电化学基础习题及答案

电化学基础习题解答

第四章P63

1．将甘汞电极与另一电极（在电极上析出氢气）组成电解池。电解液是pH 为7的饱和KCl 溶液。在25℃时，以一定大小的电流通过电解池，测得两极间电压为 1.25V 。若认为甘汞电极是不极化的，求此条件下阴极的过电位（假定溶液的欧姆电位降可略去不计）。 解：-+-=ϕϕE

V

0085.125.12415.0-=-=-=+-E ϕϕ

22

1

H e H =

+-+ []

()

V 4141.0705916.01ln 0-=-⨯=⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛-

=+-H nF RT ϕϕ ()V 5944.04141.00085.1-=---=ϕΔ

2． 用Pb 电极来电解0.1mH 2SO 4（265.0=±γ），若在电解过程中，把Pb 阴极与

另一当量甘汞电极相连接时，测得电动势为E=1.0685V 。试求H 2在Pb 极上的过电位。

解：E -=+-ϕϕ﹦ 0.2802－1.0685 ﹦ －0.7883V 22

1

H e H =

+-+ []

⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛-

=+-H nF RT 1ln 0ϕϕ=0.05916lg(0.2×0.265)=-0.07547V V 7883.0=ϕΔ－0.07552V=0.7128V

第五章P73

1． 试证明对于反应R ne vO =+-扩散电流密度为

dx

dC D v nF i 00=

证明： O 在x 方向上的扩散传递速度dx

dC D V x 0

0-=，对于反应

R ne vO =+-

若以阴极反应电流为正，则()⎪⎭

⎫

⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=-⎪⎭⎫ ⎝⎛=dx dC D F v n V F v n i x 00

即：dx

dC D v nF i 0

=

2． 求阴极反应R ne O =+-的极化电流密度。如果它的扩散过程是速度控制步

骤，每个O 结合的电子数是2，O 在溶液中的扩散系数为6×10－5厘米2/秒，扩散层厚度约为5×10－2厘米，O 的浓度是0.1 M ，电极表面附近的浓度是0.05 M 。 解：

dx

dC D nF i i

i ⋅

⋅=22

234

5

58.1110

10510)05.01.0(10

10

6965002-----⋅=⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯⨯=m A 3． 计算上题 产生 的 浓 差 过电位（25 ℃时）。

解： V 108.81.005.0lg 2059.03

-⨯=⎪⎭

⎫ ⎝⎛=

ϕΔ 第六章P84

1． 电解H 2SO 4水溶液，Ni 阴极上的过电位为0.35 伏特。当电流密度增加到原

来数值的8倍时，阴极过电位是多少？假设塔菲尔公式中的b=0.12伏特。

解：V 46.09.012.035.08lg 12.012=⨯+=+=ϕϕΔΔ

2．实验测得酸性溶液（pH=1）中，氢在铁电极上析出的极化电位符合塔菲尔关系，得到a=0.7 V , b=128 mV 。试求外电流为1 mA/cm 2时的电极电位（ϕ）、阴极过电位和交换电流密度。 解：()V 316.0101lg 128.07.03=⨯+=-ϕΔ

[]26011040.3469.5128

.07

.0lg V

05916.010lg(05916.0lg 05916.00---+⋅⨯=-=-=-

=-===cm A i b a i H ）平ϕ

3

画出过电位与电流密度对数的关系图，并确定斜率b 的值；计算汞阴极的α和i 0值。

解:

由图知，直线的斜率b=0.12V

()

2

1271014.267.1112

.04.1lg V 40.11028lg 12.073.000---⋅⨯=-=-=-

==⨯-=cm A i b a i a

第七章95

1.由实验测出，氢在某一电流密度下于Fe 电极上析出时，过电位为－0.427伏，塔菲尔公式中b=0.120伏，同一电流密度下，氢在Ni 电极上析出的过电位为－0.350伏，b=0.112伏。计算Fe 与Ni 催化活性的相对大小。 解：i a Fe lg 1

2.0427.0+=

ONi

OFe Ni Fe Ni i i a a i

a <+=+=052.0071.1lg 112.0350.0

电催化活性F e 小于Ni ,在一定电位下各种电极的电催化活性的大小，由同一种反应在其上反应速度的差异表现出来，如果电极反应在两种电极的控制步骤不变（如都是电化学控制步骤），可以认为传递系数不变，电催化活性不同所引起的两个反应速度（用电流密度表示）之比，实质上等于他们的交换电流密度之比，因此一般可以用交换电流密度来度量电催化剂的性能。 第八章115

1．金属Cu 自Cu 2+离子活度为1的溶液中25℃下以i =0.7 A/dm 2的速度沉积，在

电子转移步骤控制整个电极过程速度的情况下，测得塔菲尔公式中的b =0.06v 和i 0=1×10－2A/dm 2。问阴极电位是多少？

解：Cu e Cu =+-

+22

()V

227.011.0337.0V

3370V

11070lg 060101lg 060lg lg 0

20=-=∆--====+⨯-=+-=---ϕϕϕϕϕϕ平平....)(.i b i b Δ过电位