《熔盐电化学》课程教学大纲
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熔融盐及其应用一、课程说明课程编号:050124Z10课程名称:熔融盐及其应用/Molten Salt and Its Application课程类别:专业选修课学时/学分:32/2先修课程:冶金过程原理、传递过程原理、工科大学化学适应专业:冶金工程参考教材:1、Kai Grjotheim等编. Metal Production by Molten Salt Electrolysis. Beijing:China University of Mining and Technology Press,19982、谢刚编著. 熔融盐理论与应用. 北京:冶金工业出版社,19983、张明杰主编. 熔盐电化学原理与应用. 北京:化学工业出版社,20064、谢刚等编. 冶金熔体结构和性质的计算机模拟计算. 北京:冶金工业出版社,2006.5、张星辰编著. 离子液体—从理论基础到研究进展. 北京:化学工业出版社,20096、郭学益等编. 高纯金属材料. 北京:冶金工业出版社,2010二、课程设置的目的意义熔融盐技术在有色金属提取和新能源领域的研究与应用取得了极大的成功。
本课程为面向冶金工程专业重要选修课。
通过学习,使学生掌握熔融盐基础理论及其在冶金工业及新材料制备方面的应用,有利于提高学生对熔融盐理论与技术的进一步认识,拓宽学生的知识面,为今后从事熔融盐电化学及相关行业的研究开发工作奠定基础。
同时,也有利于增强学生的创新能力,培养具有交叉学科知识的创新性人才,该课程也可作为新能源材料与器件专业学生的选修课程。
三、课程的基本要求知识要求:理解熔融盐及其技术的相关理论与基本概念;掌握熔融盐结构与性质之间的相互关系;熟悉熔融盐在冶金工程、新材料制备和新能源等相关领域应用的基本原理与特点;了解国内外在熔融盐技术方面获得的最新成就。
能力要求:通过该课程的学习,使学生能掌握熔融盐的相关理论与技术原理,熟悉熔融盐的主要应用领域,并能够运用所学知识,提出解决熔融盐应用过程所存在问题的方法,获得解决复杂工程问题的能力,为今后从事相关专业的科学研究和生产实践打下基础。
《电化学测试》实验课教学大纲
1
2
《电化学分析》实验课教学大纲
3
4
《电化学技术》实验课教学大纲
5
6
《电化学器件》实验课教学大纲
7
8
《分析化学实验A》实验课教学大纲
9
10
11
12
《分析化学实验B》实验课教学大纲
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15
《分子光谱》实验课教学大纲
16
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《高等无机化学实验》实验课教学大纲
18
19
《工程化学实验》实验课教学大纲
20
21
《环境监测》实验课教学大纲
22
23
《计算机化学方法学》实验课教学大纲
24
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《计算机化学原理及应用》实验课教学大纲
26
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《近代有机实验》实验课教学大纲
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《科学与工程中的计算方法》实验课教学大纲
30
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《普通化学实验(一)》实验课教学大纲
32
33
《普通化学实验(二)》实验课教学大纲
34
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《色谱分析》实验课教学大纲
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《试验设计与化工数据处理》实验课教学大纲
38
39
《微型有机化学实验》实验课教学大纲
40
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《无机化学实验A(一)》实验课教学大纲
