近代电化学研究方法论文
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课程名称：近代电化学研究方法
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完成日期：2010 年6 月18日
专业：材料科学与工程
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成绩：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
电化学腐蚀与防护
金属的腐蚀原理有多种，其中电化学腐蚀是最为广泛的一种，一般是金属在介质中组成微观原电池，其中金属作为阳极遭到腐蚀破坏的过程[1]。当不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化。电化学腐蚀反应是一种氧化还原反应[2]，在反应中，金属失去电子而被氧化，其反应过程称为阳极反应过程，反应产物是进入介质中的金属离子或覆盖在金属表面上的金属氧化物；介质中的物质从金属表面获得电子而被还原，其反应过程称为阴极反应过程。
当金属被放置在水溶液中或潮湿的大气电化学腐蚀中[3]，金属表面会形成一种微电池，也称腐蚀电池。阳极上发生氧化反应，使阳极发生溶解，阴极上发生还原反应，腐蚀电池的形成原因主要是由于金属表面吸附了空气中的水分，形成一层水膜，因而使空气中的CO2，SO2，NO2等溶解在这层水膜中，形成电解质溶液，而浸泡在这层溶液中的金属又总是不纯的，如工业用的钢铁，实际上是合金，即除铁之外，还含有石墨、渗碳体(Fe3C)以及其它金属和杂质，它们大多数没有铁活泼。这样形成的腐蚀电池的阳极为铁，而阴极为杂质，又由于铁与杂质紧密接触，使得腐蚀不断进行。
腐蚀介质中的氧[4]是造成金属腐蚀的一个主要原因，氧和金属形成两个电极，金属的电极电位比氧的电极电位低，所以金属作为阳极，遭到腐蚀。钢铁在潮湿的空气中所发生的腐蚀是电化学腐蚀最突出的例子。钢铁在干燥的空气里长时间不易腐蚀，但潮湿的空气中却很快就会腐蚀。这是因为在潮湿的空气里，钢铁的表面吸附了一层薄薄的水膜，这层水膜里含有少量的氢离子与氢氧根离子，还溶解了氧气等气体，结果在钢铁表面形成了一层电解质溶液，它跟钢铁里的铁和少量的碳恰好形成无数微小的原电池。在这些原电池里，铁是负极，碳是正极。铁失去电子而被氧化，所以电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因。在均匀腐蚀时，金属表面上各处进行阳极反应和阴极反应的概率没有显著差别，进行两种反应的表面位置不断地随机变动。
如果金属表面有某些区域主要进行阳极反应，其余表面区域主要进行阴极反应，则称前者为阳极区，后者为阴极区，阳极区和阴极区组成了腐蚀电池，直接造成金属材料破坏的是阳极反应。故常采用外接电源
或用导线将被保护金属与另一块电极电位较低的金属相联接，以使腐蚀发生在电位较低的金属上。例如在接地极设备中钢材是常用的材料，它的腐蚀类型主要是土壤腐蚀，接地极的腐蚀损坏造成的事故时有发生，接地极的土壤腐蚀引起了普遍的重视。土壤具有复杂的多相结构，相比，与其它腐蚀介质具有多相性、不流动性、不均匀性、时间季节性和地域性等诸多特点，并且由于土壤中微生物和有机质等的存在并参与反应，更加剧了土壤腐蚀研究的复杂性。影响接地极土壤腐蚀的因素主要是土壤的孔隙率、含水量、电阻率、酸度等。而电流通过接地材料同样会给接地材料带来严重的腐蚀。目前采用锌作为阳极牺牲材料[5]则是一种很好的简易保护办法，锌的电极电位比铁负，更容易先比铁腐蚀，是一种阳极牺牲材料，而起到保护钢材的目的。
对于锅炉的电化学腐蚀防护[6]则可以采用除氧的方法进行，其原理是根据气体溶解定律（亨利定律），任何气体在水中的溶解度与在汽水界面上的气体分压力及水温发电中产生的腐蚀物有关，温度越高，水蒸汽的分压越高，而其它气体的分压则越低，当水温升高至沸腾时，其它气体的分压为零，则溶解在水中的其它气体也就等于零。热力除氧曾是广泛使用的除氧方式，它的特点是除氧效果好，缺点是设备购置费用大、不好操作、能量消耗大、运行费用高。随着天气冷暖的变化，锅炉负荷变化很大，这就给热力除氧带来很大困难，而化学除氧则不然，它只随给水量的变化调整加药量，操作非常方便。化学药剂除氧是把化学药剂直接加入锅炉本体、给水母管或者热水锅炉的热水管网中。化学药剂主要是传统的亚硫酸钠、联氨及新型的二甲基酮肟、乙醛肟、二乙基羟胺、异抗坏血酸钠等。化学药剂除氧具有装置和操作简单、投资省、除氧效果稳定且可满足深度除氧的要求，特别是新型高效除氧剂的开发和成功使用，克服了传统化学药剂的有毒有害、药剂费用高等缺点，被用户接受和推广应用。
此外还有很多其它的防护措施，只要能消除金属发生腐蚀的条件便可使其得到保护而延长寿命。
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[4]司卫华. 钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀试验[J]. 辽宁教育学院学报, 2002, 19(6): 103-103.
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[6] 刘辉. 几种常见锅炉腐蚀的机理分析及防范[J]. 沿海企业与科技, 2009, (9): 54-55.
