电化学极化曲线的应用习题
(整理)第十章电解与极化作用练习题与答案(2)
第10章电解与极化作用练习题二、单选题：1．298K，p下，试图电解HCl溶液(a = 1)制备H2和Cl2，若以Pt作电极，当电极上有气泡产生时，外加电压与电极电位关系：(A)V(外) = φ(Cl-/Cl2) -φ(H+/H2) ；(B)V(外)>φ(Cl-/Cl2)-φ(H+/H2) ；(C) V(外)≥φ(Cl2,析) -φ(H2,析) ；(D)V(外)≥φ(Cl-/Cl2) -φ(H+/H2) 。
2．25℃时，用Pt作电极电解a(H+) = 1的H2SO4溶液，当i = 52 ×10-4A·cm-2时，2Hη= 0，2Oη= 0.487V. 已知φ(O2/H2O) = 1.229V，那么分解电压是：(A) 0.742 V ；(B) 1.315 V ；(C) 1.216 V ；(D) 1.716 V 。
3．下列两图的四条极化曲线中分别代表原电池的阴极极化曲线和电解池的阳极极化曲线的是：(A) 1、4；(B) 1、3；(C) 2、3；(D) 2、4。
8．在极化曲线的测定中，参比电极的作用是：(A) 与待测电极构成闭合回路，使电流通过电解池；(B) 作为理想的极化电极；(C) 具有较小的交换电流密度和良好的电势稳定性；(D) 近似为理想不极化电极，与被测电极构成可逆原电池 .10．分别用(1)铂黑电极，(2)光亮铂电极，(3)铁电极，(4)汞电极，电解硫酸溶液，若电极极片的大小和外加电压相同，则反应速度次序是：(A) (4) > (3) > (2) > (1) ；(B) (2) > (1) > (3) > (4) ；(C) (1) > (2) > (3) > (4) ；(D) (4) > (2) > (3) > (1) 。
12．当原电池放电，在外电路中有电流通过时，其电极电势的变化规律是：(A) 负极电势高于正极电势；(B) 阳极电势高于阴极电势；(C) 正极可逆电势比不可逆电势更正；(D) 阴极不可逆电势比可逆电势更正。
极化曲线在电化学腐蚀中的应用
极化曲线在电化学腐蚀中的应用娄浩(班级：材料化学13-1 学号：9)关键词：电化学腐蚀；极化；极化曲线；极化腐蚀图据工业发达国家统计，每年由于腐蚀造成的损失约占国民生产总值的l～4％，世界钢铁年产量约有十分之一因腐蚀而报废，因此研究金属腐蚀对于国民经济发展和能源的合理利用具有重大意义。
其中电化学腐蚀是金属腐蚀的一种最普遍的形式。
论文分析了电化学腐蚀的机理以及极化曲线的理论基础。
利用测量极化曲线的方法，研究金属腐蚀过程，已经得到广泛的应用。
1.金属腐蚀的电化学原理金属腐蚀学是研究金属材料在其周围环境作用下发生破坏以及如何减缓或防止这种破坏的一门科学[1]。
通常把金属腐蚀定义为：金属与周围环境(介质)之间发生化学或电化学而引起的破坏或变质。
所以，可将腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀[2]。
化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的破坏。
其反应的特点是金属表面的原子与非电解质中的氧化剂直接发生氧化还原反应，形成腐蚀产物[3]。
腐蚀过程中电子的传递是在金属与氧化剂之间直接进行的，因而没有电流产生。
电化学腐蚀是指金属表面与电子导电的介质(电解质)发生电化学反应而引起的破坏。
任何以电化学机理进行的腐蚀反应至少包含有一个阳极反应和一个阴极反应，并以流过金属部的电子流和介质中的离子流形成回路[4]。
阳极反应是氧化过程，即金属离子从金属转移到介质中并放出电子；阴极反应为还原过程，即介质中的氧化剂组分吸收来自阳极的电子的过程。
例如，碳钢[5]在酸中腐蚀，在阳极区Fe被氧化成Fe2+所放出的电子自阳极Fe流至钢表面的阴极区(如Fe3C)上，与H+作用而还原成氢气，即阳极反应：Fe - 2e →Fe2+阴极反应：2H+ + 2e →H2总反应：Fe + 2H+ →Fe2+ + H2与化学腐蚀不同，电化学腐蚀的特点在于，它的腐蚀历程可分为两个相对独立并可同时进行的过程。
