理论电化学复习题汇总
大学电化学试题及答案

大学电化学试题及答案一、单项选择题(每题2分,共20分)1. 电化学中,原电池的工作原理是基于哪种效应?A. 光电效应B. 热电效应C. 电磁感应D. 化学能转化为电能答案:D2. 电化学腐蚀中,阳极材料发生的反应是:A. 氧化反应B. 还原反应C. 电离反应D. 聚合反应答案:A3. 电化学中,法拉第常数的单位是:A. 库仑B. 摩尔C. 伏特D. 安培答案:A4. 以下哪种电解质溶液的导电性最强?A. 稀硫酸B. 稀盐酸C. 稀硝酸D. 蒸馏水答案:A5. 在电化学中,电池的电动势(E)与电池反应的哪个参数成正比?A. 反应物的浓度B. 反应的熵变C. 反应的吉布斯自由能D. 反应的摩尔数答案:C6. 电化学中的Nernst方程描述的是:A. 电池的电动势与温度的关系B. 电池的电动势与反应物浓度的关系C. 电池的电动势与电流的关系D. 电池的电动势与电压的关系答案:B7. 电化学腐蚀中,阴极材料发生的反应是:A. 氧化反应B. 还原反应C. 电离反应D. 聚合反应答案:B8. 电化学中,电解液的pH值对电池性能的影响是:A. 无影响B. 影响电池的电动势C. 影响电池的电流D. 影响电池的寿命答案:B9. 电化学腐蚀中,金属的腐蚀速率与金属的哪种性质有关?A. 硬度B. 密度C. 电导率D. 电化学活性答案:D10. 电化学中,电池的内阻与电池的哪个参数有关?A. 电池的电动势B. 电池的电流C. 电池的电压D. 电池的电解质答案:D二、填空题(每题2分,共20分)1. 电化学腐蚀中,金属的腐蚀速率与金属的______有关。
答案:电化学活性2. 电化学腐蚀中,阳极材料发生______反应。
答案:氧化3. 电化学中,法拉第常数的单位是______。
答案:库仑4. 电化学中,电解液的pH值影响电池的______。
答案:电动势5. 电化学中,电池的电动势(E)与电池反应的______成正比。
答案:吉布斯自由能6. 电化学中,Nernst方程描述的是电池的电动势与______的关系。
电化学原理试题及答案

电化学原理试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 电化学中,原电池的工作原理是基于以下哪种现象?A. 氧化还原反应B. 光合作用C. 热力学第一定律D. 电磁感应答案:A2. 标准氢电极的电极电势是多少?A. -0.059 VB. +0.059 VC. 0 VD. 0.059 V答案:C3. 以下哪种物质在电化学中常用作电解质?A. 纯水B. 纯乙醇C. 氯化钠溶液D. 纯氢气答案:C4. 电化学腐蚀中,阳极发生的反应是?A. 还原反应B. 氧化反应C. 无明显变化D. 光合作用答案:B5. 电化学中,法拉第定律描述的是?A. 电流与电压之间的关系B. 电流与时间之间的关系C. 电流与电极材料之间的关系D. 电流与电荷量之间的关系答案:D6. 电化学电池中,正极发生的反应通常是?A. 还原反应B. 氧化反应C. 无明显变化D. 光合作用答案:A7. 电池的电动势是由什么决定的?A. 电池的体积B. 电池的质量C. 电池的组成材料D. 电池的形状答案:C8. 以下哪种电解质溶液不导电?A. 硫酸溶液B. 氯化钠溶液C. 蒸馏水D. 醋酸溶液答案:C9. 电化学中,电解质溶液的pH值通常如何影响电极电势?A. pH值越高,电极电势越高B. pH值越高,电极电势越低C. pH值对电极电势无影响D. pH值对电极电势的影响不明确答案:B10. 电化学腐蚀中,阴极发生的反应是?A. 还原反应B. 氧化反应C. 无明显变化D. 光合作用答案:A二、填空题(每空1分,共20分)1. 电化学中,______是电子的来源,而______是电子的接受者。
答案:阳极;阴极2. 电化学腐蚀的防护措施之一是采用______。