电化学原理及其应用(习题及答案)
第六章电化学原理及其应用 一、选择题 1．下列电极反应中，溶液中的pH值升高，其氧化态的氧化性减小的是(C) A. Br2+2e = 2Br－ B. Cl2+2e=2Cl— C. MnO4—+5e+8H+=2Mn2++4H2O D. Zn2++2e=Zn 2．已知H2O2在酸性介质中的电势图为O2 0.67V H2O2 1.77V H2O，在碱性介质中的电势图为O2-0.08V H2O2 0.87V H2O，说明H2O2的歧化反应（C） A.只在酸性介质中发生 B.只在碱性介质中发生 C.无论在酸、碱性介质中都发生Ｄ.与反应方程式的书写有关 3．与下列原电池电动势无关的因素是Zn |Zn2+‖H+，H2 | Pt （B） A. Zn2+的浓度 B. Zn电极板的面积 C.H+的浓度 D.温度 4．298K时，已知Eθ（Fe3+/Fe）=0.771V，Eθ（Sn4+/Sn2+）=0.150V，则反应2Fe2++Sn4+=2Fe3++Sn2+的△r G mθ为（D）kJ/mol。 A. －268.7 B. －177.8 C. －119.9 D. 119.9 5．判断在酸性溶液中下列等浓度的离子哪些能共存（D） A Sn2+和Hg2+ B. SO32—和MnO4— C. Sn4+和Fe D. Fe2+和Sn4+ 已知Eθ(Hg2+/Hg)=0.851V，Eθ(Sn4+/Sn2+)=0.15V ，Eθ(MnO4—/Mn2+)=1.49V Eθ(SO42—/H2SO3)=1.29V ，Eθ(Fe2+/Fe)= —0.44V 6．已知下列反应在标准状态下逆向自发进行 Sn4++Cu = Sn2++Cu2+ Eθ(Cu2+/Cu)=(1) , Eθ(Sn4+/Sn2+)=(2) 则有（C） A. (1) = (2) B. (1)＜(2) C. (1)＞(2) D. 都不对 二、填空题 1．将下列方程式配平 3PbO2 + 2 Cr3+ + ____H2O___ ＝1Cr2O72—+ 3Pb2+ + __2H+___ (酸性介质) 2MnO2 + 3 H2O2 +__2OH-___ ＝2MnO4—+ ___4H2O______ （碱性介质）2．现有三种氧化剂Cr2O72—，H2O2，Fe3+，若要使Cl—、Br—、I—混合溶液中的I—氧化为I2，而Br-和Cl-都不发生变化，选用Fe3+最合适。(EθCl2/Cl-=1.36V, EθBr2/Br-=1.065V, EθI2/I-=0.535V) 3．把氧化还原反应Fe2++Ag+=Fe3++Ag设计为原电池，则正极反应为Ag++ e = Ag，负极反应为Fe3++e= Fe2+ ，原电池符号为Pt︱Fe3+(c1),Fe2+(c2)‖Ag+(c3)︱Ag。 4．在Ｍn++n e＝M(s)电极反应中，当加入Ｍn+的沉淀剂时，可使其电极电势值降低，如增加Ｍ的量，则电极电势不变 5．已知EθAg+/Ag=0.800V, K sp=1.6×10—10则Eθ（AgCl/Ag）= 0.222V。 6．已知电极反应Cu2++2e=Cu的Eo为0.347Ｖ,则电极反应2Cu - 4e =2Cu2+的Eθ值为0.347V 。7．用氧化数法配平下列氧化还原反应。 （1）K2Cr2O7＋H2S＋H2SO4K2SO4＋Cr2(SO4)3＋S＋H2O K2Cr2O7＋3H2S＋4H2SO4 =K2SO4＋Cr2(SO4)3＋3S＋7H2O
电化学研究方法总结及案例
电化学研究方法总结及案例\
目录1. 交流阻抗法 1.1 交流阻抗法概述 1.2电化学极化下的交流阻抗 1.3 浓差极化下的交流阻抗 1.4复杂体系的交流阻抗 2. 电化学暂态测试方法 2.1 电化学暂态测试方法概述 2.2 电化学极化下的恒电流暂态方法 2.3 浓差极化下的恒电流暂态方法 2.4 电化学极化下的恒电位暂态方法 2.5 浓差极化下的恒电位暂态方法 2.6动电位扫描法 3.原位（in situ）电化学研究方法 4.案例 参考文献
1.交流阻抗法 1.1 交流阻抗法概述 交流阻抗法是指小幅度对称正弦波交流阻抗法。就是控制电极交流电位（或控制电极的交流电流）按小幅度（一般小于10毫伏）正弦波规律变化，然后测量电极的交流阻抗，进而计算电极的电化学参数。由于使用小幅度对称交流电对电极极化，当频率足够高时，以致每半周期所持续的时间很短，不致引起严重的浓差极化及表面状态变化。而且在电极上交替地出现阳极过程的阴极过程，即使测量讯号长时间作用于电解池，也不会导致极化现阶段象的积累性发展。因此这种方法具有暂态法的某些特点，常称为“暂稳态法”。“暂态”是指每半周期内有暂态过程的特点，“稳态”是指电极过程老是进行稳定的周期性的变化。 交流阻抗法适于研究快速电极过程，双电层结构及吸附等，在金属腐蚀和电结晶等电化学研究中也得到广泛应用。研究电化学体系的阻抗图谱,获得电极反应体系的控制步骤和动力学参数、反应机理以及各因素的影响规律，方法有两种： 1)等效电路方法 理论：建立各种典型电化学体系在不同控制步骤下的等效电路，理论推导出其阻抗图谱。 测试方法：由阻抗图谱对照理论画出对应的等效电路。 优缺点：此法直观,但一个等效电路可能对应不止1个等效电路。 2）数据模型方法 理论：建立各种典型电化学体系在不同控制步骤下的理论数据模型，理论计算出其阻抗图谱。 测试方法：由阻抗图谱对照理论获得数据模型。 优缺点：此法准确，但实际电化学体系复杂模型难以建立，正在发展中。 阻抗、导纳与复数平面图 1）阻抗:Z= E / I 而如正弦交流电压E = Emsinωt 等，E 、I 、 Z 均为角频率ω (=2πf )或频率 f 的函数。 2) 导纳:Y Y=1/Z 3) 阻抗的矢量表示与复数平面图 Z 可以表示为实—虚平面的矢量: Z = A + jB Z 可由模数 Z 和相角φ来定义: φ φ sin cos Z B Z A == 2 2B A Z += A B tg = φ 阻抗谱：阻抗随交流信号角频率或频率的变化关系
催化化学与研究方法
