某些诸如染料之类的芳香族化合物作为稀释液来提高生物系统输送电子的能力,而在细菌发电期间还需朝电池里不断充气并搅拌细菌培养液和氧化物的混和物。
理论上,利用这种细菌电池每100g糖可获得1352930库仑的电能,其效率可达40%远高于当时使用的电池的效率,而且还有10%的潜力可挖掘。
只要不断地往电池里添入糖就可获得2A电流,且能持续数月之久。
利用细菌发电原理,人们正在构想建立细菌发电站。
比如,基于10m见方的立方体容器内的细菌培养液,可建立起一个1000kW的细菌发电站,每小时耗糖量为200kg。
发电成本虽然高一些,但这是一种对环境无污染的“绿色”电站。
且随着技术的发展,完全可用诸如锯末、秸秆、落叶等废有机物的水解物来代替糖液。
因此,细菌发电的前景十分诱人。
[1]2 微生物燃料电池2.1 微生物燃料电池的原理微生物燃料电池本质上是收获微生物代谢过程中产生的电子并引导电子产生电流的系统。
(如图1)微生物燃料电池的功率输出取决于系统传递电子的数量和速率以及阳极与阴极间的电位差。
《中学化学教材分析与研究》期末作业化学学院2009级4班丁弘正2009210322指导老师:曾艳化学选修4 化学反应原理第四章电化学基础一、分析教材中知识内容的本体化学选修4中包括三部分内容,即化学反应与能量变化、化学反应速率与化学平衡以及溶液中的离子反应。
本章电化学基础与第一章化学反应与能量同属化学反应与能量变化的范畴。
与苏教版、鲁科版教材将电化学部分并入化学反应与能量变化一章不同,人教版高中化学教材将其单独提出作为一章安排在本册教材的最后。
这样的安排一方面是由于在难易程度上,化学反应热的部分相对简单,学生在义务教育阶段和高中必修阶段中都有所接触,对其比较熟悉,因此接受相关内容知识较为容易。
此外化学热力学部分知识,告诉学生一个化学反应能否发生,是研究化学反应原理的基础和前提,故将其列为选修4的第一章,让学生最先学习该部分内容。
而电化学部分中,其电极反应、电池反应等内容虽然在必修阶段有所涉及,但所讲授的内容较为简单,学生没有深入学习,因此对该部分内容的掌握存在一定困难。
同时,在该部分内容的学习上,需要用到弱电解质电离等相关知识,因此,教材将其单独列为一章放在最后,让学生在有了一定理论基础和学习化学反应原理方法的基础上再来学习。
在这一章的编排顺序上,教材首先从学生已经在必修阶段有所接触的原电池入手,在巩固、强化学生普通原电池反应原理、电极反应基础上,引入盐桥、半电池的概念。
在第2节学习化学电池的过程中,与必修阶段仅仅作简单介绍相比,选修4中的学习更加注重反应的本质,各类电池的优缺点及相互之间的联系与差异。
在学习完化学能转化为电能的知识后,教材安排了电能转化为化学能,即电解池的相关知识。
而在本章内容的最后,教材安排了金属的电化学腐蚀与防护一节,需要学生将原电池与电解池的相关知识,综合运用到解决实际问题上,是对学生分析问题能力的提升。
纵观电化学基础一章的编排,教材由浅入深,从学生较为熟悉的内容开始入手,逐渐引入新的知识点,引导学生一步步学习,既符合学科知识的逻辑顺序,又适应了学生的认知和心理发展顺序,有利于学生更好地学习掌握该部分的知识内容。
浅析电化学杀菌陈柏如10121966摘要:长期以来在水处理领域中的杀菌方法分为化学法和物理法两类,其中化学法指向待处理水溶液中加入化学剂,如C12、NaClO、O2、H2O2等来杀灭细菌,成本低,效果理想,但对环境不友好,物理法则通过紫外线,超声波等技术手段来杀菌,环保但是不能持续杀菌。
而作为兼顾环保和杀菌的电化学杀菌法正迅速发展,目前电化学杀菌的两种主要方法是通电杀菌和高压电脉冲杀菌,其作用机理也分两种,直接杀菌和间接杀菌。
直接杀菌:通过电场作用直接导致细菌细胞膜分解或发生电穿孔现象从而使细菌死亡。
间接杀菌:通过电解产生的强氧化性中间产物来杀灭细菌。
但在实际操作过程中,电化学法杀菌还是存在缺陷的,比如能耗高,成本高,杀菌效果与传统化学杀菌相比还是较低。
特别是通过高压电脉冲法使细菌细胞膜发生电穿孔现象从而导致细菌死亡的过程中,部分发生穿孔的细胞膜能够复原,这种现象导致杀菌效率的降低。
我们是否能够通过分析细菌的一些基本生理结构和代谢途径,结合一些化学或者物理的方法,在现有的电化学杀菌理论的基础上做一些调整从而提高电化学杀菌的效率,本文将做一些浅显的分析。