答案:牺牲阳极3. 电化学电池的总反应可以表示为______反应和______反应的组合。
答案:氧化;还原4. 在电化学中,______是衡量电池性能的一个重要参数。
答案:电动势5. 电化学腐蚀的类型包括______腐蚀和______腐蚀。
电化学原理课程复习题

理论电化学复习题1.当由诸分步步骤串联组成的电极过程达到稳态时,各分步步骤的进行速度应相同,但同时,我们又说存在“最慢步骤”,这两种说法是否矛盾?如何统一?不矛盾。
电极过程各个分部步骤是串联进行的,要想单独研究某一分部步骤,必须首先假定其它步骤进行的速度非常快,处于准平衡态,这样才能使问题得以简化。
电极反应的速率大小取决于反应中受阻最大而进行最慢的步骤,最慢的步骤称速度控制步骤,其动力学特征就反应了整个电极过程的动力学特征。
当电极过程的进行速度达到稳态时,这些串联组成连续反应的各分步均以相同的净速度进行。
但,各分步的反应活化能有大有小,相应的反应速率系数必然有小有大。
对串联的电极过程来说,整个电极过程的速度受最慢步骤(活化能最大)控制,表现出该“最慢步骤”的动力学特征。
2.平衡电极电势是如何建立的,以C U│C U SO4(a=1)为例说明。
当电极体系处于平衡状态时,没有宏观净反应,但此时微观的物质交换仍然再进行,只是正逆两个方向的反应速度相等.因此平衡电势下反应体系的ia和ic相等.Cu溶解趋势,Cu2+沉积趋势二者达到相平衡。
3.测量微分电容时应注意什么?为什么?双电层的微分电容可以被精确地测量出来。
经典地方法是交流电桥法,所谓交流电桥法,就是在处于平衡电位或直流电极化地电极上叠加一个小振幅地交流电压,用交流电桥测量与电解池阻抗相平衡地串连等效电路地电容值和电阻值,进而计算出研究电极地双电层电容。
微分电容是随电极电位和溶液浓度而变化的。
在同一电位下,随着溶液浓度的增加,微分电容值也增大。
如果把双电层看成是平行板电容器,则电容增大,意味着双电层有效厚度减小,即两个剩余电荷层之间的有效距离减小。
这表明,随着浓度的变化,双电层的结构也会发生变化。
4.试分析双电层电容为什么等于紧密层电容和分散层电容的串联?静电作用和粒子热运动的矛盾作用下,电极/溶液界面的双电层将由紧密层和分散层两部分组成,即把双电层的微分电容看成是由紧密层电容C紧和分散层电容C分串连组成的。
电化学分析部分复习题

电化学分析注:黄色背景部分不作要求。
一选择题1 在方程id = 607nD1/2m2/3t1/6c中,id 是表示_____。
A 极限电流B 扩散电流C 残余电流D 平均极限扩散电流2 极谱分析中,氧波的干扰可通过向试液中_____而得到消除。
A 通入氮气B 通入氧气C 加入硫酸钠固体D 加入动物胶3 经典极谱法中由于电容电流的存在,测定的试样浓度最低不能低于_____,否则将使测定发生困难。
A 10-2 mol/LB 10-8 mol/LC 10-6 mol/LD 10-5 mol/L4 用电位法测定溶液的pH值时,电极系统由玻璃电极与饱和甘汞电极组成,其中玻璃电极是作为测量溶液中氢离子活度(浓度)的______。
A 金属电极B 参比电极C 指示电极D 电解电极5 对于一价离子的电极电位值测定误差ΔE,每±1mV将产生约______的浓度相对误差。
A ±1%B ±4%C ±8%D ±12%二填空题1 以测定电解过程中的电流—电压曲线(伏安曲线)为基础的一大类电化学分析法称为伏安法,通常将使用_________电极的伏安法称为极谱法。
2 在极谱波中,波的高度与溶液中待测离子的浓度有关,因而可作为_______________的基础。
电流等于扩散电流一半时的滴汞电极的电位则称为_________________,它可作为极谱_______________的依据。
3 在一硫酸铜溶液中,浸入两个铂片电极,接上电源,使之发生电解反应。
