应用电化学复习
应用电化学

主要研究内容:
• 反应速率~电势间的依赖关系(The Reaction rate ~ Potential dependence and the nature behind)
i~E
电化学基本定律 (the Faraday law)
O+ neR
2
Q N nF
dQ(Coulombs cm2 ) / Current density: j ( Amperes/cm ) dt( Seconds )
Electrochemical reaction
e-
Fe2O3 + 6e 2Fe + 3O2-
C + 2O2 CO2 + 4e-
Fe2O3 + C + G (W) Fe + CO2
Work → Chemical energy
电化学反应的特征
• 整个氧化还原反应由发生在电极/电解质界面(Electrodes /electrolyte interfaces)上的两个独立的半反应(half-reactions) 组成.
• 研究化学能与电能之间相互转换的原理与技术(The laws and the technologies concerning the conversion between chemical energy and electrical energy) • 研究化学现象与电现象的相关性(Interrelation between chemical phenomena (chemical reactions, chemical changes, etc.) and electric phenomena (charge, current, potential, electric field, etc.)) • 研究发生在电极与电解质界面的现象、过程和反应(The phenomena, processes and reactions occurring at interface between an electronic conductor (electrode) and an ionic conductor (electrolyte) )
应用电化学复习思考题

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。
应用电化学(整理版)

电化学材料(整理)一. 基本理论1.电化学是研究电子导体和离子导体形成的带电界面现象及其变化的科学。
2. 分别解释电化学极化和浓差极化答:在电极反应的一系列步骤中,由电荷传递步骤控制整个电极过程的速度,称为电化学极化。
由于反应物和生成物的液相传质步骤受阻,出现浓度梯度引起的极化,称浓差极化。
3.浓差极化是由于扩散速度慢,而造成电极表面溶液与本体溶液浓度差别所引起的极化。
4. 稳定电位φS:不可逆电极,J=0,电荷转移达到平衡,物质转移不平衡,此稳态下的电极电位。
如硫酸铜溶液中的铁电极,氯化锌(酸性)溶液中的锌,即腐蚀电位。
5.析出电位:电镀时,电压越高,则阴极电位越负。
阴极电位负移到一定值时,才开始有金属析出。
刚开始析出金属时的阴极电位称析出电位。
析出电位与所镀金属性质和镀液有关。
金属析出电位正移越多,镀液的深镀能力越好。
6. 活化与钝化:测定电位—时间曲线时,若电极电位偏离平衡电位向负方向变化,则电极趋向于活化。
若电极电位偏离平衡电位向正方向变化,则电极趋向于钝化。
7.电极的极化:极化是电流通过电极时,电极电位偏离平衡电位的现象.8.交换电流密度J0越小,溶液中金属离子在阴极表面放电越困难,阴极极化越大。
二. 金属腐蚀与防护1. 腐蚀电池由阴极、阳极、电解质溶液和连接阴极和阳极的电子导体构成。
2. 缝隙腐蚀、沉积物腐蚀、水线腐蚀和因土质差异发生的管道腐蚀都是由氧浓差电池引起。
3.什么叫腐蚀微电池?现有一含铜杂质的锌片,请叙述它在酸性溶液中的腐蚀原理。
