最新电化学原理思考题答案

思考题答案第一章1.离子电导，电子导电3.阳极：氧化反应；阴极：还原反应，电解池：阴=负，阳=正，原电池反之5.同：导电；异：导电机理是电子和带电离子，一个是纯物理过程，一个是物理过程伴随化学反应。

κ，随着溶液7.简化电导率和浓度的关系；区别：当量电导定义；联系：λ=1000C N浓度降低，当量电导增加并趋于一个极限λ0（无线稀溶液极限当量电导），很稀的溶液中-柯劳许经验公式：λ=λ0−A√C N。

8.错，离子种类，其他离子浓度，离子淌度都有影响（根据公式说明）9.无线稀溶液，每个离子运动不受其他离子影响，溶液当量电导等于各电解质当量电导之和。

已知离子极限当量电导求电解质极限当量电导，通过强电解质极限当量电导计算多弱电解质极限当量电导。

10.真实溶液中离子间存在相互作用，与理想溶液有一定偏差，用浓度来校正真是溶液相对于理想溶液的偏差，从而令标准化学位不变（1.19公式）；反映了有效浓度第二章3.电极电位是两类导体界面所形成的相间电位，在测量的时候会引入新的两相界面（可画图，并列出2.8式形象描述），故无法直接测出电极的绝对电位，我们平常所用的电极电位都是相对电极电位。

4.两种溶液之间的高浓度电解质，其正负离子迁移速度接近，保持电荷平衡使反应顺利进行。

浓度高，主要扩散作用来自盐桥，全部电流几乎都由盐桥正负离子在液体界面扩散导致，盐桥正负离子迁移速度相当，以此降低液接电位。

不能完全消除。

6.不对；可逆电池：反应可逆，平衡状态电流无限小；自发电池，反应可逆，电流不为零偏离平衡状态。

8.有电流通过产生欧姆降，有电流通过偏离平衡状态。

采用补偿法。

11.都有电化学氧化还原反应；原电池和腐蚀电池，正极还原=阴极，负极氧化=阳极，电解池，正极氧化=阳极，负极还原=阴极；原电池化学能转电能，电解池电能转化学能，腐蚀电池短路化学能转热能。