若通过电解池的电流强度为24.75mA,通过电流时间为284.9s,在阴极上应析出________mg的铜。
三判断题1 阳极就是正极,阴极就是负极,此说法是错误的。
2 使用滴汞电极进行极谱分析时,无论在什么样的pH条件下,半波电位比-1.2V更负的物质就不能测定。
3 在电位分析中,是在通过的电流接近于零的条件下,测量指示电极的平衡电位;而在电解或库仑分析,极谱或伏安分析中,工作电极是有电流通过的。
电化学原理复习资料

第一章 绪论思考题1、第一类导体和第二类导体有什么区别?答:区别:载流子的不同。
第一类导体载流子为物体内部自由电子或空穴,第二类导体的载流子为正负离子。
注意:①不要漏掉空穴,②部分同学认为载流子在各自导体间导电过程涉及化学变化。
这是不对的,只有在两类导体界面上传递时才会出现化学反应。
2、什么是电化学体系?你能举出两﹑三个实例加以说明吗? 答:电化学体系是指由两类不同导体组成的,是一种在电荷转移时不可避免地伴随有物质变化的体系。
实例:①镀锌的电解池,其外电路是由第一类导体组成的,而电解质是由第二类导体组成,在正极上发生氧化反应(Zn 和OH -失去电子的反应),在负极上发生还原反应(Zn 2+和H +得电子的反应。
②丹尼尔电池,其外部电路时由第一类导体组成,而溶液是由第二类导体组成,其阳极上发生还原反应,阴极上发生氧化反应。
注意: ①例子不能写得过于简单,要具体说明。
②“阴”、“阳”的字迹一定写清楚。
4、能不能说电化学反应就是氧化还原反应?为什么?答:不能。
因为电化学反应是发生在电化学体系中的,并伴随有电荷的转移的化学反应。
而氧化还原反应则是指在反应前后元素的化合价具有相应的升降变化的化学反应。
注意:强调电化学体系,电化学反应要在两类导体组成的体系中发生反应。
而氧化还原反应则没有导体类型的限制。
6、影响电解质溶液导电性的因素有哪些?为什么?答:①电解质溶液的几何因素。
对单位体积溶液,电解质溶液的导电性与离子在电场作用下迁移的路程和通过的溶液截面积有关,这同单位体积金属导体受其长度和横截面积的影响类似。
②离子运动速度。
离子运动速度越大,传递电量就越快,导电能力就越强。
离子运动速度又受到离子本性、溶液总浓度、温度、溶剂粘度等的影响。
③离子浓度。
离子浓度越大,则单位体积内传递的电量就越大,导电能力越强。
但如果离子浓度过大,离子间距离减少,其相互作用就加强,致使离子运动的阻力增大,这反而能降低电解质的导电性能。
高考化学专项练复习《电化学》含答案

高考化学专项练复习《电化学》含答案一、选择题(本题共20小题,每题只有一个选项符合题意)1.糕点包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等,其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。
下列分析正确的是A .脱氧过程是吸热反应,可降低温度,延长糕点保质期B .脱氧过程中铁作原电池正极,电极反应为:Fe -3e -=Fe 3+C .脱氧过程中碳作原电池负极,电极反应为:2H 2O+O 2+4e -=4OH -D .含有1.12g 铁粉的脱氧剂,理论上最多能吸收氧气0.015mol【答案】D【解析】A .脱氧过程是放热反应,可吸收氧气,延长糕点保质期,A 不正确;B .脱氧过程中铁作原电池负极,电极反应为Fe -2e -=Fe 2+,B 不正确;C .脱氧过程中碳作原电池正极,电极反应为2H 2O+O 2+4e -=4OH -,C 不正确;D .含有1.12g 铁粉的脱氧剂,铁的物质的量为0.02mol ,其最终被氧化为氢氧化铁,电子转移总量为0.06mol ,理论上最多能吸收氧气0.015mol ,D 正确。
故选D 。
2.“自煮火锅”发热包的成分为碳酸钠、硅藻土、铁粉、铝粉、活性炭、焦炭粉、NaCl 、生石灰,向发热包中加入冷水,可用来蒸煮食物。