42
43
《无机化学实验A(二)》实验课教学大纲
44
45
《无机化学实验A(三)》实验课教学大纲
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47
《无机化学实验B(一)》实验课教学大纲
48
49
《无机化学实验B(二)》实验课教学大纲
50。
熔盐电化学教案第二周:教学大纲、基本要求、学习任务、考核办法、参考资料与文献1、介绍教学大纲课程主要内容:(1)熔盐电化学概述及基础a.绪言、简史和应用b.熔盐种类c.熔盐结构和熔盐络合物d.熔盐特性和熔盐作为电解质的优缺点e.对熔盐电解质的一般要求f.熔盐电池电动势和电极电位g.熔盐电极过程(2)熔盐电解在冶金中的应用a.熔盐电解金属b.熔盐电解精炼和电解分离c.熔盐电解合金(3)熔盐电化学发展现状与动态2、介绍基本要求和学习任务(1)掌握熔盐电化学理论基础(2)熟练掌握熔盐电化学电解制备金属方面的有关计算(3)了解熔盐电化学现代发展方向3、介绍考核办法论文考查4、介绍参考资料与文献课程教材及主要参考书:(1):《熔盐电化学理论基础》沈时英、胡方华编译,中国工业出版社(2):《熔融盐理论与应用》谢刚著1998(3):《熔盐物理化学》胡方华译预修课程或预备知识:《无机化学》、《物理化学》第三周熔盐电化学前沿与发展趋势、研究热点1.熔盐电化学前沿这门科学以熔盐电解(即:将电能转变为化学能并产生新物质)为开端: 1806年英国Humphry Davy电解熔融氢氧化钠和氢氧化钾分别制得金属钠和钾,1833年Michael Faraday从熔融氯化镁中电解出金属镁[1]。
此后,受法拉弟定律指导的熔盐电解冶金工艺一直占主导地位。
2.熔盐电化学发展趋势随着耐熔盐腐蚀材料的开发和高温熔盐测试技术的进展,直接采用了高温液态X 射线衍射,中子衍射,红外光谱,喇曼光谱,电子吸收光谱等新技术来研究熔盐结构.3.熔盐电化学研究热点熔盐物化性质,熔盐电极过程和熔盐结构的研究第四、五周熔盐电化学概述及基础1. 熔盐种类构成熔盐离子有80种以上,阴离子有30多种,简单组合就2400多种熔盐2. 熔盐结构和熔盐络合物2.1熔盐结构熔盐结构与其晶态近似,而与其气态相差很远,近程序基本上还保存着,但远程序消失了。
这一认识是由以下几点证据得出的:(1)熔盐的摩尔体积大多只比其固相增加5~30%,而气相则增加很多(比如氯化镧的摩尔体积,固相为30厘米3,液相为37.5厘米3,气相约为13833厘米3)。
【课程编号】010090《电化学》实验教学大纲Experiments in Electrochemistry【是否独立授课】否【实验学时】16【编写】熊友泉【审核】田继红一、授课对象金属材料工程专业(腐蚀与防护方向)四年制本科生。
二、课程类型专业限选课。
三、实验的性质、目的与任务1、实验的性质与专业基础课---《电化学理论及测试》的内容配套,与专业课---《金属腐蚀学》、《电镀理论与工艺》的内容相关。
2、实验的目的经过本实验的训练,使学生加深对电化学基本理论的理解,同时掌握常用的电化学测试技术,为今后运用电化学测试技术研究专业课题奠定必要的基础。
3、实验的任务教会学生掌握常用的电化学测试技术,使学生能够根据工作需要正确地配制三电极体系,采用适当的装置测出所需的数据,进行数据处理并写出实验报告。
四、实验内容和学时分配五、实验内容与实验要求实验一(1)内容:恒电流法测定阴极极化曲线。
(2)要求:掌握恒电流法测定稳态极化曲线的技术。
了解光亮剂对镀锌阴极极化曲线的影响。
2、实验二(1)内容:恒电位法测定阳极极化曲线。
(2)要求:掌握恒电位法测定稳态极化曲线的技术。
了解氯离子对镀镍阳极极化曲线的影响。
3、实验三(1)内容:线性电位扫描法测定金属腐蚀速度。
(2)要求:掌握线性电位扫描法测定金属腐蚀速度的技术。
了解硫脲、六次甲基四胺之类的缓蚀剂对碳酸在硫酸溶液中腐蚀速度的影响。
4、实验四(1)内容:三角波电位扫描法测定不锈钢的点蚀电位、再钝化电位。
(2)要求:掌握三角波电位扫描法测定不锈钢的点蚀电位、再钝化电位的技术。
了解氯离子对不锈钢在硫酸溶液中腐蚀行为的影响。
5、实验五(1)内容:恒电位李沙育图形法测定A3钢在3.5%NaCl溶液中的交流阻抗。
(2)要求:掌握恒电位李沙育图形法测定电极交流阻抗的技术。