14.不对，平衡电位，是在平衡可逆条件下（电极反应可逆，电流无限小）的电极电位，稳定电位是指。

（注：我只做了老师要求做地）第三章.自发形成地双电层和强制形成地双电层在性质和结构上有无不同？为什么？．理想极化电极和不极化电极有什么区别？它们在中有什么重要用途？文档来自于网络搜索答：当电极反应速率为，电流全部用于改变双电层地电极体系地电极称为理想极化电极，可用于界面结构和性质地研究.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，通向界面地电流全部用于电化学反应，可用作参比电极.．什么是电毛细现象？为什么电毛细曲线是具有极大值地抛物线形状？文档来自于网络搜索答：电毛细现象是指界面张力随电极电位变化地现象.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，因此带电界面地张力比不带电时小，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地抛物线形状.文档来自于网络搜索．标准氢地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？文档来自于网络搜索答：不一定，标准氢电极电位为指地是氢标电位，是人为规定地，电极表面剩余电荷密度为时地电位指地是零电荷电位,其数值并不一定为;因为形成相间电位差地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，测定氢标电极地零电荷电位，若小于则电极带正电，反之带负电.文档来自于网络搜索．你能根据电毛细曲线地基本规律分析气泡在电极上地附着力与电极电位有什么关系吗？为什么有这种关系？（提示：液体对电极表面地润湿性越高，气体在电极表面地附着力就越小.）文档来自于网络搜索．为什么在微分曲线中，当电极电位绝对值较大时，会出现“平台”？文档来自于网络搜索．双电层地电容为什么会随电极电位变化？试根据双电层结构地物理和数学模型型以解释. 文档来自于网络搜索．双电层地积分电容和微分电容有什么区别和联系？．试述交流电桥法测量微分电容曲线地原理.．影响双电层结构地主要因素是什么？为什么？答：静电作用和热运动.静电作用使符号相反地剩余电荷相互靠近，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.文档来自于网络搜索．什么叫ψ 电位？能否说ψ 电位地大小只取决于总浓度而与电解质本性无关？ψ 电位地符号是否总是与双电层总电位地符号一致？为什么？文档来自于网络搜索答：距离电极表面处地电位叫ψ电位.不能，因为不同地紧密层地大小不同，而紧密层地厚度显然与电解质本性有关，所以不能说ψ 电位地大小只取决于总浓度而与电解质本性无关.当发生超载吸附时ψ 电位地符号与双电层总电位地符号不一致.文档来自于网络搜索．试述双电层方程式地推导思路.推导地结果说明了什么问题？．如何通过微分电容曲线和电毛细曲线地分析来判断不同电位下地双电层结构？答：．比较用微分电容法和电毛细曲线法求解表面剩余电荷地优缺点. 文档来自于网络搜索．什么是特性吸附？哪些类型地物质具有特性吸附地能力？答：溶液中地各种粒子还可能因非静电作用力而发生吸附称为特性吸附.大部分无机阴离子，部分无机阳离子以及表面活性有机分子可发生特性吸附.文档来自于网络搜索．用什么方法可以判断有无特性吸附及估计吸附量地大小？为什么？．试根据微分电容曲线和电毛细曲线地变化，说明有机分子地特性吸附有哪些特点？答：、吸附发生在零电荷电位附近地一定电位范围内，而且表面活性有机分子地浓度越高，发生吸附地电位范围越宽，界面张力下降地越多.文档来自于网络搜索、零电荷电位正移负移视情况而定、界面张力下降，且浓度上升，下降地程度越大、浓度上升，微分电容下降，两侧出现电容峰值.．有机表面活性物质在电极上地特性吸附为什么有一定地吸附电位范围？无机离子发生特性吸附时，有没有一定地吸附电位范围？文档来自于网络搜索答：这种变化是由于表面活性有机分子地介电常数通常比水小，而分子体积比水大得多而引起地.无机离子吸附主要发生在比零电荷电位更正地范围内，即发生在带异号电荷地电极表面.文档来自于网络搜索．利用电毛细曲线和微分曲线氢和氧地吸附时有什么困难？为什么？文档来自于网络搜索．试小结一下微分电容曲线上出现峰值地原因可能有哪些.．什么是零电荷电位？为什么说它不是电极绝对电位地零点？