下列说法错误的是 A .活性炭作正极,正极上发生还原反应B .负极反应为--22Al-3e +4OH =AlO +2H O -C .Na +由活性炭区向铝粉表面区迁移D .硅藻土结构疏松,使各物质分散并均匀混合,充分接触【答案】C【解析】发热包发热过程中有微小原电池形成,如铝粉和活性炭在水溶液中,活性炭作正极,O 2得到电子发生还原反应,电极反应式为:O 2+2H 2O+4e -=4OH -,铝粉作负极,失去电子发生氧化反应,电极反应式为:--22Al-3e +4OH =AlO +2H O -。
A .根据分析,活性炭作正极,O 2得到电子发生还原反应,A 正确;B .若铝粉作负极,失去电子发生氧化反应,电极反应式为:--22Al-3e +4OH =AlO +2H O -,B 正确;C .活性炭作正极,铝粉作负极,原电池中阳离子向正极移动,即Na +向活性炭区迁移,C 错误;D .硅藻土结构疏松,可以使各物质分散并均匀混合,充分接触,D正确;答案选C。
电化学复习题
电化学复习题一、选择题1. 若算得电池反应的电池电动势为负值时,表示此电池反应是: (A) 正向进行 (B) 逆向进行 (C) 不可能进行 (D) 反应方向不确定2. 当发生极化现象时,两电极的电极电势将发生如下变化:(A) E (平,阳) > E (阳) ; E (平,阴) > E (阴) (B) E (平,阳) < E (阳) ; E (平,阴) > E (阴)(C) E (平,阳) < E (阳) ; E (平,阴) < E (阴) (D) E (平,阳) > E (阳) ; E (平,阴) < E (阴) 3. 在一定温度下稀释浓度小于5mol/L 的电解质溶液,电导率κ和摩尔电导率Λm 将怎样变化?(A) κ增大,Λm 减小 (B) κ增大,Λm 增大(C) κ变化不一定,Λm 增大 (D) κ先增后减,Λm 增大 (E) κ减小,Λm 增大4. 用补偿法测定可逆电池的电动势时,主要为了: (A) 消除电极上的副反应 (B) 减少标准电池的损耗(C) 在可逆情况下测定电池电动势 (D) 简便易行5. 某燃料电池的反应为: H 2(g)+1/2O 2(g)─→H 2O(g) 在 400K 时的∆r H m 和∆r S m 分别为 -251.6kJ ·mol -1和 -50J ·K -1·mol –1,则该电池的电动势为:(A) 1.2 V (B) 1.4 V (C) 2.4 V (D) 2.8 V 6. 在一定温度下,1-1价强电解质稀溶液的摩尔电导率Λm 的数值反映了什么因素?(A) 浓度的大小 (B) 所含离子的电荷数 (C) 离子迁移率的大小 (D) A 和C 7.关于电导率,下列讲法中正确的是( )(A )电解质溶液的电导率是两极板为单位面积,其距离为单位长度时溶液的电导(B )电解质溶液的电导率是单位浓度的电解质的电导(C)电解质溶液的电导率相当于摩尔电导率的倒数8. 电解质溶液的电导率随浓度变化的规律为()(A)随浓度增大而单调地增大(B)随浓度增大而单调地增大(C)随浓度增大而先增大后减小(D)随浓度增大而先减小后增大9.298K无限稀的水溶液中,离子的摩尔电导率最大的是。
电化学基础练习题及答案
第11章氧化还原反应电化学基础一、单选题1. 下列电对中,ϕθ值最小的是:DA: Ag+/Ag;B: AgCl/Ag;C: AgBr/Ag;D: AgI/Ag2. ϕθ(Cu2+/Cu+)=0.158V,ϕθ(Cu+/Cu)=0.522V,则反应2 Cu+Cu2+ + Cu的Kθ为:C A: 6.93×10-7;×1012;C: 1.4×106;×10-133. 已知ϕθ(Cl2的电极反应是:DA: Cl2+2e- = 2Cl- B: 2 Cl- - 2e- = Cl2C: 1/2 Cl2+e-=Cl- D: 都是4. 