掌握根据腐蚀电极交流阻抗求金属腐蚀速度的方法。
六、主要参考书[1] 刘永辉.电化学测试技术.北京航空航天大学出版社,1986.[2] 田昭武电.化学研究方法.科学出版社,1984.[3](苏)L.I.安德罗波夫.理论电化学.高等教育出版社,1982[课程编号]010095《金属腐蚀学》实验教学大纲Experiments in Metal Corrossion【是否独立设课】否【实验学时】16【编写】刘炳根【审核】赵晴一、授课对象四年制本科金属材料工程专业二、课程类型专业限选课三、实验的性质、目的与任务1、实验性质:《金属腐蚀学实验》是金属材料工程专业的专业必选课《金属腐蚀学》中所开设的实验,所有腐蚀与防护专业方向的学生必选。
熔盐结构模型似晶格模型空穴模型(有效结构模型”(.液体自由体积模型硬壳软壳模型1.似晶格模型在晶体中,每一个离子占据一个格子点,并在此格子点做微小的振动,随着王温度的升高,有些离子跳出平稳位置,留下空位,形成“格子缺点”a.离子从正常格点跳到格子间隙地址,留下一个空位,叫Frenkel缺点。
b.离子跃迁到晶体表面另外一个空格点上去,产生1个缺点,叫Schottky缺点。
2.空穴模型以为熔盐内部含有许多大小不同的空穴,这些空穴的散布完满是无规那么的。
那个无规那么的散布就把空穴从格子点的概念中解放出来,成为与之完全不同的新的模型理论。
在液体熔盐中,离子的运动自由得多,离子的散布没有完整的格子点。
因此,随着离子的运动在熔盐中必将产生微观范围的局部密度起伏现象,即单位体积内的离子数量引发转变。
随着热运动的进行,有时挪去某个离子,使局部的密度下降,但又不阻碍其它离子间的距离,如此在离去离子的位置上就产生了一个空穴.▪ 3.液体自由体积模型▪若是液体的整体积V总内共有N个微粒,那么胞腔自由体积(cell free volume)那么为V/N。
质点只限于细胞腔内运动,在那个胞腔内它有必然的自由空间Vf,若是离子自身的体积是V0,那么胞腔内没有被占有的自由空间那么为:▪Vf=V-V0=总/N-V0 (2-1)▪式中的V为克离子体积。
胞腔模型示用意如图2-4所示。
▪矛盾:熔盐熔化体积增大胞腔的自由体积增大熔解时离子间的距离有所增加;科思和特恩布尔(Turnbull)修正模型:熔盐的自由体积再也不平均地分给各个离子,各个离子所占有的自由体积并非相等,而且这些自由体积能够相互转让。
正在运动的胞腔产生膨胀,而与它相邻的胞腔将被紧缩,这就产生胞腔自由体积的起伏,最后达到无规那么的散布。
熔盐的结构和性质;1.熔盐熔化后体积增加当离子化合物溶解时,其体积有不同程度的增加,一样增加5-30%,而当离子化合物变成气体时,其体积骤然增加。
熔盐电化学原理与应用熔盐电化学是一种在高温条件下进行的电化学反应,其独特的性质和应用使其成为一种重要的电化学体系。
熔盐电解池通常由具有低熔点的盐混合物组成,这些盐在高温下可以形成液体。
在这种体系中,熔盐同时充当电解质和溶剂,在不同的电极上引发电化学反应。
熔盐电化学的原理可以追溯到19世纪初,当时Humphry Davy首次在熔盐中使用电流分解氯化钠。
他的实验揭示了在熔盐中电流可以将化合物分解为原子或离子的能力,从而开创了现代电化学的先河。
在熔盐电解过程中,通常通过两个电极在熔盐中引入电流。
这两个电极分别被称为阳极和阴极。
通过控制电流的流动方向,可以引发不同的化学反应。
在阳极上,通常发生氧化反应,将化合物转化为正离子。
而在阴极上,通常发生还原反应,将化合物还原为负离子或中性物质。
这种电解过程可以产生电流和电动势,从而将化学能转化为电能。
熔盐电化学具有许多独特的性质,使其在许多应用领域中得到了广泛的应用。
首先,由于熔盐具有较低的熔点,它可以在较低的温度下完成电解反应,从而提高反应的效率。
其次,熔盐作为电解质和溶剂,可以有效地传导离子,并且具有较高的离子迁移率。
这使得熔盐电化学在电池、电解制备、电解合成等领域中具有广泛的应用。
一种常见的熔盐电池是熔盐电池。
熔盐电池是一种将化学能转化为电能的设备,由阳极和阴极之间的熔盐作为介质。
当电流通过熔盐中时,可以发生氧化和还原反应,产生电子和离子。
这些电子通过外部电路流动,从而产生电流。
这种电流可以被用作电力供应或储存在电池中,以供以后使用。
除了电池,熔盐电化学还具有其他应用。
