电化学思考题

思考题第二章1、画出由三电极体系构成的两回路测量示意图，说明两回路的作用以及利用三电极体系测量的优点，说明各回路中的各主要元件的作用与要求。

两回路作用：（极化回路）保证研究电极上发生我们所希望的极化（测量回路）测量或控制研究电极相对于参比电极的电势三电极体系优点：由于体系中有电流通过,产生了溶液电压降和对电极的极化,因此工作电极的电位难以准确测定,由此引入参比电极.参比电极有着非常稳定的电位,且电流不经过参比电极不会引起极化,从而工作电极的电位可以由参比电极得到,而电流由工作电极-辅助电极回路得到研究电极：作用：研究电极也叫工作电极或试验电极，该电极所发生的电极过程就是我们的研究对象。

要求：（1）所研究的电化学反应不会因电极自身所发生的反应受影响，并且能够在较大的电位区域中进行测定（2）所使用的金属电极不会与溶剂或者支持电解质反应而使其分解。

（3）电极表面均一，根据需要，有时还要求具有较大的表面积。

（4）电极本身不易溶解或者生成氧化膜。

（5）能够通过简单的方法进行表面净化。

辅助电极：作用：实现WE导电并使WE电力线分布均匀要求：①应使辅助电极面积增大，保证满足研究电极表面电位分布均匀。

②辅助电极形状应与研究电极相同，以实现均匀电场作用参比电极：作用：本身电位稳定，与研究电极做对比要求：①可逆电极（浓度不变，电位不变）；符合Nernst方程。

②参比电极是不极化电极（ i0→∞）；实际上i0不可能∞，所以需要控制流经 RE的电流非常小，即：I测<10-7A/cm2。

③良好的稳定性（化学稳定性好、温度系数小）④具有良好的恢复特性；⑤快速暂态测量时，要求低内阻，从而实现响应速度快。

盐桥：作用：①消除或减小液接电位；②消除测量体系与被测体系的污染 要求：①内阻小，合理选择桥内电解质溶液的浓度；②盐桥内电解液阴阳离子当量电导尽可能相近，扩散系数相当（常用KCl 、NH4NO3），以降低液接电位；③盐桥内溶液不能和测量、被测量体系发生相互作用； ④固定盐桥防止液体流动，采用4%的琼脂溶液固定 电解池/容器：要求：①化学稳定性高；②体积适中；太小：研究体系浓度变化；太大：浪费 ③鲁金（Luggin ）毛细管距离太近：屏蔽效应，电位测不准；太远：较大的欧姆压降；距离 L ≈ 2d (管直径) 。

第二章1 电化学体系中包括哪些相间电位？有何不同2 分析电化学反应和非电化学反应的氧化还原的区别3 比较原电池，电解池和腐蚀电池之间的不同1 电化学体系中包括哪些相间电位？有何不同2分析电化学反应和非电化学反应的氧化还原的区别答:电化学反应:不接触、不同地点、定向运动、电极电势、电能、可控制;非电化学的氧化还原反应:碰撞接触、同一地点、混乱运动、内能及活化能的比值、热效应。

3 比较原电池，电解池和腐蚀电池之间的不同2020-3-16作业题-第三章1 什么是电毛细现象，解释抛物线形状的电毛细曲线为什么具有极大值？2 为什么双电层的电容会随电极电位变化？3 理想极化电极和不极化电极的区别是什么？1 什么是电毛细现象，解释抛物线形状的电毛细曲线为什么具有极大值？答:对电极体系来说，界面张力不仅与界面层的物质组成有关，而且与电极电位有关。