答:腐蚀微电池:由于金属的电势与所含杂质的电势不同,构成以金属和杂质为电极的微小短路电池,引起金属的腐蚀。
在酸性溶液中,H+在微阴极铜杂质获得电子:2 H++2e-=H2 ,产生氢气,促使铜杂质附近的锌失去电子:Zn-2e -=Zn 2+ ,锌作为腐蚀微电池的阳极而被腐蚀。
4. 请解释阳极保护法、外加电流阴极保护法和牺牲阳极法三种电化学防腐蚀方法。
应用电化学期末复习题

应用电化学期末复习题1. 如何设计电化学反应体系?在电解时正极是 _,负极是 ________ ;在原电池中正极是_ A.阳极,阴极;阳极,阴极 B.极C.阴极,阳极;阳极,阴极D.极2. 下列属于Steam 双电层模型图的是(C )A B3. 以下不是电催化剂性能特点的是(D )A. 催化剂有一定的电子导电性较高的催化活性C.催化剂具有一定的电化学稳定性耐咼温、咼压的特性4. 评价电催化性能最常用的分析方法是(A )A.循环伏安法B.旋转圆盘电极法 C.稳态极化法5电解硫酸铜溶液时,析出128g 铜(M=64 ),(A )A. 96500CB. 48250CC . 386000CD.24125C6.电毛细现象是界面张力随(B )变化的现象。
A.溶液密度B. 电极电位C.电极电流D溶液正负离子数Fo,负极是 ____ o (B )阳极,阴极;阴极,阳阴极,阳极;阳极,阴C DB.电催化剂具有D.催化剂要具备计时电流法 D.需要通入多少电量7. 以下不属于电催化与异相化学催化不同之处的是(C)A. 电催化与电极电位有关B. 溶液中不参加电极反应的离子和溶剂分子常常对电催化有明显影响C. 电催化不能应用在离子浓度较高的溶液中D. 电催化通常在相对较低的温度下即可起到催化作用8. 电池容量的大小与电池大小(),与放点条件()(A)A. 有关,有关B.有关,无关C.无关,有关D.无关,无关9. 下列关于电池寿命的叙述中错误的是(D)A.在一定条件下,电池工作到不能使用的工作时间B. 二次电池报废以前,在一定的充放电条件下,电池经历的充放电次数为其循环寿命C. 贮存寿命是指电池性能或电池容量降低到额定指标以下时的贮存时间D. 燃料电池的循环寿命较长10. 电解水溶液,镍电极上的-=1,当i k增加到原来的10倍时,n的值为(B )(提示:已知’'上中的b为0.15V)A.0.35VB. 0.50VC. 0.63VD.0.49V 11. 一个有机电合成产品要实现工业化必须达到以下指标中不包括哪一条(B )A.电流效率>50%B.电解能耗>8 kW h应J最终产物C.在电解液中最终产物浓度>10%D.最终产物能简单分离12. 在其他条件不变时,电解质溶液的摩尔电导率随溶液浓度的增加而(B )A.增大B.降低C.先增后减D. 不变13. 下列对化学电源的描述哪个是不准确的:CA.在阳极上发生氧化反应B. 电池内部由离子传输电荷C. 在电池外线路上电子从阴极流向阳极D. 当电动势为正值时电池反应是自发的14.电解水溶液,镍电极上的,当i k增加到原来的8倍时,n的值为(B )(提示:已知可A. 0.25V 施打式中的b为0.12V,ln2=0.301)B. 0.46VC. 0.53VD. 0.49V15.镀镍液一般为酸性,A. 醋酸以硫酸镍和氯化镍为主盐,以(C.草酸)为缓冲剂。
应用电化学习题复习及答案

应用电化学复习题和习题答案第一章习题解答1.用Ag 做电极,AgNO 3溶液的浓度为0.00739g/g(水),通电一段时间后,阳极上有0.078gAg (s )析出,而阳极区内含0.236gAgNO 3和23.14g 水,求t (Ag +)和t (NO 3-)。