催化化学和研究方法 教学大纲 一、教学大纲(含章节目录)： 第一部分现代他化研究方法 前言:催化研究概述 第一童催化剂的宏观物性测定 1.1吸附与物理吸附 1.1.1固气表面上的吸附 1.1.2物理吸附的理论模型 1.2催化剂的宏观物性测定 1.2.1表面积 1.2.2孔容积(pore volume)和孑L?径分布(pore size distribution) 123颗粒度测定 1.2.4密度测定 1.2.5催化剂机械强度的测定 第二童分析电子显微镜方法 2」透射电子显微镜简介 2.2电子衍射W成像 2.3扫描透射电子显微镜(STEM) 2.4分析电子显微镜 2.5电子显微镜中样品的辐射损伤 2.6电子显微镜在多相催化中的应用 2.7新型透射电镜 2.8透射电子显微镜的局限性及应注意的事项 2.9结束语 第三童热分析方法 3」热分析的分类 3.2几种常用的热分析技术 3.3热分析动力学简介 3.4热分析在催化硏究中的应用
3.5热分析联用技术 3.6热分析实验技巧 3.7结束语 第四童X射线衍射分析 4」XRD的基本概念与基本原理 4.2XRD在催化材料研究中的应用第五章化学吸附W程升温技术 5」化学吸附的基本原理 5.2化学吸附的三种模型的吸附等温式 5.3动态分析方法理论（TPD、TPR、TPO、TPSR） 5.4TPD技术在表面酸碱性和氧化还原性能研究中的应用 5.5TPR、TPO技术在催化剂氧化还原性能研究中的应用 5.6TPSR技术在催化剂机理研究中的应用 第六童拉曼光谱方法 6.1拉曼光谱原理简述 6.2拉曼光谱实验技术的发展 6.3拉曼光谱在催化硏究领域中的应用6.4最新进展 6.5展望 第七章红外光谱方法 7」红外光谱的基本原理和获取原位红外光谱的方法 7.2吸附分子的特征和它的红外光谱诠释 7.3红外光谱应用于金属催化剂表征 7.4红外光谱方法应用于氧化物、分子筛催化剂的硏究 7.5加氢精制催化剂活性相和助剂作用研究 7.6原位红外光谱应用于反应机理的研究 7.7红外合频技术用催化剂表征研究 第八章核磁共振方法 &1固体高分辨核磁共振技术:MAS和CP/MAS NMR 8.2分子筛结构的MAS NMR研究 8.3固体NMR在催化剂酸性研究中的应用 8.4催化剂表面吸附分子的NMR研究 8.5分子筛和分子筛催化反应的原位MAS NMR研究 8.6MAS NMR技术研究结炭引起的分子筛失活 8.7结束语
电化学基础原理及应用
电化学基础原理及应用 电化学是研究化学能与电能相互转化的装置、过程和效率的科学，它的应用十分广泛，在分析、合成等领域应用很广，由此形成的工业也很多，如电解、电镀、电冶金、电池制造等。因此本课题有利于学生了解电化学反应所遵循的规律，知道电化学知识在生产、生活和科学研究中的作用。同时，通过设计一些有趣的实验和科学探究活动，可以激发和培养学生探索化学反应原理的兴趣，树立学习和研究化学的志向。 电化学是高考命题的热点之一。电化学中的电路、电量等与物理学联系紧密，既可以综合学科内知识，又可以与生产、生活、新科技、新技术等相联系，是不容忽视的知识点。预计在今后的高考中，对该部分内容的考查仍会保持目前东风热度。在题型上应以传统题型为主，其中原电池的工作原理、电解产物的判断与相关计算、电极反应式及电池反应方程式的书写、离子的转移方向、溶液pH的变化仍会是高考的热点。 本课题共包括原电池、化学电源、电解池、金属的电化学腐蚀与防护四部分内容。 计划课时安排： 原电池2课时 化学电源2课时 电解池2课时 金属的电化学腐蚀与防护2课时 电化学原理综合应用2课时
Zn 专题一 原电池 【课标要求】 体验化学能与电能相互转化的探究过程,认识原电池，掌握原电池的 工作原理。 【学习重点】 1.初步认识原电池概念、原理、组成及应用； 2. 了解原电池的工作原理，探究组成原电池的条件，会写电极反应 式和电池反应方程式 【学习难点】 通过对原电池实验的研究，从电子转移角度理解化学能向电能转化 的本质，以及这种转化的综合利用价值。 再现历史：1799年意大利物理学家——伏打 如右图所示，组成的原电池： 问题：①. 锌片和铜片分别插入稀硫酸中有什么现象发生？ ②. 锌片和铜片连接在一起插入稀硫酸，现象又怎样？ ③. 锌片的质量有无变化？溶液中C(H +)如何变化？ ④. 锌片和铜片上变化的反应式怎样书写？ ⑤. 电子流向如何？ 〖思考与交流〗 当电解质溶液为CuSO 4溶液时： Zn 电极是____极，其 电极反应为____________ _，该反应是________反应；Cu 电极是____
现代电化学研究方法
第二篇 Techniques Used for The Study of Structure and Dynamics of Elecrode/Solution Interface In Situ methods: 1. Transmission Through Optically Transparent Electrodes; 2. Ultraviolet-Visible Reflectance Spectroscopy; Ellipsometry as a spectroscopic tool; 3. Infrared Vibrational Reflectance Spectroscopy; 4. Raman Vibrational Spectroscopy; 5. Photoelectrochemistry or Photocurrent Spectroscopy; Acoustoelectrochemical methods (Photoacoustic Spectroscopy; 6. Ultrasonic Vibration Potentials); 7. Electron Spin Resonance (ESR); 8. M?ssbauer Spectroscopy; 9. Scanning Probe Microscope (SPM) e.g. Scanning Tunneling Spectroscope (STM), Atomic Force Microscope (AFM); 10. EXAFS, X-ray diffraction (X-ray Spectroscopy); 11. Nonlinear Optical Techniques (SHG, SFG, SEHRS); 12. Neutron Diffraction 13. EQCM;
现代催化研究方法考试题目