下列都是常见的氧化剂,其中氧化能力与溶液pH 值的大小无关的是:D A: K2Cr2O7 B: PbO2C: O2 D: FeCl35. 下列电极反应中,有关离子浓度减小时,电极电势增大的是:BA: Sn4+ + 2e- = Sn2+B: Cl2+2e- = 2Cl-C: Fe - 2e- = Fe2+ D: 2H+ + 2e- = H26. 为防止配制的SnCl2溶液中Sn2+被完全氧化,最好的方法是:AA: 加入Sn 粒B:. 加Fe 屑C: 通入H2 D: 均可二、是非题(判断下列各项叙述是否正确,对的在括号中填“√”,错的填“×”)1. 在氧化还原反应中,如果两个电对的电极电势相差越大,反应就进行得越快。
×(电极电势为热力学数据,不能由此判断反应速率)2.由于ϕθ(Cu+/Cu)= +0.52V , ϕθ(I2/ I-)= +0.536V , 故Cu+和I2不能发生氧化还原反应。
×(标态下不反应,改变浓度可反应。
)3.氢的电极电势是零。
×(标准电极电势)4.FeCl3,KMnO4和H2O2是常见的氧化剂,当溶液中[H+]增大时,它们的氧化能力都增加。
×(电对电极电势与PH无关的不变化。
电化学复习题及答案
电化学复习题及答案一、判断题(对的打√,错的打×)1.当组成原电池的两个电对的电极电势相等时,电池反应处于平衡状态。
()2.将两个电对组成原电池,其中电极电势数值较大者为原电池的正极。
()3.由能斯特方程式可知,在一定温度下减小电对中还原态物质的浓度,电对的电极电势值增大。
()4.两电对组成一原电池,则标准电极电势?o大的电对的氧化型物质在电池反应中一定是氧化剂。
()5.在原电池:(-)Cu|CuSO4(c1)‖CuSO4(c2)|Cu(+)中,c2一定大于c1。
()6.在氧化还原反应中,氧化剂失去电子,氧化值升高,进行的是氧化过程。
()7.在氧化还原反应中,H2O2既可以是氧化剂,也可以是还原剂。
()8.根据标准电极电势:?o(I2/I-)=0.535V,?o(Fe3+/Fe2+)=0.770V,可知反应I2+2Fe2+=2I-+2Fe3+在标准状态下能自动进行。
()9.在非金属氢化物中,氢元素的氧化值为+1。
()10.电极电势只取决于电极本身的性质,而与其它因素无关。
()11.将两个电对组成原电池,其中电极电势数值较大者为原电池的正极。
()12.当电池反应达到平衡时,原电池的标准电动势E o=0。
()13.由能斯特方程式可知,在一定温度下减小电对中还原态物质浓度时,电对的电极电势数值增大。
()14.在原电池中,正极发生还原反应,负极发生氧化反应。
()15.生物化学标准电极电势是指c(H3O+)=10-7mol/L(pH=7)、电对中的其它物质的浓度均为1mol/L时的电极电势。
()16.在氧化-还原电对中,其氧化态的氧化能力越强,则其还原态的还原能力就越弱。
()二、选择题(将每题一个正确答案的标号选出)[TOP]1.对于电池反应Cu2++Zn=Cu+Zn2+,下列说法中正确的是()A.当c(Cu2+)=c(Zn2+)时,反应达到平衡B.当?o(Cu2+/Cu)=?o(Zn2+/Zn)时,反应达到平衡C.当Cu2+/Cu Zn2+/Zn时,反应达到平衡D.当原电池的标准电动势等于零时,反应达到平衡2.25?C时将铂丝插入Sn4+和Sn2+离子浓度分别为0.1mol/L 和0.01mol/L的混合溶液中,电对的电极电势为()A.?o(Sn4+/Sn2+)VB.?o(Sn4+/Sn2+)+0.05916/2VC.?o(Sn4+/Sn2+)+0.05916VD.?o(Sn4+/Sn2+)-0.05916/2V3.下列原电池中,电动势最大的是()A.(-)Zn|Zn2+(c o)‖Cu2+(c o)|Cu(+)B.(-)Zn|Zn2+(0.1mol/L)‖Cu2+(c o)|Cu(+)C.(-)Zn|Zn2+(c o)‖Cu2+(0.1mol/L)|Cu(+)D.