关键字:电化学;杀菌;细胞结构1电化学杀菌法的优点与不足1.1电化学杀菌的两个主要机理:直接作用和间接作用直接作用:在电场的作用下,电能产生的机械压缩作用能够使细胞膜发生不可逆形变,使细胞膜分解,细胞质部分或全部流出。
造成细菌最终死亡。
电穿孔作用则是由于电场的作用使得细菌细胞膜的磷脂双分子层及蛋白质失稳,因此小分子的物质能够自由透过细胞膜进入细胞内,从而引起细胞膜的膨胀破裂。
间接作用:在电解的过程中产生一些强氧化性的中间产物,列如臭氧,次氯酸等物质,当这些物质通过细胞壁穿透到细菌内部时氧化细菌的酶系统而使细菌死亡。
1.2 电化学杀菌的两个主要方法:电解杀菌和高压电脉冲杀菌法电解杀菌法:电解杀菌法的机理有直接作用也有间接作用,且电场对细胞膜的不可逆破坏是杀菌的主要原因。
电化学基础在新能源材料专业中的教学改革与实践探索作者:王莹,任玉荣,袁宁一来源:《教育教学论坛》2014年第37期摘要:本文从我校新能源材料专业学生的实际情况出发,结合电化学课程的特点,介绍了在教学内容、教学方法和考核方式三方面所做的一些改革与实践。
关键词:电化学基础;新能源;教学改革中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)37-0160-02电化学基础是一门利用电化学基本原理,解决科学研究和生产实际中涉及电化学应用领域内有关化学电源、金属电沉积及金属腐蚀等方面的实际问题的课程。
该课程与科学研究和生产实践有着密切联系,不仅在化工、化学电源、电化学加工、电化学分析及金属腐蚀与保护等领域占有重要地位,而且在高新技术领域,如新能源、新材料微电子技术、生命科学等方面也有广泛应用。
鉴于电化学广泛的应用领域及迅猛的发展态势,在常州大学新能源材料专业中开设该课程,并将其作为该专业的重要基础课程之一,希望使学生掌握电化学基础知识及基本原理,初步学会分析和解决电化学应用领域中各种实际问题的能力,并为学生进一步深造补充必要的知识,打下良好基础。
一、新能源材料专业电化学基础教学现状分析面对国家开发新能源的迫切需求,常州大学为培养新能源产业发展所需的专业人才而设立了新能源材料专业。
该专业尚处于起步阶段,人才培养模式和课程体系的构建亟需完善,而且材料类专业课程往往重工轻理,造成学生的理科背景不强。
而电化学基础课程包含了很多晦涩难懂的专业定义和烦琐的理论推导,需要以物理化学和高等数学等理论性很强的课程为基础,因此客观上造成本专业的学生并未做好学习电化学基础课程的准备。
举例来说,这些学生的先修课程并不包含物理化学。
此外,像高等数学这类课程,学生虽已学习过,但这类课程的学习程度没有达到学习电化学基础课程的要求。
由于上述原因,本专业的学生在学习本课程的过程中感到相当吃力,特别是涉及到一些抽象的定义和复杂的数学推导过程时,部分学生容易产生厌学情绪。
浅析电化学杀菌陈柏如10121966摘要:长期以来在水处理领域中的杀菌方法分为化学法和物理法两类,其中化学法指向待处理水溶液中加入化学剂,如C12、NaClO、O2、H2O2等来杀灭细菌,成本低,效果理想,但对环境不友好,物理法则通过紫外线,超声波等技术手段来杀菌,环保但是不能持续杀菌。
而作为兼顾环保和杀菌的电化学杀菌法正迅速发展,目前电化学杀菌的两种主要方法是通电杀菌和高压电脉冲杀菌,其作用机理也分两种,直接杀菌和间接杀菌。
直接杀菌:通过电场作用直接导致细菌细胞膜分解或发生电穿孔现象从而使细菌死亡。
间接杀菌:通过电解产生的强氧化性中间产物来杀灭细菌。
但在实际操作过程中,电化学法杀菌还是存在缺陷的,比如能耗高,成本高,杀菌效果与传统化学杀菌相比还是较低。
特别是通过高压电脉冲法使细菌细胞膜发生电穿孔现象从而导致细菌死亡的过程中,部分发生穿孔的细胞膜能够复原,这种现象导致杀菌效率的降低。
我们是否能够通过分析细菌的一些基本生理结构和代谢途径,结合一些化学或者物理的方法,在现有的电化学杀菌理论的基础上做一些调整从而提高电化学杀菌的效率,本文将做一些浅显的分析。
关键字:电化学;杀菌;细胞结构1电化学杀菌法的优点与不足1.1电化学杀菌的两个主要机理:直接作用和间接作用直接作用:在电场的作用下,电能产生的机械压缩作用能够使细胞膜发生不可逆形变,使细胞膜分解,细胞质部分或全部流出。
造成细菌最终死亡。
电穿孔作用则是由于电场的作用使得细菌细胞膜的磷脂双分子层及蛋白质失稳,因此小分子的物质能够自由透过细胞膜进入细胞内,从而引起细胞膜的膨胀破裂。