答：零电荷电位指地是电极表面剩余电荷密度为时地电位,其数值并不一定为;因为形成相间电位差地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.文档来自于网络搜索．据你所知，可以用哪些方法确定某一个电极体系地零电荷电位？第四章、什么是电极地极化现象？电极极化地原因是什么？试用产生极化地原因解释阴极极化和阳极极化地区别答：有电流通过时电极电位偏离平衡电位地现象叫...原因：电子运动速率大于电极反应单位时间内阴极还原反应来不及消耗流入地电子，造成电子在阴极积累，阴极电极电位比平衡电位更负，而当氧化反应来不及补充流出地电子，造成正电荷地积累，阳极地电极电位比平衡电位更正文档来自于网络搜索、极化有哪些类型？为什么可以分成不同地类型答：极化分为浓差极化和电极极化，按照控制步骤地不同来分类，浓差极化：液相传质步骤成为控制步骤时引起地电极极化叫浓差极化.电极极化：电化学反应步骤成为控制步骤时引起地电极极化叫电极极化.文档来自于网络搜索、比较电解池和原电池地极化图，解释两者不同地原因.答：（看图）原电池阴极为正极，阳极为负极，电解池刚好与之相反.、有人说........答：不对，平衡电位是指可逆电极地电位，必须先判断电极体系是否为可逆电极，若为非可逆电极，还需要根据稳定电位判断析出倾向.文档来自于网络搜索、假设....答：不对，电极过程中各单元地速度快慢时相对地，若通过搅拌使液相传质步骤速率大大增加，控制步骤会相应地改变，极化地类型可能改变，但仍会发生极化.文档来自于网络搜索、有人说....答：极化度.极化度表示电极极化地趋势，反映了电极过程进行地难易程度，极化度越大，电极极化地倾向越大，电极过程越不易进行.文档来自于网络搜索、名词解释平衡电位：可逆电极地电极电位标准电位：标准状态下地平衡电位稳定电位：电荷交换速度平衡而物质交换速度不平衡时界面地电极电位极化电位：有电流通过时离平衡电位地地电极电位过电位：在一定电流密度下，电极电位偏离平衡电位地差值极化值：有电流通过时电极电位与静止电位地差值第五章、在电极界面附近地液层中，是否总存在三种传质方式？为什么？每种传质方式地传质速度如何表示答：电极界面附近地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，反应离子地迁移数很小，电迁移传质作用可以忽略不计，而且根据流体力学，电极界面附近液层地对流速度非常小，因此电极界面附近液层主要传质方式是扩散.三种传质方式地传质速度可用各自地电流密度来表示.文档来自于网络搜索（公式自己输...）. 在什么条件下才能实现稳态扩散过程？实际稳态扩散过程地规律与理想稳态扩散过程有什么区别？答：一定强度地对流地存在是稳态扩散过程地前提.（区别见笔记）. 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地扩散层厚度是均匀地，因此电极表面各处地电流密度分布均匀.这克服了平面电极表面受对流作用影响不均匀地缺点.它们可以测量并分析极化曲线，研究反应中间产物地组成及其电极过程动力学规律.文档来自于网络搜索. 试比较扩散层、分散层和边界层地区别.扩散层中有没有剩余电荷？答：紧靠电极表面附近，有一薄层，此层内存在反应粒子地浓度梯度，这层叫做扩散层；电极表面地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，而具有一定地分散性，形成所谓分散层；靠近电极表面附近地液流层叫做边界层，越接近电极表面，其液流流速越小. 文档来自于网络搜索. 假定一个稳态电极过程受传质步骤控制，并假设该电极过程为阴离子在阴极还原.试问在电解液中加入大量局外电解质后，稳态电流密度应增大还是减小？为什么？文档来自于网络搜索答：当电解液中没有加入大量局外电解质，电迁移作用不能忽略，而该电极过程为阴离子在阴极还原，此时电迁移与扩散两者作用方向相反，起互相抵消地作用.因此在电解液中加入大量局外电解质后，扩散作用增大，稳态电流密度应增大.文档来自于网络搜索. 稳态扩散和非稳态扩散有什么区别？是不是出现稳态扩散之前都一定存在非稳态扩散阶段？为什么？答：稳态扩散与非稳态扩散地区别，主要看反应粒子地浓度分布是否为时间地函数，即稳态扩散时()，非稳态扩散时().