(-)Zn|Zn2+(0.1mol/L)‖Cu2+(0.1mol/L)|Cu(+)4.在测定电对AgNO3/Ag的电极电势时,分别装有下列溶液的盐桥中不能使用的是()A.KClB.KNO3C.NH4NO3D.KNO3和NH4NO35.下列关于氧化值的叙述中,不正确的是()A.单质的氧化值为0B.氧的氧化值为-2C.在多原子分子中,各元素的氧化值的代数和等于0D.氧化值可以是整数或分数6.已知?o(Fe3+/Fe2+)=0.77V,?o(Cu2+/Cu)=0.34V,?o(Sn4+/Sn2+)=0.15V,?o(Fe2+/Fe)=-0.41V。
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
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理论电化学复习题1.当由诸分步步骤串联组成的电极过程达到稳态时,各分步步骤的进行速度应相同,但同时,我们又说存在“最慢步骤”,这两种说法是否矛盾?如何统一?不矛盾。
电极过程各个分部步骤是串联进行的,要想单独研究某一分部步骤,必须首先假定其它步骤进行的速度非常快,处于准平衡态,这样才能使问题得以简化。
电极反应的速率大小取决于反应中受阻最大而进行最慢的步骤,最慢的步骤称速度控制步骤,其动力学特征就反应了整个电极过程的动力学特征。
当电极过程的进行速度达到稳态时,这些串联组成连续反应的各分步均以相同的净速度进行。
但,各分步的反应活化能有大有小,相应的反应速率系数必然有小有大。
对串联的电极过程来说,整个电极过程的速度受最慢步骤(活化能最大)控制,表现出该“最慢步骤”的动力学特征。
2.平衡电极电势是如何建立的,以C U│C U SO4(a=1)为例说明。
当电极体系处于平衡状态时,没有宏观净反应,但此时微观的物质交换仍然再进行,只是正逆两个方向的反应速度相等.因此平衡电势下反应体系的ia和ic相等.Cu溶解趋势,Cu2+沉积趋势二者达到相平衡。
3.测量微分电容时应注意什么?为什么?双电层的微分电容可以被精确地测量出来。
经典地方法是交流电桥法,所谓交流电桥法,就是在处于平衡电位或直流电极化地电极上叠加一个小振幅地交流电压,用交流电桥测量与电解池阻抗相平衡地串连等效电路地电容值和电阻值,进而计算出研究电极地双电层电容。
微分电容是随电极电位和溶液浓度而变化的。
在同一电位下,随着溶液浓度的增加,微分电容值也增大。
如果把双电层看成是平行板电容器,则电容增大,意味着双电层有效厚度减小,即两个剩余电荷层之间的有效距离减小。
这表明,随着浓度的变化,双电层的结构也会发生变化。
4.试分析双电层电容为什么等于紧密层电容和分散层电容的串联?静电作用和粒子热运动的矛盾作用下,电极/溶液界面的双电层将由紧密层和分散层两部分组成,即把双电层的微分电容看成是由紧密层电容C紧和分散层电容C分串连组成的。
5.电池中的化学变化和能量转化均是在“电极/溶液”界面上进行的,为什么电池的电动势不等于两个“电极/溶液”界面电势的代数和?液体接界电势发生在两种电解质溶液的接界处。
当两种不同电解质的溶液或电解质相同而浓度不同的溶液相接界时,由于电解质离子相互扩散时迁移速率不同,引起正、负离子在相界面两侧分布不均,导致在两种电解质溶液的接界处产生一微小电势差,称之为液体接界电势,也叫扩散电势,电池的电动势不等于两个“电极/溶液”界面电势的代数和.6.试画出GCS双电层模型的物理图象和电势分布情况(设电极带正点荷),并讨论推得GCS双电层理论的处理方法和主要结果。
一、双电层方程式的推导(1)假设离子与电极之间除了静电作用外没有其他相互作用;双电层的厚度比电极曲率半径小得多(2)忽略离子的体积,假定溶液中离子电荷是连续分布的因此,可应用静电学中的泊松方程,把剩余电荷的分布与双电层溶液一侧的电位分布联系起来。