实践题目： 每个同学独立完成催化剂制备与相应催化反应，期间除实验操作和仪器使用要注意外，也应精读1-2篇该方向文献与自己的实验过程互相参照。 理论题目： 1、从物料衡算（质量平衡）出发，举具体催化反应实例解释转化率、选择性、产率、TOF、生成速率、空时收率。例证中应简单描述反应如何实现、产物如何分析、催化剂的具体组成物性数据及最终的转化率等系列数据如何计算。 *可独立查阅文献书籍，也可结合自己的实践题目，举不同例子解释不同名词亦可。课件ppt 上例子不在举例范围之内。 2、列举吸附过程中10个以上的术语并解释其概念，要求尽量涵盖自己对吸附的完整认识。 3、简述常规催化剂制备方法。 4、解释碳正离子机理、多位理论、还原-氧化机理。 5、气固相催化反应中如何进行宏观动力学研究。 6、归类总结利用物理吸附方法测定催化剂表面积、孔容及孔径分布的模型方法。 7、描述三种以上的固体表面酸碱性测试的常规方法、基本原理。 8、举例说明程序升温方法中对峰位置、峰形状的影响因素。 9、以实例说明三种以上粉末XRD技术在多相催化研究中的应用。 10、任选下列催化剂表征分析方法之一，简述其原理及应用。 XANES&EXAFS、ESR、MASNMR
答：1.转化率、选择性、产率 银催化剂上乙烯氧化生成环氧乙烷。进入反应器的气体组成在：C 2H 4 15%，O 2 7%，CO 2 10%，Ar 12%。其余为N 2，出反应器气体中含C 2H 4 13.1%, O 24.8%。计算乙烷的转化 率、环氧乙烷的产率及选择性。 O H C O H C 422422 1→+ O H CO O H C 22242223+→+ 以100mol 进料为基准，α及β分别表示环氧乙烷和CO 2的生成量，mol 。 C 2H 4 O 2 CO 2Ar N 2 C 2H 4O H 2O 总 进 15% 7% 10% 12% 66% 0 100 出215β α--βα2 327--β+10 12 66αβ2100α- ???????=---=---%8.42 /1002327%1.132/1002/15αβααβα????==989.0504.1βα X A =13.3% %03.1015==α Y %4.752 989.0504.1504.1=+= S TOF 、生成速率、时空收率 氧化铝负载Pt 催化剂催化CO 转化为HCOH 。Pt 的负载量为1%，分散度 30%，催化剂用量0.1g ，催化剂的体积为v ，20 min 内的CO 转化率为8%，CO 气体初始浓度为1%，气体总流量为50 ml/min 。 20分钟内转化的CO 量为50?20?8% (ml)，则HCOH 生成速率为 50·20·8%22.4mol/min HCOH 的时空收率为50·20·8% v ·22.4 Pt 的总量为0.1g ?1%/197，TOF 要求的是单位活性组分，也即起作用的Pt 的量（表面Pt 原子数目），这个数值的获得就需要用到分散度。即：0.1g ?1%?30%/197。
2015电化学测量习题集
下载可编辑 .专业.整理. 2015《电化学测量》习题集 第一章 知识点 1．稳态极化测量系统主要由那几部分组成？ 略 2．线性极化法的基本公式 （也叫Stern 公式） ()P A K A K corr R b b b b i 13.2?+= 3．利用塔菲尔关系测定电极过程动力学参数的前提条件是强极化区和浓差极化可忽略。 4．极化阻力方程式中，极化阻力()corr P E dI dE R ?=/。 现性极化方程式中，极化阻力I E R P ??=/或corr c a c a i b b b b 1)(33.2?+。 5．极化阻力P R 的测量方式： 所有测定反应电阻r R 的方法都可用来测定p R 。稳态法和暂态法，控制电流法和控制电位法。 6．从波形上可分为直流法、阶跃法、方波法、线性扫描法和交流阻抗法。7．腐蚀金属电极的动力学方程： ]303.2exp 303.2[exp c a corr b E b E I I ?--?= 的适应条件是活化极化控制和强极化区或n /100≥η。 8．鲁金毛细管的作用是消除溶液的欧姆电位降,其管口直径通常为0.25~1毫米,要求毛细管管口距电极表面的距离是两倍的直径。 9．一般情况下，电化学测量中，要求恒电位仪对电位的控制精度为毫伏级，频响时间为微妙级，零点漂移为正负0.2毫伏。 10．盐桥的作用是减小液界电位和减少溶液的相互污染（导通回路），在中性水溶液中最常用的盐桥介质是饱和氯化钾溶液与琼脂。 11．恒电位仪的性能要求参比电极的输入阻抗大于109，以便使通过参比电极的电流趋近于零。
下载可编辑 .专业.整理. 12．写出下列有机溶剂的英文简称：甲醇MeOH ，乙腈AN ，碳酸丙烯酯PC 。 13．下列有机溶剂的英文简称：DMSO （二甲亚砜），DMF （N ，N 二甲基甲酰胺），NMP （N 甲基吡咯烷酮）。 14．物质传输的类型有：对流，扩散和电迁移。 15．去除溶液中溶解氧的方法是通氮气、或氩气；真空减压。 16．极化曲线在自腐蚀电位附近真正呈直线的条件是： 0/22=dE I d 。 17．扩散和对流的定量处理方式滴汞电极, 旋转圆盘电极, 循环伏安法。 18．处理电化学平衡体系的一个最基本、最重要的方程式： Nernst 方程 或 R c C C nF RT E E log 203030+= 19． )])1(exp()exp([0ηαηαRT nF RT nF i i -+--= 无浓差极化 20．纯水的电导率5.49×10-8S.cm -1 21．三电极是指：工作电极，辅助电极或对电极，参比电极。 22．仪器输出的电信号加到工作电极和对电极上，被研究的物质在工作电极上发生电化学反应。辅助电极与工作电极连成通路，且发生的反应与工作电极相反，反应的电流通过工作电极和对电极。 23．参比电极用于稳定工作电极的电位并确定电流-电势曲线中的峰电位、半波电位等。 24．交换电流密度（0 i ）表示在过电位为0的理论电位下的反应速度。 25．氢过电位小的Pt 和Pd 上氢气容易产生。 26．氢过电位大的Pb 和Hg 上氢气不容易产生。 27．利用极化曲线测量系统确定材料的腐蚀速度时，可将极化曲线分为强极化，弱极化，线性极化三段。 28．电位窗口的大小主要由溶剂的分解电位以及所添加的支持电解质的分解电位等决定。 29．Hg 电极因为氢过电位非常大，电位窗口几乎移向阴极一侧，由于在阳极一侧Hg 容易发生溶解，因此与pH 值无关，电位窗口的上限在0.1V(vS.SCE)左右。 30．写出溶剂（C 2H 5）4NClO 4的英文缩写TEAP 。 31．写出溶剂(n-Bu)4NClO 4的英文缩写TBAP 。