稳态扩散出现之前都一定存在非稳态扩散阶段，因为反应初期扩散地速度比较慢，扩散层中各点地反应粒子是时间和距离地函数；而随着时间地推移，扩散地速度不断提高，扩散补充地反应粒子数与反应所消耗地反应粒子数相等，反应粒子在扩散层中各点地浓度分布不再随时间变化而变化，达到一种动态平衡状态.文档来自于网络搜索. 为什么在浓差极化条件下，当电极表面附近地反应粒子浓度为零时，稳态电流并不为零，反而得到极大值（极限扩散电流）？文档来自于网络搜索答：当电极表面反应粒子浓度下降到零，则反应粒子地浓度梯度达到最大值，扩散速度也最大，整个电极过程由扩散步骤来控制，这时地浓差极化称为完全浓差极化.意味着扩散过来一个反应粒子，立刻就消耗在电极反应上了，扩散电流也就达到了极大值.文档来自于网络搜索. 试用数学表达式和极化曲线说明稳态浓差极化地规律.答：. 什么是半波电位？它在电化学应用中有什么意义？答：当电流密度等于极限扩散电流密度地二分之一时地电极电位，叫做半波电位.半波电位代表指定氧化还原系统之特征性质，可以用来作为定性分析地依据.文档来自于网络搜索. 对于一个稳态电极过程，如何判断它是否受扩散步骤控制？答：可以根据是否出现浓差极化地动力学特征，来判别电极过程是否由扩散步骤控制.浓差极化地动力学特征如下：①当电极过程受扩散步骤控制时，在一定地电极电位范围内，出现一个不受电极电位变化影响地极限扩散电流密度，而且受温度变化地影响较小.②浓差极化地动力学公式..... 文档来自于网络搜索③电流密度和极限电流密度随着溶液搅拌强度地增大而增大.④扩散电流密度与电极表面地真实表面积无关，而与电极表面地表观面积有关.文档来自于网络搜索. 什么是过渡时间？它在电化学应用中有什么用途？答：在恒电流极化条件下使电极表面反应粒子浓度降为零所需要地时间，称为过渡时间.通常也把过渡时间定义为：从开始恒电流极化到电极电位发生突跃所经历地时间.利用过渡时间，可以测定电极体系地动力学参数.文档来自于网络搜索. 小结平面电极在不同极化条件下非稳态扩散过程地特点.答：①在完全浓差极化条件下，反应粒子表面浓度、扩散层有效厚度和扩散电流密度都随着时间而不断变化；②产物不溶时恒电位阴极极化下，反应粒子表面浓度不变，扩散层有效厚度和扩散电流密度都随着时间而不断变化；③在恒电流阴极极化下，电流密度恒定，反应粒子和产物粒子地表面浓度都是与√呈线性关系；电极电位随时间变负；文档来自于网络搜索. 从理论上分析平面电极上地非稳态扩散不能达到稳态，而实际情况下却经过一定时间后可以达到稳态.这是为什么？文档来自于网络搜索答：在理论上，当仅存在扩散作用时，反应粒子浓度随时间不断发生变化，始终不能建立稳态扩散.然而在实际情况下，由于液相中不可避免地存在对流作用，非稳态扩散过程不会持续很长地时间，当非稳态扩散层地有效厚度接近或等于由于对流作用形成地对流扩散层厚度时，电极表面地液相传质过程就可以转入稳态.文档来自于网络搜索. 球形电极表面上地非稳态扩散过程与平面电极有什么不同？答：平面电极只考虑了垂直于电极表面一维方向上地浓度分布，而对于球形电极，当扩散层地有效厚度大体上与电极表面曲率半径相当时，就要考虑三维空间地非稳态扩散.文档来自于网络搜索第六章.ψ电位地变化为什么会影响电化学反应步骤地速度？在什么条件下必须考虑这种响？答：电子转移步骤是在紧密层中进行地，影响反应活化能和反应速度地电位差是紧密层平面与电极表面之间地电位差，即紧密层电位（φψ）.当ψ电位不能忽略时，ψ电位变化就会影响电化学反应步骤地速度.在稀溶液中，尤其是电极电位接近于零电荷电位和发生表面活性物质特性吸附时，ψ电位在整个双电层电位差中占有较大地比重.因此，在这条件下，不得不考虑ψ电位地变化对电化学反应步骤速度地影响.文档来自于网络搜索. 当电极过程为电子转移步骤和扩散步骤共同控制时，其动力学规律有什么特点？答：从电化学极化和浓差极化共存时地动力学公式中可以看出，混合控制时地过电位是由两部分组成地（电化学过电位和浓差过电位）.文档来自于网络搜索. 根据极化电流密度，交换电流密度和极限扩散电流密度地相对大小，电极极化可能出现几种情况？各种情况下地稳态极化曲线地特征是什么？文档来自于网络搜索答：≤，≤时，电极几乎不发生极化，过电位很小，趋近于零；≤≤时，过电位基本上是由电化学极化引起地；≈≤时，过电位是由浓差极化引起地；≈≥时，过电位是由电化学极化和浓差极化共同作用地结果.文档来自于网络搜索. 对于≤地电极体系，电极过程有没有可能受扩散步骤控制？为什么？答：有.当电流密度较大，趋近于极限扩散电流密度时，电极过程就受扩散步骤控制.。