这种界面张力随电极电位变化的现象叫做电毛细现象。

由李普曼公式⑴如果电极表面剩余电荷等于零，即无离子双电层存在时，则有q=0。

这种情况对应于电毛细曲线的最高点。

⑵当电极表面存在正的剩余电荷时，q>0，σϕ∂∂p 。

这对应于电毛细曲线的左半部分(上升分支)。

在这种情况下，电极电位变正，界面张力减小。

（3）当电极表面存在负的剩余电荷时，q<0，σϕ∂∂f 。

相对于电毛细曲线的右半部分(下降分支)。

此时，随电极电位变负，界面张力也不断减小。

2. 为什么双电层的电容会随电极电位变化？答:双电层结构的分散性随溶液浓度的增加和电极电位的绝对值而减小。

双电层结构分散性的减小意味着它的有效厚度减小，因而界面电容值增大。

3. 理想极化电极和不极化电极的区别是什么？答:当电极反应速率为0，电流全部用于改变双电层的电极体系的电极称为理想极化电极，可用于界面结构和性质的研究。

理想不极化电极是指当电极反应速率和电子反应速率相等时，极化作用和去极化作用平衡，无极化现象，通向界面的电流全部用于电化学反应，可用作参比电极。

电位类型金属接触电位定义两相产生缘由相互接触的两个金属相之间的外电位差称为金属接触电位金属相-金属相当两种金属相互接触时，由于电子逸出功不等，相互逸入的电子数目将不相等，因此，在界面层形成双电层构造电极电位电极体系中，两类导体界面所形成的相间电位，即电极材料和离子导体(溶液)的内电位差称为电极电位电极材料-离子导体(溶液)电极电位形成主要打算于界面层中离子双电层的形成。

液体接界电位两种不同的电解液相接触时在界面两互接触的两个组成不同或电解质溶液相侧产生的电势差.在液体接界区域,离子浓度不同的电解质溶液相A-电解质溶液会向浓度较低的对面一侧集中.溶液中之间存在的相间电位叫液相B〔A 与B 组各种正负离子的集中系数不同,集中速体接界电位〔液界电位〕，成不同或浓度率也不同,使界面两侧产生电势差〔电也叫集中电位。

不同〕位降〕其次章1电化学体系中包括哪些相间电位？有何不同2分析电化学反响和非电化学反响的氧化复原的区分3比较原电池，电解池和腐蚀电池之间的不同1电化学体系中包括哪些相间电位？有何不同2分析电化学反响和非电化学反响的氧化复原的区分答:电化学反响:不接触、不同地点、定向运动、电极电势、电能、可掌握;非电化学的氧化复原反响:碰撞接触、同一地点、混乱运动、内能及活化能的比值、热效应。

3比较原电池，电解池和腐蚀电池之间的不同定义能量电极区分转化原电池但凡能将化学能直接转变为电能的电化学装置叫做原电池或化学阴极是正自发电池能→极，阳极电能是负极电解池由两个电子导体插入电解质溶液所组成的电化学体系和一个电能阴极是负直流电源接通时，外电源将源源不断地向该电池体系输送电-化极，阳极流，而体系中的两个电极上持续地发生氧化、复原反响，生成学能是正极物质。

这种将电能转化为化学能的电化学体系就叫做电解池。

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。

化学能→-热能∂ϕ2023-3-16 作业题-第三章1 什么是电毛细现象，解释抛物线外形的电毛细曲线为什么具有极大值？2 为什么双电层的电容会随电极电位变化？3 抱负极化电极和不极化电极的区分是什么？1 什么是电毛细现象，解释抛物线外形的电毛细曲线为什么具有极大值？答:对电极体系来说，界面张力不仅与界面层的物质组成有关，而且与电极电位有关。

第七章电化学思考题1．导体分几类，它们间有何不同？答：导体分两类，第一类导体，又称电子导体，如金属、石墨等。

传导电流靠自由电子作定向运动；导电后导体本身不发生变化；温度升高，电阻变大；所导电量全部由自由电子承担；第二类导体，又称离子导体，如电解质溶液、熔融电解质等。

传导电流靠正、负离子作反向运动完成；导电离子可能在电极上发生反应；温度升高，电阻反而变小；所导电量由正、负离子分担。

2．测定离子的迁移数有几种方法？答：通常有三种方法：1. Hittorf 法；2. 界面移动法；3. 电动势测定法。

3．在电镀工业上一般都用钾盐而不用钠盐？答：钠离子的半径虽然比钾离子小，但钠离子的水合作用却强得多，因而迁移速率比较慢。

因此，在电镀工业上，为了减少电解液的电阻，一般都选用钾盐。

4．在电迁移率、电导率、摩尔电导率、离子摩尔电导率、电解质扩散系数、离子扩散系数等性质中，哪些与选择基本单元有关，哪些与选择基本单元无关? 答：与基本单元选择无关的性质有：电迁移率，电导率，电解质扩散系数；与基本单元选择有关的性质有：摩尔电导率，离子摩尔电导率，离子扩散系数。