由于在被腐蚀的金属表面上存在着在空间或时间上分开的阳极区和阴极区，腐蚀反应过程中电子的传递可通过金属从阳极区流向阴极区，其结果必有电流产生[6]。
电解与极化作用习题
一.选择题：1. 当电池的电压小于它的开路电动势时，则表示电池在：( )(A) 放电(B) 充电(C) 没有工作(D) 交替地充放电2.用铜电极电解1mol·dm-3氯化铜的水溶液，在阳极上发生的变化是：( )(A) 析出氧气(B) 析出氯气(C) 析出铜(D) 铜电极溶解3.电解硫酸铜溶液时，在阴极发生的反应属于: ( )(A) 分解反应(B) 还原反应(C) 氧化反应(D) 离子交换反应4. 电极极化曲线是指：( )(A) 通过电解槽的电流强度与电解槽两端电势差的关系曲线；(B) 在电解池（或原电池）工作时的电流密度与超电势的关系曲线；(C) 是电解池（或原电池）工作时的电流密度与电极电势的关系曲线；(D) 是在某一电流密度下电解池的分解电压与电极电势的关系曲线。
5. 在极化曲线的测定中，参比电极的作用是：( )(A)与待测电极构成闭合回路，使电流通过电解池；(B)作为理想的极化电极；(C)具有较小的交换电流密度和良好的电势稳定性；(D)近似为理想不极化电极，与被测电极构成可逆原电池6. 一储水铁箱上被腐蚀了一个洞，今用一金属片焊接在洞外以堵漏，为了延长铁箱的使用寿命，选用哪种金属为好？( )（A）铜片；（B）锌片；（C）镀锡铁片；（D）铁片7. 已知氢在铜上的析出超电势为0.23V，φCu2+︱Cu = 0.34V，电解0.1mol·dm-3的CuSO4溶液，电极电势只有控制在大于下列哪个电势下，氢就不会析出：( )(A) +0.13V ；(B) -0.23V ；(C) -0.27V ；(D) +0.23V二.填空题：1．由于极化，原电池的正极电势将比平衡电势⎽⎽⎽⎽⎽⎽，负极电势将比平衡电势⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽；而电解池的阳极电势将比平衡电势⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽，阴极电势将比平衡电势⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。
(选填高或低)2．用导线把原电池的两极连接上，立刻产生电流，电子的流动是从⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽极（即⎽⎽⎽⎽极）经由导线而进入⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽极（即⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽极）。
电化学原理习题课-资料
(+) Ag eAg
02.3F RT lo1g0 (.4)0 02.3F RT lo1g0 (.7)2
E 2 .3 R[T l1 o 0 .4 g) 0 (lo 0 .1 g 0 .7 () 2 0 .0V 44 F
设计电池时要写对电池组。
0(P|S t 2 n ， S4 n)0.15 V4
E 0 0 ( P |F 3 ， t F 2 e ) 0 e ( P |S 2 ， t S n 4 ) n 0 . 7 0 . 1 7 0 . 5 6 1 V 4 1
所以，E E 0 2 .3 RlT o c S2 g n c F 23 e 0 .6 1 0 .0 75 lo 0 9 .0 g 1 0 (0 .0 1 )21 0 .6V 5
2 F cc 2 S4 n F 2 e
2 0 .0 ( 1 0 .0)2 01
问题：
2.3RT
① 200C时， F 0.0581 250C 时，2.3RT 0.0591
同时第6章习题F4也有类似情况。
②能斯特方程“+”“-”号， 平衡电位——氧化态、还原态 电动势——反应物、生成物
③活度计算公式
所以电极表面带正电。 ①当电极在零电荷电位时电极表面无双电层结构，界面层
中正负离子浓度相等，电位为0，如下图所示。
0