思考题3. 从理论上推导电化学方程式（巴特勒-伏尔摩方程），并说明该理论公式与经验公式的一致性。

答：电化学极化处于稳定状态时，外电流密度必定等于（j j =v w），也就是等于电子转移步骤的净反应速度（即净电流密度j 净）。

由于电子转移步骤是控制步骤，因而j 净也应是整个电极反应的净反应速度。

这样，根据电子转移步骤基本公式，易得稳态电化学极化时电极反应的速度与电极电位之间关系。

即j=j 净。

将公式 j 净= 0F F RT RT j e e a b j j -D D 轾犏-犏臌 代入上式，则 0F F RT RT j j e e a b j j -D D 轾犏=-犏臌（1） 式（1）就是单电子电极反应的稳态电化学方程式，也称巴特勒-伏尔摩方程。

若电极反应净速度预用正值表示时，可用j c 代表阴极反应速度，用j a 表示阳极反应速度，将式（1）分别改写为0c c F F RT RT c j j j j e e a b h h -轾犏=-=-犏臌v w （2） 0a a F F RT RT a j j j j e e b a h h -轾犏=-=-犏臌w v （3）当过电位很大时，相当于双曲线函数x 值很大，即式（2）中有如下关系c c F F RT RT e ea b h h -?可以忽略（2）中右边第二个指数项，即 0c F RT c j j e a h -» （4）两边取对数02.3 2.3log c c RT RT j j F Fh a a =-+ （5） 同理，对于阳极极化为0a F RT a j j eb h -» （6） 02.3 2.3log a a RT RT j j F Fh b b =-+ （7） 式（5）和式（7）即为高过电位时巴特勒-伏尔摩方程近似公式。

与电化学极化的经验公式——塔菲尔公式（log a b j h =+）相比，可看出两者是完全一致的。

这表明电子转移步骤的基本动力学公式和巴特勒-伏尔摩方程的正确性得到了实践的验证。

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。

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。

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。

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。

2.为什么不能测出电极的绝对电位？我们平常所用的电极电位是怎么得到的？答：电极电位是两类导体界面所形成的相间电位，相间电位中的内电位是无法直接测量的，故无法直接测出电极的绝对电位，我们平常所用的电极电位都是相对电极电位。

不对，虽然有电位差，但是没有电流通过，所以不能转化为电能。

17、描述腐蚀原电池的特点所在。

①阴、阳极区肉眼可分或不可分，或交替发生；②体系不稳定 稳定，腐蚀过程是自发反应；③只要介质中存在氧化剂(去极化剂)，能获得电子使金属氧化，腐蚀就可发生；④腐蚀的二次产物对腐蚀影响很大；⑤电化学腐蚀离不开金属/电解质界面电迁移，电子由低电位金属或地区传荷到电位高的金属或地区，再转移给氧化剂；⑥腐蚀电池包括阴极、阳极、电解质溶液和电路四部分，缺一不可；⑦阴极、阳极反应相对独立，但又必须耦合，形成腐蚀电池；⑧ia=ic ，无净电荷积累；⑨腐蚀电池不对外作功，只导致金属腐蚀破坏的短路原电池。

原电池和电解池使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化除电子转移步骤之外，其他电极过程的单元步骤能否用电流密度来表示它们的速度？为什么？因为J=zFvr 对于我们所讨论的某一反应来说，zF为常数，故J与vr成正比。

这就是说，在电化学中总是习惯于用电流密度来表示反应速度。

由于在稳态下接续进行的各步骤速度都一样，所以在讨论液相传质等步骤时，也可用电流密度来表示它们的反应速度。

因此，在电化学中实际上已经将电流密度变成反应速度的同义语了。

己知电极反应在25℃时的反应速度为0.1 A/cm2。

根据各单元步骤活化能计算出电子转移步骤速度为1.04 X 10-2mol/m2s，扩散步骤速度为0.1 mol/m2s。

试判断该温度下的控制步骤。

若这一控制步骤的活化能降低了12kJ/mol，会不会出现新的控制步骤?[解〕因为电极反应速度可用电流密度表示，即J=nFv，所以对电子转移步骤，其反应速度可表示为j电子=nFv电子。