5．极限摩尔电导率是无限稀释时电解质溶液的摩尔电导率。

既然溶液已经“无限稀释”，为什么还会有摩尔电导率？此时溶液的电导率应为多少？答：根据摩尔电导率的概念，极限摩尔电导率虽然要求溶液无限稀释，但仍要求溶液中有1 mol电解质，即对应的溶液体积应为无限大，此时离子之间已没有相互作用，因此，电解质的摩尔电导率达最大值。

但这时溶液的电导率趋于纯溶剂的电导率。

6．柯尔劳施经验公式适用条件和范围是什么？柯尔劳施离子独立运动定律的重要性何在？答：柯尔劳施经验公式：c A −Λ=Λ∞m m ，适用于强电解质水溶液，浓度低于0.01 mol·dm −3的稀溶液。

根据离子独立移动定律，可以从相关的强电解质的∞Λm 来计算弱电解质的∞Λm ，或由离子电导数值计算出电解质的无限稀释时摩尔电导。

电化学原理思考题
1. 在电化学中，什么是电极反应？为什么电极反应是电池工作的基础？
2. 请简要解释电池的工作原理以及其作用。

3. 电解质溶液中的阳离子和阴离子如何在电解中移动？
4. 请解释什么是电导率，以及它对电解质溶液电导性的影响。

5. 如果在电化学反应中，电流密度增加，会发生什么变化？
6. 请解释极化现象在电化学中的意义以及可能的原因。

7. 电解质的浓度对电池产生的电动势有什么影响？为什么？
8. 什么是过电势？过电势如何影响电化学反应的速率？
9. 请简述阳极和阴极的角色和功能。

10. 请解释电解质溶液中的pH值如何影响电化学反应。

《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 RedH2HCHO + 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（3）催化机理a、“外壳层”催化：EC机理中的一种，指在电极和溶液之间的电子传递反应，通过电极表面物种氧化—还原的媒介作用，使反应在比裸电极低的超电势下发生，其通式可表示如下：X + ne Red E步骤X + Y C步骤如：Fe3+/Fe2+电对催化H2O2的还原反应：1/2H2O2+e→OH-3+2+Fe+ 1/2H2O2→Fe3++ OH-b、“内壳层”催化：也称为化学氧化—还原催化，即当反应物的总电化学反应中包括旧键的断裂和新键的形成时，发生在电子转移步骤的前、后或其中而产生了某种化学加成物或某些其它的电活性中间体，总的活化能会被某些“化学的”氧化—还原催化剂所降低。

第三章1.自发形成的双电层和强制形成的双电层在性质和结构上有无不同为什么2．理想极化电极和不极化电极有什么区别它们在电化学中有什么重要用途答：当电极反应速率为0，电流全部用于改变双电层的电极体系的电极称为理想极化电极，可用于界面结构和性质的研究。

理想不极化电极是指当电极反应速率和电子反应速率相等时，极化作用和去极化作用平衡，无极化现象，通向界面的电流全部用于电化学反应，可用作参比电极。

3．什么是电毛细现象为什么电毛细曲线是具有极大值的抛物线形状答：电毛细现象是指界面张力随电极电位变化的现象。

溶液界面存在双电层，剩余电荷无论带正电还是负电，同性电荷间相互排斥，使界面扩大，而界面张力力图使界面缩小，两者作用效果相反，因此带电界面的张力比不带电时小，且电荷密度越大，界面张力越小，因此电毛细曲线是具有极大值的抛物线形状。

4．标准氢电极的表面剩余电荷是否为零用什么办法能确定其表面带电状况答：不一定，标准氢电极电位为0指的是氢标电位，是人为规定的，电极表面剩余电荷密度为0时的电位指的是零电荷电位,其数值并不一定为0;因为形成相间电位差的原因除了离子双电层外,还有吸附双电层\偶极子双电层\金属表面电位。