间接作用:在电解的过程中产生一些强氧化性的中间产物,列如臭氧,次氯酸等物质,当这些物质通过细胞壁穿透到细菌内部时氧化细菌的酶系统而使细菌死亡。
1.2 电化学杀菌的两个主要方法:电解杀菌和高压电脉冲杀菌法电解杀菌法:电解杀菌法的机理有直接作用也有间接作用,且电场对细胞膜的不可逆破坏是杀菌的主要原因。
目录乌苏一中黄国进一、序言 2二、校本课程计划 3三、乌苏一中高二化学校本课程活动过程与内容 5四、校本课程活动成果部分 36一、序言乌苏一中黄国进在化学教学中,我们知道学生对化学基础知识的理解与运用知识的能力相对较弱,认为理论是枯燥的和没有意思的。
在正常的教学过程中,学生疲惫不堪的状态,让原本可以激情飞扬的化学课变的沉静起来。
做为老师应该充分发挥学校资源。
调动学生学习潜能和自身资源,借助校本课程平台,精心准备相关化学实验来展现化学知识魅力和激发学生学习兴趣为根本。
这也是培养和发展学生思维能力和创新能力的重要方法和手段。
化学科学的形成和发展都离不开实验,通过短暂的校本课程,进行课堂化学内容教学的补充,来提升学生对实验操作与设计的探究能力。
学生通过动手参与探究性实验,以化学基础理论为基础进行探究自己未见过的知识世界。
激发学生学习化学的兴趣,拓宽学生的知识面建立学好化学课的信心。
因此化学虽然还是以实验为基础的学科,但是在新时代里,各种信息与知识极大丰富的条件下,化学也不再是纯粹的实验科学了。
所以在新世纪里,理论和计算方法的应用将大大加强,理论和实验更加密切结合。
因此在校本课程实验活动中培养学生的实验能力和探究能力的同时,也要具备理论知识的思维能力和驾驭能力。
真正意义上学会科学研究的方法,这也是开展校本化学课程的核心追求。
二、校本课程计划1、教师与学生参加的人员选拔根据国家教育政策,面向乌苏一中高二全年级理科学生开设些化学校本课程,培养学生广泛化学素养,提升对化学理论的感性认识与应用。
独立完成授讲教师:黄国进老师教材及试卷、作业编制:黄国进老师实验老师:许桂兰、张卫红老师两位协助实验器材的准备。
招收学员条件:品行端正、热爱学习、勤奋认真、有化学实验兴趣、乐于钻研主动报名的学生为主。
也可招收班主任或其它老师同学推荐的学员,补充研究小组成员的多样性。
2、进行授课地点、及相关设备、器材授课地点:因是实验器材搬运不方便,前三次在实验室进行,充分利用实验室资源。
《电化学原理》课程教学大纲课程代码:ABCL0514课程中文名称:电化学原理课程英文名称:Principles of Electrochemistry课程性质:专业必修课课程学分数:2课程学时数:32授课对象:新能源材料与器件专业本课程的前导课程:《高等数学》、《普通物理》、《物理化学》一、课程简介本课程为新能源材料与器件专业的专业必修课程,是在学习了《普通物理》、《物理化学》等先导课程后,为进一步认识溶液中的电化学过程而开设的。
通过本课程的学习,使学生掌握电化学基本知识和基本原理,了解现代电化学的进展,同时还应得到一般科学方法的进一步训练,培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。
二、教学基本内容和要求课程教学内容:第一章绪论离子与水分子作用,离子间相互作用,活度与活度系数,电导。
第二章电化学热力学相间电位与电极电位,电化学体系,平衡电极电位,不可逆电极。
第三章电极/溶液界面结构与性质概述,电毛细现象,微分电容,双电层结构,零电荷电位,吸附现象。
第四章电极过程极化,速度控制步骤,电极过程特征。
第五章液相传质步骤动力学液相传质,稳态扩散与非稳定扩散,浓差极化规律。
第六章电子转移步骤动力学电极电位对反应速度的影响,电化学极化参数,稳态极化,多电子反应,双电层效应浓差极化与电化学极化共存气体电极过程氢电极,氧电极金属的阳极过程与金属的电沉积过程金属的阳极过程特点,金属的电沉积过程和特点课程的重点、难点:电化学体系,平衡电极电位和不可逆电极的特点;电极/溶液界面的结构与性质,特别是双电层结构和吸附现象;浓差极化和电化学极化的电极过程动力学规律及影响因素。
第四章电化学基础第一节原电池说课稿乌鲁木齐第一中学孙环各位老师、专家、领导:你们好!我是乌鲁木齐一中化学教师—孙环,我今天要说课的内容是高二化学选修4中第四章电化学基础第一节原电池。