解:Ag →Ag ++e -Ag ++e -→Agn 原=23.4×0.00739/169=1.023×10-3mol n 析=0.078/107=7.29×10-4mol n 后=0.236/169=1.396×10-3mol n 迁=n 原+n 析-n 后=5.36×10-4t (Ag +)=n 迁(Ag +)/n 析=0.735 t(NO 3-)=1- t (Ag +)=0.2652.25℃时在电导池中盛有浓度0.02mol/dm ³的KCl 溶液,测得电阻为82.4Ω,若在同一电导池中盛有浓度为0.0025mol/dm ³的k 2SO 4溶液,测得电阻为326Ω,已知25℃时0.02mol/dm ³的KCl 溶液的电导率为0.2768 S/m ,试求(1)电导池常数(2)0.0025mol.dm ³的K 2SO 4溶液的电导率和摩尔电导率。
(1)K cell =K kcl /G kcl =K kcl ×R kcl =82.4×0.2768=22.81 (2)K K2SO4=K cell ×G K2SO4=K cell /R K2SO4=0.07 S/m ΛK2SO4=K K2SO4/C=28×10-3 S/(m ·mol)3. 25℃时AgCl 饱和溶液的电导率为3.41×10-4S/m ,已知同温下水的电导率为1.6×10-4S/m,计算25℃时AgCl 的溶解度。
应用化学中的电化学基础知识

应用化学中的电化学基础知识电化学是应用化学领域的一个重要分支,研究了电与化学反应之间的关系以及电现象在化学反应中的应用。
本文将介绍一些应用化学中的电化学基础知识,包括电解质、电位、电解和电化学电池等内容。
一、电解质电解质是指在溶液中能够导电的化合物,主要分为强电解质和弱电解质两种。
强电解质在溶液中完全离解成离子,如盐酸和氯化钠;而弱电解质只有少部分分子会离解成离子,如醋酸和醋酸钠。
二、电位电位是电化学中的一个重要概念,用来描述物质的电荷相对于参考电极的能力。
常用的参考电极是标准氢电极,其电位被定义为0V。
其他物质的电位与标准氢电极的电位之差被称为标准电势,用E表示。
标准电势反映了物质进行氧化还原反应的趋势。
三、电解电解是指利用外加电压使离子在电解质溶液中发生氧化还原反应的过程。
在电解过程中,正极(阳极)接受电子,发生氧化反应;负极(阴极)失去电子,发生还原反应。
电解可以用于制备金属、析取气体等实用性操作。
四、电化学电池电化学电池是利用电化学反应产生电能的装置。
一个典型的电化学电池由两个半电池构成,分别是氧化半反应和还原半反应。
氧化半反应发生在阳极,还原半反应发生在阴极。
两个半反应通过电路进行电子传递,同时通过电解质溶液中的离子传递离子,从而实现能量的转化。
电化学电池的电势差被称为电动势,通常用E表示。
电池的工作原理是通过氧化还原反应来产生电荷分离,从而产生电流。
常见的电化学电池包括原电池、干电池和燃料电池等。
五、应用应用化学中的电化学知识具有广泛的应用领域。
电解质在溶液中的导电性质使其在电镀、电解制取金属等工业中得到广泛应用。
电位和电势的研究有助于了解氧化还原反应的趋势,进而指导催化剂的设计和电化学储能器件的开发。
电化学电池的应用范围涉及到能源存储、环境保护、电化学分析等方面。
总结电化学是应用化学领域中一个重要的分支,研究了电与化学反应之间的关系。
掌握电解质、电位、电解和电化学电池等基础知识,对于理解电化学反应的原理和应用具有重要意义。
《应用电化学》复习思考题参考答案

《应用电化学》复习思考题参考答案第一章电化学理论基础1.什么是电化学体系?基本单元有那些?(1)由两类不同导体组成,且在电荷转移时不可避免地伴随有物质变化的体系,通常有原电池、电解池、腐蚀电池三大类型。
(2)1.电极2.电解质溶液3.隔膜2.试举例说明隔膜的作用。
隔膜是将电解槽分隔为阳极区和阴极区,以保证阴极、阳极上发生氧化-还原反应的反应物和产物不互相接触和干扰。
例如采用玻璃滤板隔膜、盐桥和离子交换膜,起传导电流作用的离子可以透过隔膜。