例如,熔盐电解是一种常用的制备金属和非金属材料的方法。
通过在熔盐中进行电解,可以将金属离子还原为金属,并将非金属离子氧化为气体或其他化合物。
这种方法可以用于制备高纯度的金属,如铝、锂和锗,以及其他材料,如氯、氯气和溴。
此外,熔盐电解还广泛应用于化学合成领域。
通过在熔盐中进行电解,可以产生活性离子,从而促进各种化学反应。
电化学分析课程教学大纲课程名称:电化学分析英文名称:Electrochemistry Analysis课程编码:x3030611学时数:48其中实践学时数:16课外学时数:0学分数:3.0适用专业:应用化学一、课程简介电化学分析是应用化学专业工业分析方向的学生必修的一门专业课。
是培养应用化学专业的专业技术人才的整体知识结构和能力结构的重要组成部分。
电化学分析是利用物质的物理性质及电化学性质来测定物质组成和含量的分析方法,是仪器分析的一个重要的组成部分。
本课程主要介绍电化学分析的基本理论;电导分析法、电位分析法、电解分析法、库仑分析法、伏安分析的基本原理及应用等。
在科学研究和生产中,它不仅是一种分析方法,而且是化学研究的一种必要手段。
它具有灵敏、简便、快速和易于实现自动化、信息化、智能化等特点,在社会实践的实际应用中获得了很大的成功,而且应用广泛。
通过对本课程的学习,使学生对电化学分析的内容有比较系统的了解,掌握电化学分析的基本理论和基础知识,培养学生分析问题、解决问题的能力,完成由基础知识向专业知识提高的一个转化。
二、课程目标与毕业要求关系表三、课程教学内容、基本要求、重点和难点(一)基本理论了解电池的组成、可逆电池的条件、参比电极的种类;掌握电极电位的产生原因及计算、极化产生的原因及法拉第定律。
重点:电极电位的产生及计算难点:极化产生的原因(二)电导分析法了解电导的测定的方法;掌握电导分析法的基本原理、电导分析法的应用。
重点:电导分析法的应用难点:电导的测定(三)电位分析法了解电极及电池的种类;理解各类离子选择电极的机构和响应;掌握离子选择电极的性能指标及离子选择电极准确度的影响因素、直接电位法的测定原理及电位滴定法确定终点的方法。
重点:离子选择电极及电位分析法的应用难点:离子选择电极的结构及性能指标(四)电解分析法及库仑分析法了解电解分析及电解分离方法;理解库仑分析法的应用;掌握电解分析法及库仑分析法的基本原理;重点:电解分析法及库仑分析法的基本原理。
电化学原理一、课程说明课程编号:060402Z10课程名称:电化学原理/Principles of Electrochemistry课程类别:全院选修/专业基础课学时/学分:48 /3(其中实验学时:4 ,课内上机学时:0 )先修课程:大学物理、大学工科化学、物理化学、晶体学基础适应专业:材料科学与工程教材、教学参考书:李荻主编,电化学原理,北京航空航天出版社,2010年修订版。
二、课程设置的目的和意义意义:本课程是一门边缘学科,涉及到化学、物理化学、材料结构、金属加工、电工、电子学等多学科的知识,是金属腐蚀与防护、电池等课程的基础。
它是面向材料科学与工程一级学科下各专业的重要课程。
通过本课程的教学,培养工科学生对电化学等实际问题的分析能力,结合本学科的发展历史,激发学生在材料的制备、改性等方面的创新意识。
目的:通过学习使学生掌握电化学专业基础知识,学生能够进行金属腐蚀与防护处理、材料的电化学制备、化学电源的设计和制备等工作。
三、课程的基本要求1.知识掌握——A掌握基本的电化学知识,掌握电化学的热力学和动力学知识,对材料的电化学制备、改性和电化学性能有充分了解。
引导学生能将物理化学、物理和电工电子等知识应用于材料的制备和改性等,培养学生具备根据材料的要求选择合适电化学制备方法和改性的能力,利用电化学知识研发新材料的能力。
B掌握各种常见材料的电化学制备和改性的方法,能与专门从事电化学工业、金属腐蚀与防护等工作的实验人员共同设计试验方案,正确分析检测结果,并熟练开展相关科学研究。
2.能力培养——通过扎实的基础理论学习和过硬的实验技能训练,培养学生从事材料电化学制备、金属腐蚀与防护、电化学性能分析等实验技能,提升从事材料科学研究的基本能力和综合素质,为后继专业课学习、开展毕业论文及科学研究奠定坚实的基础。
3.素质——培养建立从材料设计、材料制备到实际应用的思维模式,提升学生发现问题和解决问题的基本素质。