C+=C—
a 0
X
X
②电极在平衡电位时，其双电层结构示意图和双电层内离 子浓度分布与电位分布图如下图。
a
a 1
注意：①画图紧密层厚度为d； ②外电位写法为ψ1 ，而不是φ1。
子平均活度系数 0.544
电化学原理试题（1）
电化学原理试题（1）第六章电化学极化1. 简述三种极化的概念，哪⼀种极化严格来讲不能称为极化。
电化学极化：当电极过程为电化学步骤控制时，由于电极反应本⾝的“迟缓性”⽽引起的极化。
浓度极化：当电极过程由液相传质步骤控制时，电极所产⽣的极化。
电阻极化：由电极的欧姆电阻引起的电位差。
电阻极化严格来讲不能称为极化2. 简述电化学极化最基本的三个动⼒学参数的物理意义。
1) 对称系数：电位偏离形式电位时，还原反应过渡态活化能改变值占F 的分数。
物理意义：反应改变电极电位对还原反应活化能的影响程度；（1—）反应改变电极电位对氧化反应活化能的影响程度。
对称系数是能垒的对称性的变量，是由两条吉布斯⾃由能曲线的斜率决定的，⽽且曲线的形状和斜率是取决于物质的化学键特性。
在CTP动⼒学中，可以⽤来推测过渡态的构型，研究电极反应的放电机理。
2）电极反应标准速率常数K：当电极电位等于形式电位时，正逆反应速率常数相等，称为标准速率常数。
物理意义：在形式电位下，反应物与产物浓度都为1时，K在数值上等于电极反应的绝对反应速度。
a.度量氧化还原电对的动⼒学难易程度；b体现电极反应的反应能⼒与反应活性；c.反应电极反应的可逆性。
3)交换电流密度J。
：在平衡电位下，氧化反应和还原反应的绝对电流密度相等，称为交换电流密度。
物理意义：a.度量氧化还原电对的动⼒学难易程度；b体现电极反应的反应能⼒与反应活性；c.反应电极反应的可逆性；d.表⽰平衡电位下正逆反应的交换速度。
3.为什么电极电位的改变会影响电极反应的速度和⽅向？4.写出Butler-Volmer公式在不同过电位范围下的近似公式。
5.简述J0对电极性质的影响。
6. J0描述平衡状态下的特征，为何它却能说明电化学动⼒学中的⼀些问题？7. 如何⽤稳态法测量三个动⼒学参数。
8. 在谈到⼀个CTP的不可逆性时，我们有时说它是过电位较⼤，⽽有时⼜说它是电流密度较⼩，这两种说法有何区别和联系？9.电解H2SO4⽔溶液，Ni阴极的过电位为0.35 V。
电化学曲线极化曲线阻抗谱分析
一、极化曲线1.绘制原理铁在酸溶液中，将不断被溶解，同时产生H2，即：Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 (a)当电极不与外电路接通时，其净电流I总为零。
在稳定状态下，铁溶解的阳极电流I(Fe)和H＋还原出H2的阴极电流I(H)，它们在数值上相等但符号相反，即： (1)I(Fe)的大小反映Fe在H+中的溶解速率，而维持I(Fe)，I(H)相等时的电势称为Fe／H+体系的自腐蚀电势εcor。
图1是Fe在H+中的阳极极化和阴极极化曲线图。
图2 铜合金在海水中典型极化曲线当对电极进行阳极极化(即加更大正电势)时，反应(c)被抑制，反应(b)加快。
此时，电化学过程以Fe的溶解为主要倾向。
通过测定对应的极化电势和极化电流，就可得到Fe／H+体系的阳极极化曲线rba。
当对电极进行阴极极化，即加更负的电势时，反应(b)被抑制，电化学过程以反应(c)为主要倾向。
同理，可获得阴极极化曲线rdc。
2.图形分析（1）斜率斜率越小，反应阻力越小，腐蚀速率越大，越易腐蚀。
斜率越大，反应阻力越大，腐蚀速率越小，越耐腐蚀。
（2）同一曲线上各各段形状变化如图2，在section2中，电流随电位升高的升高反而减小。
这是因为此次发生了钝化现象，产生了致密的氧化膜，阻碍了离子的扩散，导致腐蚀电流下降。
（3）曲线随时间的变动以 7天和0天两曲线为例，对于Y轴，七天后曲线下移（负移），自腐蚀电位降低，说明更容易腐蚀。
对于X轴，七天后曲线正移，腐蚀电流增大，亦说明更容易腐蚀。
二、阻抗谱1.测量原理它是基于测量对体系施加小幅度微扰时的电化学响应，在每个测量的频率点的原始数据中，都包含了施加信号电压（或电流）对测得的信号电流（或电压）的相位移及阻抗的幅模值。