3.试描述现代双电层理论的概要.电极\\溶液界面的双电层的溶液一侧被认为是由若干“层”组成的。
最靠近电极的一层为内层,它包含有溶剂分子和所谓的特性吸附的物质(离子或分子),这种内层也称为紧密层、helmholtz层或tern层,如图1.5所示。
实际上,大多数溶剂分子(如水)都是强极性分子,能在电极表面定向吸附形成一层偶极层。
特性吸附离子的电中心位置叫内holmholtz层(IHP),它是在距离为某1处。
溶剂化离子只能接近到距电极为某2的距离处,这些最近的溶剂化离子中心的位置称外helmholtz层(OHP)。
非特性吸附离子由于电场的作用会分布于称为分散层(扩散层)的三维区间内并延伸到本体溶液。
在OHP层与溶液本体之间是分散层。
4.什么是电极的法拉第过程和非法拉第过程。
电极上发生的反应过程有两种类型,法拉第过程和非法拉第过程。
前者是电荷经过电极/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法拉第过程,其规律符合法拉第定律,所引起的电流称法拉第电流。
后者是在一定条件下,当在一定电势范围内施加电位时,电极/溶液界面并不发生电荷传递反应,仅仅是电极/溶液界面的结构发生变化,这种过程称非法拉第过程。
5.试述电极反应的种类和机理。
电极反应种类:(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)腐蚀反应电极反应的机理:(1)CE机理:指在发生电子迁移反应之前发生了化学反应,其通式为:某O某+neRed如:酸性介质中HCHO的还原反应:OHH2CHCHO+H2OC步骤OHHCHO+2H++2e→CH3OHE步骤(2)EC机理:指在电极/溶液界面发生电子迁移反应后又发生了化学反应,其通式为:O某+Ze→Red某如:对氨基苯酚在Pt电极上的氧化反应(3)催化机理a、“外壳层”催化:EC机理中的一种,指在电极和溶液之间的电子传递反应,通过电极表面物种氧化—还原的媒介作用,使反应在比裸电极低的超电势下发生,其通式可表示如下:某+neRedE步骤Red+某O某+YC步骤如:Fe3+/Fe2+电对催化H2O2的还原反应:1/2H2O2+e→OH-Fe3++e→Fe2+Fe2++1/2H2O2→Fe3++OH-b、“内壳层”催化:也称为化学氧化—还原催化,即当反应物的总电化学反应中包括旧键的断裂和新键的形成时,发生在电子转移步骤的前、后或其中而产生了某种化学加成物或某些其它的电活性中间体,总的活化能会被某些“化学的”氧化—还原催化剂所降低。
《应用电化学》复习题-应化2014级

《应用电化学》复习题1.如何设计电化学反应体系?答:㈠电极工作电极 要求:①电化学反应不会因电极自身所发生的反应而受到影响②电极不发生反应,能在较大的电位区域中测定;③电极面积不宜太大电极表面最好应是均一平滑的,且能够通过简单的方法进行表面进化等等 分类:Ⅰ固体 惰性固体电极材料:玻碳、Pt 、Au 、Ag 、Pb 、导电玻璃。
Ⅱ液体液体电极(Hg 、Hg 齐):有可重现的均相表面,容易制备,H2析出超电势高。
辅助电极 要求:①与工作电极组成回路,使工作电极上电流流畅 ②辅助电极上可以安排为气体的析出反应或工作电极的逆反应,以使电解液组分不变③对工作电极影响轻度小④表面积大使极化作用主要作用于工作电极上,电阻小,不易极化,对形状、位置有要求。
参比电极 要求:① 用于测定研究电极的电极电势②提供热力学参比 ③是可逆电极,其电极电势符合Nerest 方程④应具有良好的电势稳定性和重现性等⑤不同体系采用不同参比电极㈡隔膜 要求:①导电②离子通透性③阴阳两极的产物不互相干扰㈢电解质溶液(介质)作用:①在电化学体系中起导电和反应物双重作用②电解质只起导电作用时,不发生氧化还原反应③固体电解质为具有离子导电性的晶态或非晶态物质2.试说明参比电极应具有的性能和用途。