电化学原理及其应用(习题及答案)
电化学原理及其应用 (习题及答案) https://www.360docs.net/doc/d79692728.html,work Information Technology Company.2020YEAR
第六章电化学原理及其应用 一、选择题 1．下列电极反应中，溶液中的pH值升高，其氧化态的氧化性减小的是( C ) A. Br2+2e = 2Br－ B. Cl2+2e=2Cl— C. MnO4—+5e+8H+=2Mn2++4H2O D. Zn2++2e=Zn 2．已知H2O2在酸性介质中的电势图为 O2 0.67V H2O2 1.77V H2O，在碱性介质中的电势图为O2-0.08V H2O2 0.87V H2O，说明H2O2的歧化反应（C） A.只在酸性介质中发生 B.只在碱性介质中发生 C.无论在酸、碱性介质中都发生Ｄ.与反应方程式的书写有关 3．与下列原电池电动势无关的因素是 Zn | Zn2+‖H+，H2 | Pt （B） A. Zn2+的浓度 B. Zn电极板的面积 C.H+的浓度 D.温度 4．298K时，已知Eθ（Fe3+/Fe）=0.771V，Eθ（Sn4+/Sn2+）=0.150V，则反应 2Fe2++Sn4+=2Fe3++Sn2+的△r G mθ为（D）kJ/mol。 A. －268.7 B. －177.8 C. －119.9 D. 119.9 5．判断在酸性溶液中下列等浓度的离子哪些能共存（D） A Sn2+和Hg2+ B. SO32—和MnO4— C. Sn4+和Fe D. Fe2+和Sn4+ 已知Eθ(Hg2+/Hg)=0.851V，Eθ(Sn4+/Sn2+)=0.15V ，Eθ(MnO4—/Mn2+)=1.49V Eθ(SO42—/H2SO3)=1.29V ，Eθ(Fe2+/Fe)= —0.44V 6．已知下列反应在标准状态下逆向自发进行 Sn4++Cu = Sn2++Cu2+
电化学原理及其应用
第4章电化学原理及应用 5课时 教学目标及基本要求 1. 明确原电池及相关的概念。了解电极的分类，了解电极电势的概念。 2. 能用能斯特方程式进行有关计算。能应用电极电势的数据判断氧化剂、还原剂的相对强弱及氧化还原反应自发进行的方向和程度。 3. 了解摩尔吉布斯自由能变与原电池电动势，标准摩尔吉布斯自由能变与氧化还原反应平衡常数的关系。 4. 了解电解、电镀、电抛光的基本原理，了解它们在工程上的应用。了解金属腐蚀及防护原理。 教学重点 1. 原电池符号的书写 2. 影响电极电势的因素 3. 电极电势与吉布斯的关系 4. 电极电势的应用 教学难点 1. 电极类型 2. 能斯特方程及相关计算 3. 应用电极电势判断氧化剂、还原剂的相对强弱 本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题 本章采用多媒体结合板书的方式进行教学。 在教学过程中注意 1. 原电池的设计 2. 浓度、酸度对电极电势的影响 3. 电极电势的应用 主要教学内容 4.1 原电池（Electrochemical cell） 任何自发进行的氧化还原(oxidation-reduction) 反应，只要设计适当，都可以设计成原电池
用以产生电流。 4.1.1 原电池的结构与工作原理 Zn(s)+Cu2+(aq)=Zn2+(aq)+Cu(s) 负极Zn(s) → Zn2+(aq)+2e-(Oxidation) 正极Cu2+(aq)+2e-→ Cu(s) (Reduction) 总反应：Zn(s)+ Cu2+(aq) → Zn2+(aq)+ Cu(s) 原电池的符号（图式）(cell diagram) 表示: 如铜- 锌原电池, : Zn ∣ZnSO4(c1) ┊┊CuSO4(c2) ∣Cu 规定：(1) 负极(anode) 在左边，正极(Cathode) 在右边，按实际顺序从左至右依次排列出各个相的组成及相态; (2) 用单实竖线表示相界面, 用双虚竖线表示盐桥; (3) 溶液注明浓度，气体注明分压; (4) 若溶液中含有两种离子参加电极反应, 可用逗号隔开，并加上惰性电极. 4.1.2 电极类型 按氧化态、还原态物质的状态分类： 第一类电极：元素与含有这种元素离子的溶液一起构成的电极。 (1) 金属──金属离子电极： Zn2+| Zn ；Cu2+| Cu ；Ni2+| Ni (2) 气体——离子电极： H+ |H2(g) | Pt 2H+ + 2e-＝H2(g) Cl-| Cl2(g) | PtCl2(g) + 2e-＝2Cl- 第二类电极： (1) 金属──金属难溶盐电极： 甘汞电极：Cl-|Hg2Cl2(s)| Hg Hg2Cl2(s) + 2e-＝2 Hg (s) + 2 Cl- 银－氯化银电极：Cl-| AgCl(s) | Ag AgCl(s) + e-＝Ag (s) + Cl- (2) 金属──难溶金属氧化物电极： 锑—氧化锑电极：H+ ,H2O(g) | Sb2O2(s) |Sb Sb2O2(s) + 6 H+ + 6 e-＝2Sb +3H2O(g) 第三类电极: 氧化还原电极： MnO4-，Mn2+| Pt 2 MnO4-+ 16H+ + 10e-→ 2Mn2++8H2O 4.2 电极电势
电化学测量方法 PDF