可通过零电荷电位判断电极表面带电状况，测定氢标电极的零电荷电位，若小于0则电极带正电，反之带负电。

5．你能根据电毛细曲线的基本规律分析气泡在电极上的附着力与电极电位有什么关系吗为什么有这种关系（提示：液体对电极表面的润湿性越高，气体在电极表面的附着力就越小。

）6．为什么在微分电容曲线中，当电极电位绝对值较大时，会出现“平台”7．双电层的电容为什么会随电极电位变化试根据双电层结构的物理模型和数学模型型以解释。

8．双电层的积分电容和微分电容有什么区别和联系9．试述交流电桥法测量微分电容曲线的原理。

10．影响双电层结构的主要因素是什么为什么答：静电作用和热运动。

静电作用使符号相反的剩余电荷相互靠近，贴于电极表面排列，热运动使荷电粒子外散，在这两种作用下界面层由紧密层和分散层组成。

第五章思考题1.在电极界面附近的液层中，是否总是存在着三种传质方式？为什么？每一种传质方式的传质速度如何表示？答：电极界面附近的液层通常是指扩散层，可以同时存在着三种传质方式（电迁移、对流和扩散），但当溶液中含有大量局外电解质时，反应离子的迁移数很小，电迁移传质作用可以忽略不计，而且根据流体力学，电极界面附近液层的对流速度非常小，因此电极界面附近液层主要传质方式是扩散。

三种传质方式的传质速度可用各自的电流密度J来表示。

2.在什么条件下才能实现稳态扩散过程？实际稳态扩散过程的规律与理想稳态扩散过程有什么区别？答：当电极反应所消耗的反应粒子数和扩散补充来的反应粒子数相等，就可以达到一种动态平衡状态，即扩散速度与电极反应速度相平衡。

这时反应粒子在扩散层中各点的浓度分布不再随时间变化而变化，而仅仅是距离的函数；扩散层的厚度不再变化；离子的浓度梯度是一个常数，这就是稳态扩散过程。

理想条件下，人为地把扩散区和对流区分开了，因此理想稳态扩散过程中，扩散层有确定的厚度；而实际情况下，扩散区与对流区是相互重叠、没有明显界限的，只能根据一定的理论来近似求得扩散层的厚度。

二者在扩散层内都是以扩散作用为主。

因此二者具有相似的扩散动力学规律，但推导实际情况下的稳态扩散动力学公式需要借用理想稳态扩散的动力学公式。

3.旋转圆盘电极和旋转圆环圆盘电极有什么优点？它们在电化学测量中有什么重要用途？答：旋转圆盘电极和旋转圆环圆盘电极上各点的扩散层厚度是均匀的，因此电极表面各处的电流密度分布均匀。

这克服了平面电极表面受对流作用影响不均匀的缺点。

它们可以测量并分析极化曲线，研究反应中间产物的组成及其电极过程动力学规律。

4.试比较扩散层、分散层和边界层的区别。

扩散层中有没有剩余电荷？答：根据扩散传质理论，紧靠电极表面附近，有一薄层，此层内存在反应粒子的浓度梯度，这层叫做扩散层；电极表面的荷电粒子由于热运动而倾向于均匀分布，从而使剩余电荷不可能完全紧贴着电极表面分布，而具有一定的分散性，形成所谓分散层；靠近电极表面附近的液流层叫做边界层，越接近电极表面，其液流流速越小。