参比电极(reference electrode ,简称RE):是指一个已知电势的接近于理想不极化的电极,参比电极上基本没有电流通过,用于测定研究电极(相对于参比电极)的电极电势。
既然参比电极是理想不极化电极,它应具备下列性能:应是可逆电极,其电极电势符合Nernst 方程;参比电极反应应有较大的交换电流密度,流过微小的电流时电极电势能迅速恢复原状;应具有良好的电势稳定性和重现性等。
不同研究体系可以选择不同的参比电极,水溶液体系中常见的参比电极有:饱和甘汞电极(SCE)、Ag/AgCl 电极、标淮氢电极(SHE 或NHE)等。
许多有机电化学测量是在非水溶剂中进行的,尽管水溶液参比电极也可以使用,但不可避免地会给体系带入水分,影响研究效果,因此,建议最好使用非水参比体系。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
应用电化学复习第一章:电极:工作电极WE,辅助电极CE,参比电极RE。
1.电化学体系的基本部分:①电极②隔膜③电解质溶液④电解池的设计与安装。
2.电极:电极是与电解质溶液或电解质接触的电子导体或半导体,为多相体系。
3.工作电极基本要求:①电极本身发生反应不会影响所研究的化学反应且能在较宽的电位内进行测定;②电极不与溶液的任何组分反应;③电极面积不宜太大,表面均匀平滑且易于表面净化。
4.参比电极的性能:①为可逆电极,电极电势符合Nernst方程,②参比电极反应有较大的交换电流密度,流过微小电流时电极电势能迅速复原,③具有良好的电势稳定性、重现性。
5.双电层理论的BDM模型(简述)内层:最靠近电极的一层(紧密层),由溶剂分子+特性吸附物质组成。
第一层:水分子层:φM第二层:水化离子剩余电荷层;IHP(内Helmholtz层):特性吸附离子的电中心位置(距离x1处);OHP(外Helmholtz层):最接近电极的溶剂化离子(非特性吸附离子)的中心位置(距离x2处);分散层:OHP层与溶液本体之间。
6.电极反应种类⑴简单电子迁移反应:⑵金属沉积反应:⑶表面膜的转移反应:⑷伴随着化学反应的电子迁移反应:存在于溶液中的氧化或还原物种借助于电极实施电子传递反应之前或之后发生的化学反应。
⑸多孔气体扩散电极中的气体还原或氧化反应:气相中的气体溶解于溶液后,在扩散到电极表面,借助于气体扩散电极得到或失去电子,提高了电极过程的电流效率。
⑹气体析出反应:某些存在于溶液中的非金属离子借助于电极发生还原、氧化反应产生气体而析出。
反应过程中,电解液中非金属离子的浓度不断减小。
⑺腐蚀反应:金属的溶解反应,金属或非金属在一定的介质中发生溶解,电极的重量不断减轻。
7.伴随着化学反应的电子迁移反应的机理(电极反应机理)(阴极还原:Ox+n e→Red. 阳极氧化:Red→Ox +ne)(1)CE机理:发生电子迁移之前发生化学反应通式:X←→Ox + ne ←→Red (2)EC机理:发生电子迁移之后发生化学反应通式:Ox + ne ←→Red ←→X (3)催化机理:EC机理中的一种,在电极和溶液之间的电子传递反应,通过电极表面物种氧化-还原的媒介作用,使反应在比裸电极低的超电势下发生,属于“外壳层”催化。
通式:Ox + ne ←→Red E步骤Red + X ←→Ox + Y C步骤(4)ECE机理:氧化还原物种先在电极上发生电子迁移反应,接着又发生化学反应,在此两反应后又发生电子迁移反应,生成产物。
8.极化:当法拉第电流通过电极时,电极电势或电池电动势对平衡值(或可逆值,或Nernst 值)会发生偏离,这种偏离称为极化。
9.极化的类型:①浓差极化、②化学极化、③电化学极化10.物质传递的形式有三种:扩散、电迁移、对流。
(1)扩散: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。