已知n=1，故 j电子=1x96500 x 1. 04 x 10-2≈0.1A/cm2同理J扩散=nFv扩散=1x96500x0.1=0.965A/cm2已知整个电极反应速度为0. 1 A/cm2,所以可判断速度控制步骤是电子转移步骤。

思考题4. 什么叫盐桥？为什么说它能消除液界电位？真能完全消除吗？答：盐桥：沟通两个半电池、消除液接电位、保持其电荷平衡、使反应顺利进行的一种装置，内充高浓度的电解质溶液。

盐桥消除液接电位的原因：用盐桥将两溶液连接后，盐桥两端有两个液接界面，扩散作用以高浓度电解质的阳离子为主，盐桥中电解质阴阳离子迁移速率几乎相等，所以形成的液接电位极小，在整个电路上方向相反，可使液接电位相互抵消，但不能完全消除。

10. 试比较电化学反应和非电化学反应的氧化还原反应之间的区别。

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。

11. 试比较原电池、电解池和腐蚀电池之间的异同。

答：电解池和原电池是具有类似结构的电化学体系。

都是在阴极上发生吸收电子的还原反应，在阳极上发生失去电子的氧化反应。

但是它们进行反应的方向是不同的，在原电池中，体系自由能变化△G＜0，反应是自发进行的，化学反应的结果是产生可以对外做功的电能。

电解池中，自由能变化△G＞0，电池反应是被动的，需要从外界输入能量促使化学反应的发生。

所以，从能量转化的方向看电解池和原电池进行的是互逆的过程。

从反映实质上看，原电池阴极是正极，阳极是负极，与电解池相反。

腐蚀电池区别于原电池的特征在于：①电池反应所释放的化学能都是以热能形式逸散掉而不能加以利用，故腐蚀电池是耗费能量的。

② 电池反应促使物质变化的结果不是生成有价值的产物，而是体系本身的毁坏。

习题11. 25℃时电池Ag ︱AgCl （固），HCl （α），Hg2Cl2（固）︱Hg的电动势为45.5mV ，温度系数0.338/p E mV K T¶=¶（）。