电化学测量方法 PDF 一、电化学测量方法的分类 ??第一类电化学热力学性质的测量方法 ??第二类单纯依靠电极电势、极化电流的的控制和测量进行动力学性质的测量。 ??第三类在电极电势、极化电流的控制和测量的同时引入光谱波谱技术、扫描探针显微技术的体系电化学性质测量方法二、电化学测量的基本原则要进行电化学测量研究某一个基本过程就必须控制实验条件突出主要矛盾使该过程在电极总过程中占据主导地位降低或消除其他基本过程的影响通过研究总的电极过程研究这一基本过程。三、电化学测量的主要步骤 ??1、实验条件的控制 ??2、实验结果的测 量 ??3、实验结果的解析四、电化学测量的基本知识 ??1、电极电势的测量和控制 ??2、电流的测量和控制 ??3、电化学测量的基本元件介绍 1、电极电势的测量 ?当用电势差计接在研究电极和参比电极之间时测量电路中没有电流流过此时测得的研究电极电势VV开E但是使用电压表作为测量仪器电路中不可能完全没有电压VV开i测R池 i测R仪器? E所以对测量和控制电极电势的仪器有一系列的要求。 ?要求测量仪器有足够高的输入阻抗以保障测量电路中的电流足够小使得电池的开路电压绝大部分都分配在仪器上同时测量电路中的电流小还不会导致被测电池发生极化干扰研究电极的电极电势和参比电极的稳定性。 ?要求仪器有适当的精度、量程一般要求能准确测量或控制到1mV。 ?对暂态测量要求仪器有足够快的响应速度具体测量时对上述指标的要求并不相同也各有侧重需要具体问题具体分析。 2、电流的测量和控制极化电流的测量和控制主要包括两种不同的方式 ?在极化回路中串联电流表适当选择电流表的量程和精度测量电流。这种方式适用于稳态体系的间断测量不适合进行快速、连续的测量 ?使用电流取样电阻或电流-电压转换电路将极化电流信号转变成电压信号然后使用测量、控制电压的仪器进行测量或控制。这种方法适用于极化电流的快速、连续、自动的测量和控制。 ?另外还可能对
现代材料研究方法考试题
2011-2012学年秋季 中国农业大学硕士研究生 《现代材料研究方法》课程期终考试题 一、名词解释（每小题5分，共20分） 1. 数值孔径(NA) 数值孔径（NA）是物镜前透镜与被检物体之间介质的折射率（n）和半孔径角（α）的正弦之乘积。即：NA= nsinα。 2.球面像差 球面相差是由于电磁透镜的近轴区磁场和远轴区磁场对电子束的折射能力不同导致的。 3.二次电子及二次电子像 在电子束与样品物质发生作用时，非弹性散射使原子核外的电子可能获得高于其电离的能量，挣脱原子核的束缚，变成了自由电子，那些在样品表层，且能量高于材料逸出功的自由电子可能从样品表面逸出，成为真空中的自由电子，称之为二次电子。 在扫描电子显微镜中，二次电子对样品所形成的像成为二次电子像。 4．特征X射线谱 特征X射线谱是特征X射线的强度与波长的关系曲线。 二、分析题（每小题8分，共40分） 1．从布拉格方程出发，讨论X射线衍射的主要实验方法。 （1）衍射条件分析 由布拉格方程2dsinθ=λ得: λ≤2d 因此，当晶面间距一定是，入射线的波长必小于或等于晶面间距的两倍才能发生衍射现象；当入射波长一定时，并非晶体中的所有晶面通过改变入射方向都能满足衍射条件，只有那些晶面间距大于或等于入射波长之半的晶面才可能发生衍射。 （2)选择反射 由布拉格方程可知，当入射波长为单色，即λ为一常数时，晶面间距相同的晶面衍射时必对应着相同的掠射角θ。随着晶面晶面间距的增加，θ应减小。 （3）衍射方向与晶体结构 由布拉格方程2dsinθ=λ得sinθ=λ/2d,两边平方：sin2θ=λ2/4d2，不同的晶系1/d2的表达方式不同。 2. 简要阐述物相分析的含义和主要的分析手段。 物相分析是指利用衍射分析的方法探测晶格类型和晶胞常数，确定物质的相结构。
现代化学的发展史
现代化学的发展史 伴随着人类对生活物质需求的日益增加，以科学技术的迅猛发展，极大地推动了化学学科自身的发展。化学实践为人类创造了丰富的物质。使得化学在现代步入了科学相互渗透时期。近代化学到现代化学的飞跃，主要归功于19世纪的道尔顿原子论、门捷列夫元素周期律等在原子层次上认识和研究化学，进步到20世纪在分子层次上认识和研究化学。现代化学在物理学、生物学、医学等很多领域中起了非常重要的作用。人类的粮食、能源、医药、交通等更好的体现了当代化学的基本意义。蛋白质、核酸、糖等生命物质的研究，纳米科学、组合化学等更是贯穿了整个世纪。 当代化学在物理学中的发展 X射线、放射性及电子的发现为化学在20世纪的重大进展创造了有利条件。 ◆ X射线的发现 1643年意大利的托里拆利发现了气压和真空，人们把真空和电联系在一起研究。放电管抽空再充入各种不同的气体时，放电管的阴极会发现射线，这种“阴极射线”能使几种荧光盐发光，还能使照相底片变黑。可是谁也不知道这是什么原因。直到1895年，德国去理学家意外的发现由阴极射线打到玻璃管壁上产生的奇怪射线，经过不断的研究与实验，最后将这种射线命名为X射线。 ◆放射性的发现 继X射线被伦琴发现后，贝克勒尔对其产生了怀疑，他猜想这可能是一种新的辐射，于是研究开始研究铀盐。研究中指出，铀盐中的铀具有放射性，他认为铀放射发出的荧光只是一种现象。直到居里夫人和卢瑟福分别对放射性射线的穿透和电离效应做定量研究，得到重要结果。当时的科学界正为X射线的发现所激动。贝克勒尔的发现鲜为人知。直到1898年，居里夫人报告了放射性元素钋的发现，放射性在科学界又引起了一阵波动。1902年，居里夫人又发现了镭，更加证实了物质的放射性。 ◆电子的发现 1871年，英国物理学家瓦尔利从阴极射线在磁场中受到偏转的事实，提出这一射线是由带负电的物质微粒组成的设想。1890年，英国物理学家汤姆生开始系统性的研究阴极射线，证明此射线是带负电粒子说，断定负电独立成分。这一非常重要的结论使得原子不可分的传统观念彻底破灭了。后来物理学家斯通尼将此粒子称为电子。 现代量子化学的形成
电化学测量方法
电化学测量方法 学院：化学与生物工程学院专业：应用化学 班级：应化0901 学号：200967090125 姓名：宁波