(3)将双电层溶液一侧的电位分布与电极表面剩余电荷密度联系起来,以便更明确地描述分散层结构的特点。
二、.对双电层方程式的讨论(1)当电极表面电荷密度q和溶液浓度c都很小时,双电层中的静电作用能远小于离子热运动能。
(2)当电极表面电荷密度q和溶液浓度c都比较大时,双电层中静电作用远大于离子热运动能。
(3)根据斯特恩模型,还可以从理论上估算表征分散层特征的某些重要参数。
上述的讨论表明,斯特恩模型能比较好地反映界面结构的真实情况。
但是该模型在推导双电层方程式时作了一些假设,例如假设介质的介电常数不随电场强度变化,把离子电荷看成点电荷并假定电荷是连续分布的,等等。
这就使得斯特恩双电层方程式对界面结构得描述只能是一种近似的、统计平均的结果,而不能用作准确的计算。
斯特恩模型的另一个重要缺点是对紧密层的描述过于粗糙。
它只简单地把紧密层描述成厚度d不变的离子电荷层,而没有考虑到紧密组成的细节及由此引起的紧密层结构与性质上的特点。
7.如果溶液中存在大量的惰性电解质,则电极过程中的液相传质步骤主要有哪种形式的传质形式所决定,分析说明?扩散传质形势决定。
对于电化学体系,加入大量的支持电解质,因此可以忽略反应粒子的电迁移,这时液相中传质为扩散与对流的串联。
由于对流区内的对流速度远远大于扩散速度,所以扩散传质为整个液相传质的控制步骤。
8. 为什么在电极表面上反应粒子浓度几乎等于零时仍有电流通过,且能得到最大的电流值——极限电流。
C i s →0时,浓度差最大,扩散速度最大,I 趋近最大极限值,扩散速度决定了电流速度,叫“扩散极限电流密度”。
9. 实验测得铜在C U SO 4溶液中的阴极稳态极化曲线如下图曲线1——0.05mol/LCU SO 4 不搅拌 曲线2——0.1mol/LC U SO 4 不搅拌 曲线3—— 0.1mol/LC U SO 4搅拌I 1<I 2<I 3,且2I 1=I 2 判断该阴极过程的控制步骤是什么?为什么?极限电流和浓度成正比,受搅拌影响极限电流不同,有平台 出现,阴极过程的控制步骤是扩散步骤。
对于电化学体系,加入大量的支持电解质,因此可以忽略反应粒子的电迁移,这时液相中传质为扩散与对流的串联。
由于对流区内的对流速度远远大于扩散速度,所以扩散传质为整个液相传质的控制步骤。
10 若有电极反应O+e -=R ,假设反应产物R 不溶,电极反应速度受液相扩散步骤控制。
已知Co 0=1mol/L ,Do=10-5cm 2/s , (dxdc0)x=0 = 9×10-3mol/cm 2 测的η浓差= -58mv(20℃)试求①扩散层有效厚度δ有效。
②反应物的表面浓度Co s 。
③稳态扩散电流密度Iδ有效=(C i o -C i s )/ (dci/dx) x=0C i s / C i o =1- I/Id11在恒电势暂态极化条件下,假设电极反应O+e-=R纯粹由扩散控制,分别求算平面电极和球状电极上不同瞬间(t=0.1 ,0.5 ,1,2,3,5,10,秒以及t →∞)的阴极极限扩散电流。
(已知Co0=1.00mol /L .s=0.02cm2 D0=10-5cm2/sec)并画出电流时间曲线若使球状电极上的超过平面电极上10%,需电解多长时间?12推导在某一电极电势下的电极反应速率常数与标准反应速率常数的关系。
i0=nFK0a CRexp(平ϕβRTnF)=nFKaCRKa=K0a exp(平ϕβRTnF)i0= nFK0c Cexp(平ϕαRTnF-)=nFKcC0Kc=K0c exp(平ϕαRTnF-)K称为电极反应速度常数.13根据混合控制动力学,分析在下列情况下导致出现超电势的主要原因①Id >>I >>i0②Id ≈I <<i0③Id ≈I >>i0④I <<i0,Id①Id >> I >> i 0 ,ηc =RT/αnF ln(I/i o )+RT/βnF * lnIId Id- (Id-I ≈Id) 上式简化为ηc =RT/αnF ln(I/i o ),这说明电极反应只出现电化学极化,完全由电化学极化所引起。