求25℃时通过1F 电量时的电池反应的△G ，△H ，△S 。

解：。

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。

电化学原理及其应用(习题及答案)一、电化学原理概述电化学是研究化学反应与电现象之间关系的科学。

电化学反应涉及电子的转移，是化学能与电能之间的转化过程。

电化学原理广泛应用于电镀、电池、电解、电合成等领域。

1. 电化学反应的基本概念电化学反应包括氧化还原反应和电解质溶液中的离子反应。

氧化反应是指物质失去电子的过程，还原反应是指物质获得电子的过程。

电解质溶液中的离子反应是指阳离子和阴离子在电极上发生反应。

2. 电极与电解质电极是电化学反应中传递电子的导体，分为阳极和阴极。

阳极是电子流出的地方，阴极是电子流入的地方。

电解质是能在水溶液中导电的物质，包括酸、碱、盐等。

3. 电动势与电极电位电动势是指电池两极间的电位差。

电极电位是指电极在电解质溶液中的电位。

根据电极电位可以判断氧化还原反应的方向。

二、电化学应用1. 电池电池是利用电化学反应将化学能转化为电能的装置。

电池分为一次性电池和可充电电池。

一次性电池包括碱性电池、锌碳电池等；可充电电池包括铅酸电池、镍氢电池、锂电池等。

以下为几个习题及答案：习题1：碱性电池的正极材料是什么？答案：碱性电池的正极材料是二氧化锰（MnO2）。

习题2：铅酸电池的负极材料是什么？答案：铅酸电池的负极材料是海绵铅（Pb）。

2. 电解电解是利用电化学反应将电能转化为化学能的过程。

电解广泛应用于电镀、电解铝、电解水制氢等领域。

习题3：电解水制氢时，阳极产生的气体是什么？答案：电解水制氢时，阳极产生的气体是氧气（O2）。

习题4：电解铝时，阴极产生的物质是什么？答案：电解铝时，阴极产生的物质是铝（Al）。

3. 电镀电镀是利用电解原理在金属或非金属表面沉积一层金属或合金的过程。

电镀广泛应用于防护、装饰、修复等领域。

习题5：电镀过程中，阳极材料是什么？答案：电镀过程中，阳极材料是待镀金属。

习题6：电镀过程中，阴极材料是什么？答案：电镀过程中，阴极材料是待镀物体。

4. 电合成电合成是利用电解原理将两个或多个反应物在电极上发生化学反应，生成目标产物。

电化学思考课后答案第七章思考题1. 研究氢电极过程和氧电极过程有什么实际意义答：在电化学研究和电化学测试中，标准氢电极的电极电位是公认的电极电位基准；氯碱⼯业，燃料电池，电镀，电解，⾦属腐蚀等过程都与氢电极和氧电极的反应过程有密切关系，有些会带来危害，有些会带来好处。

因此，为了合理地应⽤氢电极和氧电极过程为⼈类服务，有必要对氢电极过程和氧电极过程进⼊深⼊的研究。

2. 为什么氢电极和氧电极的反应历程在不同条件下会有较⼤差别答：氢电极和氧电极的反应历程⾮常复杂，在电极过程中，存在各种中间步骤和中间产物，⼀旦反应条件发⽣改变，反应就会发⽣变化，控制步骤也可能发⽣变化，产物也因此不同。

所以氢电极和氧电极的反应历程在不同条件下，会有较⼤差别。

3. 析氢过程的反应机理有哪⼏种理论试推导出它们的动⼒学公式，并说明它们各⾃适⽤范围。

答：迟缓放电机理、迟缓复合机理、电化学脱附机理迟缓放电机理动⼒学公式推导：迟缓放电机理认为电化学步骤是整个电极过程的控制步骤，于是可以认为电化学极化⽅程式适⽤于氢离⼦的放电还原过程。

当0c j j ?时，可直接得到0ln ln H c RT RT j j aF aFh =-+ 或 02.3 2.3lg lg H c RT RT j j aF aF h =-+⼀般情况下a =，将a 的树脂代⼊上式，则有02.32 2.32lg lg H c RT RT j j F Fh 创=-+ 若令 02.32lg 2.32RT j a F RT b F′-=′= 则原式变为lg H c a b j h =+迟缓复合机理：假定复合脱附步骤是控制步骤，吸附氢的表⾯覆盖度按照下式⽐较缓慢地随过电位⽽变化：=exp MA MA H F RT b q q h 骣÷?÷?÷桫则有 2.3lg 2H c RT C j Fh b =+ 同理，假定氢原⼦的表⾯覆盖度很⼤，以⾄于可以认为1MA q ?，若将其代⼊电化学脱附的反应速度式，经过取对数整理得：（电化学脱附机理）2.3lg H c RT C j aFh =+ 迟缓放电机理是在汞电极上进⾏的，所得结论对汞电极上的析氢反应完全适⽤。

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，而界面力力图使界面缩小，两者作用效果相反，因此带电界面的力比不带电时小，且电荷密度越大，界面力越小，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。

电化学思考题答案1、电化学中根据什么原则来命名阴、阳极和正、负极？2、摩尔电导率的定义：∧m(s.m2.mol-1)=k/c ，式中c的单位是什么？对于弱电解质，用总计量浓度还是解离部分的浓度？答：根据定义c是摩尔体积浓度，单位是mol.m-3。

对于若电解质，应当用总计量浓度代入公式，不必考虑电离度。

3、在一定温度下，稀释电解质溶液，电导率k和摩尔电导率∧m将怎样变化？答：电导率k变化不一定。

摩尔电导率∧m将增大。

4、怎样用外推法来求∧m∞？这种方法适用于哪一种电解质？5、无限稀释时,HCl ,KCl ,NaCl三种溶液在相同温度、相同浓度和相同电位梯度下，三种溶液中Cl-1的运动速度是否相同？三种溶液中Cl-1的迁移数是否相。