从这些数据中可以计算出电化学响应的实部和虚部。
阻抗中涉及的参数有阻抗幅模（| Z |）、阻抗实部（Z,）、阻抗虚部（Z,,）、相位移（θ）、频率（ω）等变量，同时还可以计算出导纳（Y）和电容（C）的实部和虚部，因而阻抗谱可以通过多种方式表示。
应用电化学简单题附答案
1.何谓电毛细曲线？何谓零电荷电势？由lippman 公式可进一步得到界面双电层的微分电容Cd ，请给出Cd 的数学表达式。
答：①将理想极化电极极化至不同电势（Φ），同时测出相应的界面张力（σ值），表征Φ-6关系的曲线为“电毛细曲线”。
②“零电荷电势”是指σ-Φ曲线上最高点处d σ/d Φ=0即q=0（表面不带有剩余电荷）相应的电极电势，用Φ0表示。
③由lippman 公式：q=-（d σ/d Φ)μ1 ,μ2 ,...μi ;及Cd=dq/d Φ得Cd=-d 2σ/d Φ22.何谓电化学极化？产生极化的主要原因是什么？试分析极化在电解工业（如氯碱工业）﹑电镀行业和电池工业的利弊。
答：①电化学极化是指外电场作用下，由于电化学作用相对于电子运动的迟缓性改变了原有的电偶层而引起电极电位变化。
（即电极有净电流通过时，阴、阳电流密度不同，使平衡状态受到了破坏，而发生了电极电位的“电化学极化”）。
②原因：电化学反应迟缓、浓差极化。
③从能量角度来看，极化对电解是不利的；超电势越大，外加电压越大，耗能大。
极化在电镀工业中是不利的，氢在阴极上析出是不可避免的副反应，耗能大，但同时使阴极上无法析出的金属有了析出的可能。
极化使电池放电时电动势减少，所做电功也减小，对电池工业不利3.参比电极需选用理想极化电极还是不极化电极？目前参比电极有那些类型？选择参比电极需考虑什么？答：① 参比电极选用理想不极化电极。
②类型：标准氢电极，饱和甘汞电极，Ag/Agcl 电极，Hg/HgO/OH -电极。
③考虑的因素：电极反应可逆，稳定性好，重现性好，温度系数小以及固相溶解度小，与研究体系不反应4.零电荷的电势可用哪些方法测定？零电荷电势说明什么现象？能利用零电荷电势计算绝对电极电位吗？答：①电毛细法和微分电容法。
②零电荷电势表明了“电极/溶液”界面不会出现由于表面剩余电荷而引起的离子双电层现象；③不能将此电势看成相间电势的绝对零点，该电势也是在一定参比电极下测得的，所以不能用于计算绝对电极电位。
电化学原理习题(2015.3)
电化学原理习题解（2015年3月25日）第三章9．某阳离子缓蚀剂对钢的缓蚀作用是由于它在钢表面吸附的结果。
在1mol/L H2SO4溶液中加入这种缓蚀剂时，发现几乎对钢没有缓蚀作用。
但再加入一些食盐后，缓蚀效果良好。
经实验测定，铁在10－3mol/L H2SO4溶液中的微分电容曲线最低点的电位是－0.37V，而钢在加有上述缓蚀剂的硫酸溶液中的稳定电位是－0.25~－0.27V。
试分析出现上述现象的原因。
第四章4．实验测得铁在溶液A和溶液B中的两条阳极极化曲线，其实验数据如表4.1所示。
请根据实验数据绘出极化曲线，并判断铁在哪种溶液中更容易腐蚀溶解？为什么？假定阳极反应只有Fe→Fe2++2e一种。
表4.1第五章5．在无添加剂的锌酸盐溶液中镀锌，其阴极反应为Zn(OH)2－4+2e→Zn+4OH－，并受扩散步骤控制。
18℃时测得某电流密度下的电位为0.056V。
若忽略阴极上析出氢气的反应，并已知Zn(OH)2－4离子的扩散系数为0.5×10－5cm2/s，浓度为2mol/L，在电极表面液层(x=0处)的浓度梯度为8×10－2mol/cm4，试求：（1）阴极电位为0.056V时的阴极电流密度；（2）Zn(OH)2－4离子在电极表面液层中的浓度。
第六章9．20℃时测得铂电极在1mol/L KOH溶液中的阴极极化实验数据如下表：若已知速度控制步骤是电化学反应步骤，试求：（1）该电极反应在20℃时的交换电流密度。
（2）该极化曲线塔菲尔区的a值和b值。
第七章5．实验测得25℃时，pH=1的酸性水溶液中，氢在某金属上析出的极化曲线符合塔菲尔关系，且a值为0.7V,b值为0.128V。
试说明该电极过程的机理。
并计算该电极反应的交换电流密度和外电流密度为1mA/cm2时的极化电位。