我准备从一下几个方面来说:一、【教材分析和教材处理】二、【教学方法与教学手段】三、【学情、教法、学法的分析】四、【教学程序】五、【板书设计】六、【课后作业】首先我们来看【教材分析和教材处理】1、教材的地位和作用:地位:本节内容以必修化学2第二章第二节“化学能与电能”为基础,进一步介绍原电池的组成和工作原理,在原有知识基础上起到一个承前启后,基于起点但又高于起点的螺旋上升的作用,它是电化学学习的基础内容也是核心内容.。
作用:本节内容对发展学生逻辑推理能力,提高学生科学素养,培养科学探究能力,将理论应用于实践,实践再回归理论以及知识系统化及结构化的形成都起着重要作用。
2、教学目标:⑴.知识与技能Ⅰ.了解原电池的工作原理及构成条件Ⅱ.掌握电极反应式和电池总反应方程式的书写Ⅲ.通过实验培养学生化学实验的观察操作及设计能力;并能运用有关的知识技能和方法,分析解决一些日常生活中有关电化学方面的实际问题.⑵.过程与方法Ⅰ.使学生通过实验探究的过程,并且利用科学探究的方法,从而提高学生科学探究的能力Ⅱ.培养学生科学的思维方式和问题意识。
(3).情感态度与价值观Ⅰ.体验对立和统一的辩证唯物主义世界观Ⅱ.培养学生勇于创新,积极实践等科学精神和科学态度3、教学重点,教学难点:Ⅰ.教学重点:①进一步了解原电池的工作原理②原电池的组成条件③电极反应式和电池反应方程式的书写Ⅱ.教学难点:原电池(特别是带有盐桥的双液电池)的工作原理接着来看【教学方法与教学手段】本节内容的教授主要以实验探究的教学方法为主,激发学生自主的发现问题和解决问题的学习热情,并且同时再加上多媒体的一些辅助手段,更好的体现化学学科的教学特点再下来是【学情、教法、学法的分析】1、学情:Ⅰ、从实验角度来说学生对实验的探究能力较强,善于发现问题,讨论问题和解决问题,且动手能力较强。
中国海洋大学本科生课程大纲
课程属性:公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能,课程性质:必修、选修
一、课程介绍
1.课程描述:
电化学基础是在学习无机化学和物理化学的基础上开设的电化学入门课程,是材料化学专业的学科基础必修课程。
主要介绍电化学材料科学的基本理论、基本概念等内容,为今后学习奠定基础。
2.设计思路:
尽管先修课程物理化学中有专门一章介绍电化学,但是随着电化学材料科学的快速发展,电化学技术在材料科学与工程领域中的应用越来越广泛。
本课程着重介绍电化学的基本知识、基本原理和电化学技术应用。
3.课程与其他课程的关系
本课程的先修课程是物理化学。
为后期更好的学习新能源材料概论、金属腐蚀与防护、功能高分子材料等专业课程,更好的开展毕业论文(设计)工作奠定基础。
二、课程目标
本课程的目标是让学生在前期学习物理化学等课程的基础上,系统学习电化学的基本理论、基本原理等内容,并能够应用于后续其他专业课程的学习。
了解、掌握电
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化学材料科学研究所涉及的基本理论和基本原理以及电化学技术的应用。
三、学习要求
本课程要求学生(或小组)及时关注网络教学(包括移动客户端)的阅读资料、思考讨论题等,按照要求在课前完成相关的资料检索汇总及思考;在课堂上认真听讲,积极参与课堂讨论;课后积极参与小组活动并完成作业。
四、教学内容
五、参考教材与主要参考书
[1] (美)巴德等. 电化学方法原理和应用(第二版). 化学工业出版社. 2005.5
[2] 高鹏等. 电化学基础教程. 化学工业出版社. 2013.9
[3] (德)哈曼等. 电化学. 化学工业出版社. 2010
六、成绩评定
(一)考核方式 A.闭卷考试:A.闭卷考试 B.开卷考试 C.论文 D.考查 E.其他(二)成绩综合评分体系:
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七、学术诚信
学习成果不能造假,如考试作弊、盗取他人学习成果、一份报告用于不同的课程等,均属造假行为。
他人的想法、说法和意见如不注明出处按盗用论处。
本课程如有发现上述不良行为,将按学校有关规定取消本课程的学习成绩。
八、大纲审核
教学院长:院学术委员会签章:
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