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。真正起作用的仍然是相对于某一参比电极测得的相对电极电势。零电荷电势有一定参考意义。
通过测量电毛细曲线（液态金属电极，求得与最大界面张力所对应的电极电位值）和微分电容法
4.试述电极反应的种类和机理。
主要类型：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
机理：电极反应除简单电子迁移反应外，绝大多数电极反应过程是以多步骤进行的，如伴随电荷迁移过程的吸、脱附反应和化学反应。伴随化学反应的电子迁移反应的机理：CE机理、EC机理、催化机理、ECE机理
5.试述电极过程的基本历程和特点。
历程：1. 物质传递：反应物从溶液本体相传递到电极表面以及产物从电极表面传递到本体溶液。2. 电极/溶液界面的电子传递（异相过程）。3.电荷传递反应前置或后续的化学反应：该反应可能是均相过程也可能是异相过程。4. 吸脱附、电沉积等其他的表面的反应。特点：1.电极是电子的传递介质，电极表面又是“反应地点”2.电极表面上存在双电层和表面电场，可以在一定范围内任意地和连续地改变电极表面的电场强度和方向，因而可以在一定范围内改变电极反应的活化能和反应速率
6. 电化学反应的核心步骤是什么？
电子转移步骤（电化学反应步骤）系指反应物质在电极／溶液界面得
到电子或失去电子，从而还原或氧化成新物质的过程。这一单元步骤包含了化学反应和电荷传递两个内容，是整个电极过程的核心步骤。
7. 物质传递的形式有哪些？
物质传递形式有三种，即扩散（扩散是指在浓度梯度的作用下，带电的或不带电的物种由高浓度区向低浓度区的移动。扩散过程可以分为非稳态扩散和稳态扩散两个阶段。）、电迁移（电解质溶液中的带电粒子（离子）在电场作用下沿着一定的方向移动，这种现象就叫做电迁移。）、对流（流体借助本身的流动携带物质转移的传质方式。分为自然对流和强制对流）。
第二章
一. 基本概念
1.电催化
在电场的作用下，存在于电极表面或溶液中的修饰物（可以是电活性的和非电活性的物种）能促进或抑制在电极上发生的电子转移反应，而电极表面或溶液相中的修饰物本身并不发生变化的一类化学作用。
2.火山型效应
当中间态粒子具有适中的能量（适中的吸附键强度和覆盖度）时，往往具有最高的反应速率，称为“火山型效应”。
二. 问答
1.电催化的主要类型有哪些？各自的特点是什么，彼此有什么区别？
媒介体电催化中媒介体应具备哪些性质？
类型：（1）氧化-还原电催化：催化剂本身发生了氧化还原反应（2）非氧化还原电催化：催化剂本身在催化过程中不发生氧化-还原反应，发生的电催化反应的电势与媒介体式电位有差别。
性质：（1）.一般能稳定吸附或滞留在电极表面。（2）.氧化-还原的式电位与被催化反应发生的式电位相近，且氧化-还原电势与溶液的pH 值无关。（3）.呈现可逆电极反应的动力学特征，且氧化态和还原态均能稳定的存在。（4）.可与被催化的物质之间发生快速的电子传递。（5）.一般要求对氧气惰性或非反应活性。
2.评价电催化性能的方法有哪一些？试选择一种方法说明它是如何评价电催化性能的。
方法：循环伏安法、旋转圆盘（环盘）电极伏安法、计时电势法、稳态极化曲线的测定
eg:通过施加一定的电势（或电流）于催化电极上，然后观测电流（或电势）随时间的变化，直到电流（或电势）不随时间而变化或随时间变化很小时，记录电势-电流的关系曲线。
3.试写出Tafel公式，并说明公式是哪些物理量的定量关系式？公式中常数a的物理意义及影响因素是什么？通过a值，可以将常见电极材料分为几种类型？
Tafel公式表示氢气析出的超电势与电流密度的定量关系。
常数a的物理意义是：电流密度为1A/cm-2时超电势的数值，它与电极材料、电极表面状态、溶液组成及实验温度有关。
分为：低超电势金属、中超电势金属、高超电势金属
4.简述氢气析出的总过程和基本步骤。
总过程：
酸性介质
中性或碱性介质
基本步骤：（1）. 电化学反应步骤：电化学还原产生吸附于电极表面
的氢原子。
酸性介质
中性或碱性介质
（2）.
复合脱附步骤
（3）. 电化学脱附步骤
酸性介质
中性或碱性介质
5.在氧气的电催化还原机理中，如何区分直接四电子和二电子途径？直接四电子途径与二电子反应途径的区别是“液相中没有产生过氧化物中间体”。以“能否生成溶液中的过氧化氢”作为区分直接四电子和二电子途径的依据。
第三章
一. 基本概念
1.化学电源
化学电源又称电池，是一种能将化学能直接转变成电能的装置，它通过化学反应，消耗某种化学物质，输出电能。