②Id ≈ I << i 0,从数学角度:I<<i 0,I/i 0<<1,ln(I/i 0)<<为负值,Id ≈I, lnIId Id-为正.无法判断应忽略哪一项,从电化学角度:I<<i 0 ,近似于平衡态,由电化学极化产生的过电位很小,可以忽略右方第一项。
由于推导时的假定I>>i 0 不再成立,不能用右方第二项计算浓差过电位,而应用:ηc = RT/nF* ln IId Id-, ηc 主要由浓差极化引起。
③Id ≈I >> i 0 ,在较小时电化学极化的影响往往较大;I →Id 时则浓差极化变为决定超电势的主要因素。
④ I << i 0 , Id ,ia ≈ic ≈ i0电化学步骤平衡态几乎未遭到破坏。
又I<<Id,Co s ≈Co 0,扩散步骤 也近似处于平衡态, 电极极化程度很小,ηc →0,过电位η很小,趋近于零14反应O+ne -=R, 根据电化学极化曲线方程式 I=i 0[exp(C RT nF ηα) — exp(CRT nFηβ-)] 说明在I >> i 0和 I << i 0 时电化学步骤的基本动力学方程I>> i 0时,电化学步骤的平衡受到严重的破坏,因而η的数值很大,得到半对数的极化曲线I<< i 0时,电化学步骤的平衡几乎没有被破坏因而η很小,得到线性极化曲线。
a. 当Id.>>I.>>i 0 时ηc =RT/αnF ln(I/i o )+RT/βnF * ln IId Id- (Id-I ≈Id)上式简化为ηc =RT/αnF ln(I/i o ),这说明电极反应只出现电化学极化,完全由电化学极化所引起。
b. 当Id ≈I<<i 0 从数学角度:I<<i 0,I/i 0<<1,ln(I/i 0)<<为负值,Id ≈I, lnIId Id-为正.无法判断应忽略哪一项.15 恒电流暂态极化条件下,试推导出电化学极化和浓差极化共存时 的动力学方程16外电流(I )与超电势(η)之间的线性关系和半对数关系各在什么条件下出现?由此能否说明 电化学极化有两种截然不同的动力学特征?I 0大,I-η一般为线性关系 I 0小,I-η一般为半对数关系17测的电极反应O+2e→R 在25 ℃时的交换电流密度为2×10-12A /cm2,α=0.46,当在-1.44V 下阴极极化时电极反应速度是多大?已知电极过程为电子转移步骤所控制,未通电时电势电极反应的电位为:-0.68V按照题意,该电极过程为电化学极化,且阴极极化值Δj为Δj=j-jI=0=-1.44-(-0.68)=-0.76V由于极化相当大,故可判断此时电极反应处于塔菲尔区, 所以已知n=2,a=0.46,i0=2×10-12A/cm2,所以=-0.87i=0.135A/cm218根据带电粒子在电场中的分布情况推导有Ψ1效应时的动力学方程,并根据分析I >>i0对不同氧化态物种还原时的表达形式。
19用旋转圆盘电极测定电化学极化和浓差极化共存时电子转移步骤动力学参数的依据是什么?有何限制?切向流速Vф=ωr, 扩散层厚度δ=Di1/3ν1/6y1/2U0-1/2δ∞ U0-1/2即δ∞(ωr)-1/2,δ∞r1/2r1/2(ωr)-1/2=ω-1/2=常数旋转圆盘电极的特点:电极表面各点上扩散层的厚度均相同,因而扩散电流密度也是均匀的.判断电极过程的控制步骤a. 如果Ic-1-ω-1/2成线性关系,并且通过原点,则为扩散控制步骤.b. 如果Ic-1-ω-1/2成线性关系,但直线不通过原点,则为混合控制过程c. 若Ic-1-ω-1/2无关,则此过程为电化学(电子转移)控制.20对于在低极化作用范围内的铜阳极溶解过程,实液测定到中间价粒子C U+,并测的C U+离子浓度随ηa增大而指数性上升,请写出铜阳极溶液的反映历程,并判定其中的控制步骤,推出稳态阳极极化曲线的表达式。