(2)电迁移:在电场的作用下,带电的物质的定向移动。
(3)对流:指流体借助本身的流动携带物质转移的传质方式。
第二章:1.电催化:在电场的作用下,存在于电极表面或溶液相中的修饰物(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不发生变化的一类化学作用。
2.电催化的本质:通过改变电极表面修饰物(或表面状态)或溶液中的修饰物来大范围地改变反应的电势或反应速率,使电极具有电子传递功能外,还能对电化学反应进行某种促进和选择。
3.电催化的类型(1)氧化—还原电催化(媒介体电催化)(2)非氧化—还原电催化(外壳层催化)4.机理:氧化—还原电催化:在催化过程中,固定在电极表面或存在于电解液中的催化剂本身发生了氧化—还原反应,成为底物的电荷传递的媒介体,促进底物的电子传递。
非氧化—还原催化:固定在电极表面的催化剂本身在催化过程中并不发生氧化—还原反应,当发生的总电化学反应中包括旧键的断裂和新键的形成时,发生在电子转移步骤的前后或其中,而产生了某种化学加成物或某些其他的电活性中间体。
5.影响电催化性能的因素:①催化剂的结构和组成:催化剂之所以能改变电极反应的速率,是由于催化剂和反应物之间存在的某种相互作用改变了反应进行的途径,降低了反应的超电势和活化能。
②催化剂的氧化-还原电势。
③催化剂的载体对电催化活性亦有很大影响。
第三章:1.化学电源:化学电源又称为电池,是将氧化-还原反应的化学能直接转变为电能的装置。
2.活性物质:是指在电池充放电过程中参与电极反应,影响电池容量和性能的物质。
3.化学电源的主要性能:①化学电源的电动势②电池容量电池的电动势又称理论电压,是指没有电流流过外电路时电池正负两极之间的电极电势差,其大小是由电池反应的Gibbs自由能变化来决定的。
电池容量是指在一定放电条件下,电池放电到终止电压时所放出的电量,单位为库仑(C)或安时(A·h)。
4.自放电:是指由于电池中一些自发过程的进行而引起的电池容量的损失。
5.引发自发电的原因:①不期望的副反应的发生;②电池内部变化而导致的接触问题;③活性物质的再结晶;④电池的负极大多使用的是活泼金属,可能发生阳极溶解;⑤无外接负载时电池在电解质桥上的放电等。
6.计算第四章:1.金属电沉积过程:是指简单金属离子或络离子通过电化学方法在固体(导体或半导体)表面上放电还原为金属原子附着于电极表面,从而获得一金属层的过程。
2.简单金属离子的还原过程的步骤:①水化金属离子由本体溶液向电极表面的液相传质。
②电极表面溶液层中金属离子水化数降低、水化层发生重排,使离子进一步靠近电极表面,过程表示为:M2+·mH2O—nH2O →M2+·(m—n)H2O③部分失水的离子直接吸附于电极表面的活化部位,并借助于电极实现电荷转移,形成吸附于电极表面的水化原子,过程表示为:M2+·(m—n)H2O+ e →M+·(m—n)H2O(吸附离子)M+·(m—n)H2O+ e →M·(m—n)H2O(吸附原子)④吸附于电极表面的水化原子失去剩余水化层,成为金属原子进入晶格。
过程可表示为:M·(m—n)H2O(ad)—(m—n)H2O →M晶格3.金属共沉积原理的四种情况及措施:(实验资料)1、两种离子的析出电位相差较小时,可采用调节离子浓度的方法实现共沉积。
2、两种离子的析出电位相差不大时,两者极化曲线斜率不同,调节电流密度,实现共沉积。
3、两种离子的析出电位相差很大时,加入络合剂以改变平衡电极电势,实现共沉积。
4、加入添加剂。
4.增加阴极极化可以得到数目众多的小晶体组成的结晶层,即超电势是影响金属电结晶的主要动力学因素。
5.整平剂作用机理:①在整个基底表面上,金属电沉积过程是受电化学活化控制(即电子传递步骤是速度控制步骤)的。