电化学测量方法 概述：电极电势、通过电极的电流是表征总的、复杂的微观电极过程特点的宏观物理量。电化学测量的主要任务是通过测量包含电极过程各种动力学信息的电势、电流两个物理量，研究它们在各种极化信号激励下的变化关系，从而研究电极过程的各个基本过程。 Summary：Electrode potential, the current passing through the electrodes is the characterization of the total, complex micro electrode process macroscopical physics quantity. Electrochemical measurement of the main task is through the electrode process kinetics of various measurements contain information potential, current two physical quantities, study them in various polarization signals under the excitation of changes, thus studying electrode process of all the basic process. 测量方法分类：基于电化学的测量规律、按照对应出现的时间顺序，电化学测量大致可以分为三类。第一类是电化学热力学性质的测量方法，基于Nernst方程、电势-pH图、法拉第定律等热力学规律；第二类是依靠单纯电极电势、极化电流的控制和测量进行的动力学性质的测量方法，研究电极过程的反应机理，测定过程的动力学参数；第三类是在电极电势、极化电流的控制和测量的同时，结合光谱波谱技术、扫描探针显微技术，引入光学信号等其他参量的测量，研究体系电化学性质的测量方法。 电极的四个基本过程： 1）电荷传递过程（charge transfer process）：电化学步骤。2）扩散传质过程（diffusion process）：主要是指反应物和产物在电极界面静止液层中的扩散过程。
高考化学复习专题：电化学原理及其应用(含答案)
专题三电化学原理及其应用 命题规律 电化学内容是高考试卷中的常客，对原电池和电解池的考查往往以选择题的形式考查两电极反应式的书写、两电极附近溶液性质的变化、电子的转移或电流方向的判断等。在第Ⅱ卷中会以应用性和综合性进行命题，如与生产生活(如金属的腐蚀和防护等)相联系，与无机推断、实验及化学计算等学科内知识综合，尤其特别注意燃料电池和新型电池的正、负极材料分析和电极反应式的书写。题型新颖，但不偏不怪，只要注意基础知识的落实，以及能力的训练便可以从容应对。 考点研析 考点一原电池原理及应用 1．(2009·福建理综，11改编)控制合适的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是 ( ) A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原 C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态 D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极 试回答： (1)乙池中若换为Fe电极和FeCl2溶液，则原电池是怎样工作的？ (2)电流计读数为零后，若在乙中溶入KI固体，则原电池反应能继续发生吗？若向甲中加入固体Fe呢？
2．(2010·安徽理综，11)某固体酸燃料电池以CsHSO 4固体为电解质传递H ＋ ，其基本结构见下图，电池总反应可表示为：2H 2＋O 2===2H 2O ，下列有关说法正确的是 ( ) A ．电子通过外电路从b 极流向a 极 B ．b 极上的电极反应式为：O 2＋2H 2O ＋4e － ===4OH － C ．每转移0.1 mol 电子，消耗1.12 L 的H 2 D ．H ＋ 由a 极通过固体酸电解质传递到b 极 3．(2010·广东理综，23改编)铜锌原电池(如下图)工作时，下列叙述正确的是 ( ) A ．正极反应为：Zn －2e － ===Zn 2＋ B ．电池反应为：Zn ＋Cu 2＋ ===Zn 2＋ ＋Cu C ．在外电路中，电子从正极流向负极 D ．盐桥中的K ＋ 移向ZnSO 4溶液 考点二 电解原理及其应用 4．(2009·安徽理综，12)Cu 2O 是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的一制取Cu 2O 的电解池示意图如下，电解总反应为：2Cu ＋H 2O=====通电 Cu 2O ＋H 2↑。下列说法正确的是( ) A ．石墨电极上产生氢气 B ．铜电极发生还原反应 C ．铜电极接直流电源的负极 D ．当有0.1 mol 电子转移时，有0.1 mol Cu 2O 生成 5．以惰性电极电解CuSO 4溶液。一段时间后取出电极，加入9.8 g Cu(OH)2后溶液与电解前相同，则电解时电路中流过的电子为 ( ) A ．0.1 mol B ．0.2 mol C ．0.3 mol D ．0.4 mol
现代化学研究进展
常州大学 现代化学研究进展结业报告 题目：金属酶—锌酶的研究进展 姓名：唐李志鹏 专业：有机化学 生物体系中含有许多种金属离子，如Fe3+、Cu2+、Zn2+、Mn2+、Ca2+、Na+等。不同的金属离子在生物体系中的存在方式是不同的，其中有些金属离子与某
些特定的生物分子有固定或相对固定的结合，只有结合在一起才能发挥特定的功能，如金属酶和金属蛋白中的金属离子就是如此。金属酶就是必需有金属离子参与才有活性的酶，也就是有金属离子的酶，它们在各种重要的生化过程中完成者专一的生化功能，金属酶实际上是一种生物催化剂，它们使得生物体内一系列复杂的化学反应能够在常温常压中性介质条件下顺利地完成。金属酶的种类很多，以含锌、铁、铜的酶最多。 在生物体内锌离子的含量仅次于铁，在微量元素中位居第二。锌离子具有如下的特性：良好的Lewis酸性；本身没有氧化还原活性（d10电子结构）；良好的溶解性；毒性低等。因此，锌在生物体内的分布和活动范围都很广，目前已经知道的氧化还原酶、转移酶、水解酶、异构化酶、裂解酶和连接酶中均发现含锌的酶存在。在这些金属酶中，锌一般都位于其活性中心，但是有的直接参与酶的催化反应，有的则不直接参与，而是起到稳定结构等其他作用。在生理条件下，Zn2+不会被氧化或还原，能在生物介质中始终保持二价离子态。与其他金属离子相比，Zn2+的毒性非常低，并且生物体对Zn2+摄入、排出与体内分配的调节机制非常有效，很少出现锌中毒现象。由于锌具有独特的优越性，因此广泛地参与了蛋白质、酶、核酸、糖类、脂类的代谢与基因转录的调控等最基本、最重要的生化过程。如下图是常见的几种锌酶，其中研究最多的是碳酸酐酶，羧肽酶，碱性磷酸酯酶等。
电化学测量原理及方法