答：三种溶液中Cl-1的运动速度相同；三种溶液中Cl-1的迁移数是不相同，因三个阳离子的迁移数不同。

6、离子独立运动定律只适用于弱电解质，而不适用于强电解质溶液，对吗？7、极限摩尔电导率∧m∞是电解质的重要参量，测定强电解质和弱电解质的∧m∞，所用的方法一样吗？为什么？8、下列结论有无错误？为什么？（1）对无限稀薄的电解质溶液，C→0，所以溶液近似于纯溶剂，即∧m∞就是纯溶剂的摩尔电导率。

（2）对电离度公式α=∧m/∧m∞①强电解质α=1，所以∧m=∧m∞；②此式适用于强电解质的极稀溶液；9、在某电解质溶液中，若有i种离子存在，则溶液的总电导应为G = ∑1 / R i 还是G = 1 / ∑Ri ？答:是10、为什么用交流电桥测定溶液的电导?为什么在未知电阻的线路上并联一电容? 测准溶液电导的关键是什么?答：用交流电流测溶液的电导，可以避免电解作用而改变电极本性，并且可以消除电极的极化作用。

用1000Hz 的交流频率可防止电极上的极化作用，并可用耳机检零。

并联电容是为了消除电导池的电容的影响。

测准电导的关键是在各接触点均接触的条件下，电桥平衡，正确检零。

11、参考电极的选择是不是随意的？有什么限制条件？答：能被选用参考标准电极实际上是很有限的。

2.为什么不能测出电极的绝对电位我们平常所用的电极电位是怎么得到的答：电极电位是两类导体界面所形成的相间电位，相间电位中的内电位是无法直接测量的，故无法直接测出电极的绝对电位，我们平常所用的电极电位都是相对电极电位。

不对，虽然有电位差，17、描述腐蚀原电池的特点所在。

①阴、阳极区肉眼可分或不可分，或交替发生；②体系不稳定稳定，腐蚀过程是自发反应；③只要介质中存在氧化剂 (去极化剂)，能获得电子使金属氧化，腐蚀就可发生；④腐蚀的二次产物对腐蚀影响很大；⑤电化学腐蚀离不开金属/电解质界面电迁移，电子由低电位金属或地区传荷到电位高的金属或地区，再转移给氧化剂；⑥腐蚀电池包括阴极、阳极、电解质溶液和电路四部分，缺一不可；⑦阴极、阳极反应相对独立，但又必须耦合，形成腐蚀电池；⑧ia=ic ，无净电荷积累；⑨腐蚀电池不对外作功，只导致金属腐蚀破坏的短路原电池。

原电池和电解池1．原电池和电解池的比较：装置原电池电解池2．化学腐蚀和电化腐蚀的区别3．吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别4．电解、电离和电镀的区别5．电镀铜、精炼铜比较6．电解方程式的实例（用惰性电极电解）：除电子转移步骤之外，其他电极过程的单元步骤能否用电流密度来表示它们的速度为什么因为J=zFvr对于我们所讨论的某一反应来说，zF为常数，故J与vr成正比。

这就是说，在电化学中总是习惯于用电流密度来表示反应速度。

由于在稳态下接续进行的各步骤速度都一样，所以在讨论液相传质等步骤时，也可用电流密度来表示它们的反应速度。

因此，在电化学中实际上已经将电流密度变成反应速度的同义语了。

己知电极反应在25℃时的反应速度为0.1 A/cm2。

根据各单元步骤活化能计算出电子转移步骤速度为 X 10-2mol/m2s，扩散步骤速度为mol/m2s。

试判断该温度下的控制步骤。

若这一控制步骤的活化能降低了12kJ/mol，会不会出现新的控制步骤[解〕因为电极反应速度可用电流密度表示，即J=nFv，所以对电子转移步骤，其反应速度可表示为j电子=nFv电子。