②整平剂能在基底电极表面发生吸附,并对电沉积过程起阻化作用。
③在整平过程中,吸附在表面上的整平剂分子是不断消耗的,即整平剂在表面的覆盖度不是处于平衡状态,整平剂在基底上的吸附过程受其本身从本体溶液向电极表面扩散步骤控制。
6.影响镀层质量的因素及作用机理:①镀液的性能在单盐电解液中,镀层的结晶较为粗糙,但成本低,电流密度大。
加入络合剂的复盐电解液增加了阴极极化,镀层细致,但成本高。
在复盐电解液的电镀过程中,因氰化物的毒性,无氰电镀已成为发展的方向。
添加剂对镀层的性能影响极大,常使镀层硬度增加,对内应力和脆性也有影响。
②电镀工艺因素电流密度:电流密度大,镀速快,镀层结晶细而致密,增加镀层的硬度、内应力和脆性,但电流密度过大会出现枝晶和针孔等。
电解液温度:提高温度有利于生产较大的晶粒,因而镀层硬度、内应力和脆性以及抗拉强度降低;提高阴极和阳极电流效率,消除阳极钝化,增加盐的溶解度和溶液导电能力,降低极化。
但过高温度导致形成粗晶和空隙较多的镀层。
搅拌:利于减少浓差极化,利于得到致密镀层,减少氢脆。
在高电流密度下进行搅拌可以减少高电流密度引起的散热,烧焦等不利影响。
③阳极阳极氧化一般经历活化区、钝化区、过钝化区三步骤。
镀液中的电解质应选择不使阳极发生钝化的物质,电镀过程中可调节电流密度保持阳极在活化区域。
7.电镀生产工艺三步骤:镀前处理、电镀和镀后处理8.塑料电镀工艺特点:首先粗化处理,将ABS塑料表面的B组分浸蚀掉,使塑料从憎水体变成亲水体。
然后进行敏化处理,使工件表面吸附一层容易氧化的亚锡离子。
再进行活化处理,使工件表面生成一层金属银,以此作为化学沉积时氧化还原反应的催化剂。
最后进行化学沉积,银作为催化剂,使铜离子氧化成铜,形成一层金属导电膜。
9.铝阳极氧化膜形成的三个过程:①阻挡层的形成。
②膜孔的出现。
③多孔层增厚。
10.电泳涂装技术(EC):是把水溶性的带有正电荷或负电荷的阳、阴离子树脂的电泳漆通过类似金属电镀的方法覆到金属表面,从而对金属进行精饰的一种电镀方法。
11.阳极电泳涂装(AEC):是以被镀金属基底作为阳极,带电的阴离子树脂在电场作用下进行定向移动,从而在金属表面实现电沉积的方法。
12.阴极电泳涂装(CEC):是以水溶性阳离子树脂为成膜基料,以工件作为阴极,从而在金属表面实现电沉积的一种电镀方法。
第五章:1.氯碱工业电解槽式样:隔膜槽、汞槽和离子膜槽2.隔膜槽电解法电解原理(了解)阳极反应:2Cl-→Cl2+2e-阴极反应:2H2O+2e-→H2+2OH-电解NaCl总反应2NaCl+2H2O==2NaOH+Cl2+H2电解液中,饱和溶液从阳极放电。
3.汞槽电解法(了解)阴极用汞,由于氢在汞上有很高的超电势,放H+不易在阴极上放电,而Na可与汞生成汞齐,因而降低了Na+的析出电位,使其可以在汞阴极上析出,汞槽法电解的最终产物还是Cl2、H2、NaOH,但纯度大大提高。
4.离子膜槽电解法:(了解)原理和电极材料等皆和隔膜相同,所不同的是以离子交换膜(或称离子选择性透过膜)代替隔膜。
石棉隔膜只是一种机械的隔离膜.可防止液体的自由对流和电解产物混和,但不能阻止离子的相互扩散和迁移。
离子交换膜由离子交换树脂压制成,国外已生产出能适应于氯碱电解槽的全氟化高聚物离子交换膜,此类膜的特点只许Na+透过,而Cl-,H+,OH-不能透过。
第七章:1.化学传感器的分类:①电位型传感器、②电流型传感器、③电导型传感器①电位型传感器是将溶解于电解质溶液中的离子作用于离子电极而产生的电动势作为传感器的输出而取出,从而实现离子的检测;②电流型传感器是在保持电极和电解质溶液的界面为一恒定的电位时,将被测物直接氧化或还原,并将流过外电路的电流作为传感器的输出而取出,从而实现化学物质的检测;③电导型传感器是以被测物氧化或还原后电解质溶液电导的变化作为传感器的输出而取出,从而实现物质的检测。