第三部分 电化学测量 第一章 电化学测量的基本知识 1、学习电化学测量的基本方法如下： 对”未知”施加扰动信号 得到相应信号 判断分析得”已知” 扰动信号：是测量条件的选择与控制；响应信号：是试验结果； 分析判断：是试验结果的分析和解释 2、三电极与两回路 a 、三电极与两回路的实测图： 三电极与两回路的原理图： b 、两回路 ① 极化回路（串联电路）由：极化电源、WE 、CE 、可变电阻以及电流表等组成。 功能：调节或控制流经WE 的电流；目的：实现极化电流的变化与测量 ② 测量回路（并联电路）由：控制与测量电位的仪器、WE 、RE 、盐桥等组成。功能：实现控制或测量极化的变化；目的：测量WE 通电时的变化情况 c 、三电极的优点 研 WE 辅助CE 通 回为了记录通电后WE 电位变化，需RE 极化电源经典恒流法测量电路
① 可以同时测量极化电流和极化电位； ② 三电极两回路具有足够的测量精度。 d 、两类溶液体系 ① 被测体系：研究电极所处的溶液体系。 ② 测量体系：参比电极所处的溶液体系。 3、三电极体系中各组成部分的作用和要求 a 、电解池/容器：是装电解质溶液、WE 、CE 所用，是一种容器，要求稳定性好，不溶出杂质，不与电极物质、电解液发生反应，大部分无机电解质是玻璃的，强碱电解液例外，具体要求如下： 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。 浓度变化： ，可见c 与J0有关→η。 ③ 鲁金Luggin 毛细管距离；太近：电位测不准；太远：较大的 欧姆压降；距离(管直径) ，这是半定性半定量关系。 ④辅助电极的位置、大小及形状； 位置：与WE 平行放置；大小：S CE >5S WE 。 φ 研-φ参=φ研-φ界+IR Ω ⑥ 恒电位测量中，电解池的内阻要小。 b 、参比电极 作用：比较，本身电位的稳定。 应具备的条件： ① 可逆电极(浓度不变，电位不变)；这是热力学说法，符合Nernst 方程。 ② 参比电极是不极化电极（i 0→∞）；实际上i 0不可能∞，所以需要控制流经RE 的电流非常小，即：I 测<10-7 A/cm 2。 0J nFkc = CE 消除边缘效应，实现 电力线的均匀分布 CE WE 等势面 0.1~0.3l d mm ≈=
光谱电化学方法原理及应用
光谱电化学方法原理及应用 光谱电化学的概念最早出现于上世纪70年代Bard在介绍透光电极时使用了光谱电化学一词。他们将光谱电化学定义为：用各种光谱技术研究电极体系的方法,或有光子实际参加到所研究的电极过程中的实验方法.简单的说，光谱电化学是用光学方法研究电化学反应。该方法自20世纪70年代提出以来，已得到飞速的发展，特别是80年代以来，发展十分活跃，已成为电化学分析的独立分支。光谱电化学方法是同时获取光信号和电信号的实验方法。在一个电解池内同时进行测量，两者密切结合发挥各自优点；电化学容易控制调节物质的状态，定量生成产物，而用光谱方法则有利于识别物质，多信息可同时获得，为研究电解过程机理，电极表面特性，鉴定参与反应的中间体，瞬间状态和产物性质，电子转移数。电极反应速率常数等，提供了十分有利的研究方法。在研究无机，有机及生物体系的氧化还原反应和电极表面等方面都获得了广泛的应用。 光谱电化学是将光谱技术原位或非原位地用于研究电极/溶液界面的一种电化学方法。这类研究方法通常以电化学技术为激发信号的同时可以检测大量光学信号，获得电极/溶液界面分子水平的，实时的信息。通过电极反应过程中电信息和光信息的同时测定，可以研究电极反应的机理，电极表面特性，鉴于参与反应的中间体和产物性质，测定电对的克式量电位，电子转移数，电极反应速率常数以及扩散系数等。光谱电化学方法可以用于电活性,非电活性物质的研究，用于电化学研究的光谱技术有红外光谱，紫外可见光谱，拉曼光谱和荧光光谱。 光谱电化学技术，按光的入射方式可分为光透射法，光反射法以及平行入射法。透射法是入射光束垂直横穿光透电极及其邻接溶液的方法。反射法包括内反射法和镜面反射法两种。内反射法是入射光束通过光透电极的背后，并渗透到电极和溶液的界面，使其入射角刚好大于临界角，光线会发生全反射；镜面反射法是让光从溶液一侧入射，到达电极表面后被电极表面反射。平行入射法，是让平行光束平行或近似平行地擦过电极和电极表面附近的溶液。 光谱电化学技术，按电极附近的厚度又可分为薄层光谱电化学方法和半无限扩散光谱电化学方法。薄层光谱电化学方法涉及的是电解池内电活性物质的耗竭性电解。一般外加电激发信号的激发时间比较长，列如采用电势阶跃实验时，采用较长的阶跃时间；如果采用循环伏安扫描试验，则采用较慢的电势扫描速率等。而半无限扩散光谱电化学方法，如果电解时间过长易引起浓度梯度而导致溶液对流，一般采用较短的电激发时间，常用的电激发信号有单电势阶跃，单电势开路弛豫,线性电势扫描和恒电流方法。 这些技术通常分为现场和非现场方法。现场是在控制电势或电流时考察处于电解池溶液中的电极表面。非现场技术可进行很多在溶液中无法进行的测量，电极表面的性质由于从电解池环境中移走可能发生很大的变化。 紫外可见光谱电化学方法要求在研究的体系中紫外-可见区域内要有光吸收变化，该方法仅局限于研究含有共轭体系有机物质和在紫外-可见光范围内具有光吸收的无机化合物。红外光谱电化学方法可以用于鉴定电极/溶液界面结构(尤其是吸附分子结构)，电极反应的机理以及中间体和产物的结构等。拉曼光谱电化学方法和红外光谱电化学方法相似，适用于分辨被吸附物的取向及所在的环境，但红外光谱法受溶剂吸收(尤其是水溶液体系)的影响和在低能量时(<200cm-1)窗口材料的吸收所限制，阻碍了红外技术的应用范围，而拉曼光谱法具有在多种溶剂，宽广的频率范围内研究表面的潜力，已日益得到快速发展， 下面就来简要谈谈光谱电化学方法的应用。 研究电化学反应过程。光谱电化学是现场研究电化学反应过程的强有力的手段。各种光谱技术可以提供反应物、中间体以及产物的大量结构信息。大大丰富了电化学的研究内容。 F.Hahn等人用紫外-可见反射光谱研究了Ni电极在碱性溶液中电氧化过程，观察到了不同电势下电极上不同的电氧化产物，确定了产物的存在形式，提出了Ni电极在碱性溶液中电氧化的机理。三核钌的簇合物在乙晴溶液中电解是，会形成多种Redox对，且各种存在形式都具