第七章电化学思考题1.原电池在恒温恒压时可逆放电，ΔH与Q r的大小关系为ΔH Q r 。

A.＞B.＜C.=D.无法判断2.下列原电池中，其电池电动势与氯离子的活度无关的是A. Hg ∣ Hg2Cl2(s)∣KCl(a)∣Cl2(p)|PtB. Zn∣ZnCl2(a)∣Cl2(p)|PtC. Zn∣ZnCl2(a1)‖KCl(a2)∣Hg2Cl2(s) |HgD Hg∣Hg2Cl2(s)∣KCl∣∣AgNO3∣AgE Pt∣H2∣HCl∣Cl2∣PtF Ag∣AgCl(s)∣KCl∣Cl2∣Pt3.实验测得浓度为0.200mol·dm-3的HAc溶液的电导率为0.07138S·m-1，该溶液的摩尔电导率Λm(HAc)为A.0.3569S·m2·mol-1B. 0.0003569S·m2·mol-1C. 0. 356.9S·m2·mol-1D. 0.01428S·m2·mol-14.当电流通过一含有金属离子的电解质溶液时，在阴极上析出的金属量正比于下列因素中的____A 阴极表面积B 通过的电量C 电解质的浓度D 电流密度5.电池反应2H2（g）+O2(g)→2H2O(l) E1H2（g）+1/2O2(g)→H2O(L) E2则有：____A E1=1/2E2B E1=E2C E1=2E2D 不能确定6.电池Cu∣Cu2+∣∣Cu+,Cu2+∣Pt和电池Cu∣Cu+∣∣Cu+,Cu2+∣Pt的电池反应均可写成：Cu+Cu2+→2Cu+，此两电池的____A △r G0m和E0均相等B △r G0m相同，E0不同C△r G0m不同，E0相同 D △r G0m和E0均不同7.一蓄水铁箱上被腐蚀了一个洞，今用一金属片焊接在洞外面以堵漏，为了延长铁箱的寿命，选用哪种金属片为好？A铜片 B 铁片 C 镀锡铁片 D 锌片8.在还原性酸性溶液中，锌的腐蚀速度较铁的小，其原因是A E(Zn2+/Zn 平)＜E(Fe2+/Fe 平)B E(Zn2+/Zn)＜E(Fe2+/Fe)C E(H+/H2平,Zn)＜E(H+/H2平,Fe)D E(H+/H2 , Zn)＜E(H+/H2,Fe)9. 0.1mol/kg 的CaCl 2水溶液，若γ± =0.219，则平均离子活度a ± = 0.03476 ; 0.01mol/kg 的K 3[Fe(CN)6]水溶液的离子强度I = 0.06mol/kg 。

应用电化学复习思考题第一章一. 基本概念1.法拉第过程和非法拉第过程法拉第过程：即电荷经过电极/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过程，其规律符合法拉第定律，所引起的电流称法拉第电流。

非法拉第过程：在一定条件下，一定电势范围内施加电位时，电荷没有经过电极/溶液界面进行传递，而仅是电极溶液界面的结构发生变化的过程。

形成一定的界面结构只需耗用有限的电量，只会在外电路引起瞬间电流（与电容器充电过程相似）。

2.双电层电极和溶液界面带有的电荷符号相反，故电极/溶液界面上的荷电物质能部分地定向排列在界面两侧的现象。

3.极化在电极上有电流通过时，随着电极上电流密度的增加，电极实际分解电位值对平衡值的偏离也愈来愈大，这种对平衡电位的偏离称为电极的极化。

4.循环伏安法循环伏安法是指加在工作电极上的电势从原始电位E0开始，以一定速度v扫描到一定电势E1，再将扫描方向反向进行扫描到原始电位E0，然后在E0和E1之间进行循环扫描（循环三角波电压）。

二. 问答1.试说明参比电极具有的性能和用途。

用于测定研究电势的电极。

1.参比电极应具有良好的可逆性，电极电势符合Nernst方程2.参比电极应不易极化；3.参比电极应具有好的恢复性，4.参比电极应具有良好的稳定性5.参比电极应具有良好的重现性；2.试描述双电层理论的概要。

双电层理论的发展经历了若干发展阶段1.亥姆荷茨（Helmholtz）模型（紧密层模型）2. 估依（Gouy）和恰帕曼（Chapman）模型3.斯特恩（Stern）模型（紧密层和分散层模型）、GCS （Gouy-Chapman-Stern）模型 4. BDM （Bockris-Davanathan-Muller) 双电层模型。

（详见PPT第一章82）3.什么是零电荷电势？零电荷电势有什么作用？可以用来测定零电荷电势的主要实验方法有哪些？电极表面不带电，相应的电极电势称为“零电荷电势”。

在计算电池的电动势时不能用合理电势处理电极过程动力学问题。