电解与极化试题

电解与极化试题
一、选择题
1. 25℃时, H 2在锌上的超电势为 0.7 V ，θϕ(Zn 2+/Zn) = -0.763 V ，电解一含有
Zn 2+(a =0.01) 的溶液，为了不使 H 2析出，溶液的 pH 值至少应控制在
(A) pH > 2.06 (B) pH > 2.72
(C) pH > 7.10 (D) pH > 8.02
2. 一贮水铁箱上被腐蚀了一个洞，今用一金属片焊接在洞外面以堵漏，为了延长铁
箱的寿命，选用哪种金属片为好？
(A) 铜片 (B) 铁片 (C) 镀锡铁片 (D) 锌片
3. 金属活性排在H 2之前的金属离子, 如Na + 能优先于H +在汞阴极上析出, 这是由于：
(A) θϕ(Na +/ Na) < θϕ(H +/ H 2)
(B) η (Na) < η (H 2)
(C) ϕ(Na +/ Na) < ϕ(H +/ H 2)
(D) H 2在汞上析出有很大的超电势, 以至于ϕ(Na +/ Na) >ϕ(H +/ H 2)
4. 下列示意图描述了原电池和电解池中电极的极化规律, 其中表示原电池阳极的是：
(A) 曲线1 B) 曲线2 (C) 曲线3 (D) 曲线4
5. 298 K 、0.1 mol ·dm -3的 HCl 溶液中，氢电极的热力学电势为 -0.06 V ，电解此溶液
时，氢在铜电极上的析出电势2H ϕ为：
(A) 大于 -0.06 V (B) 等于 -0.06 V
(C) 小于 -0.06 V (D) 不能判定
6. 电解金属盐的水溶液时, 在阴极上 ：
(A) 还原电势愈正的粒子愈容易析出
(B) 还原电势与其超电势之代数和愈正的粒子愈容易析出
(C) 还原电势愈负的粒子愈容易析出
(D) 还原电势与其超电势之和愈负的粒子愈容易析出
7. 电解时, 在阳极上首先发生氧化作用而放电的是：
(A) 标准还原电势最大者
(B) 标准还原电势最小者
(C) 考虑极化后，实际上的不可逆还原电势最大者
(D) 考虑极化后，实际上的不可逆还原电势最小者
8. 用铜电极电解 0.1mol ·kg -1的 CuCl 2水溶液，阳极上的反应为
(A) 2Cl- ─→ Cl 2+ 2e - (B) Cu ─→ Cu 2++ 2e -
(C) Cu ─→ Cu ++ e - (D) 2OH - ─→ H 2O + 2
1O 2+ 2e - 9. 极谱分析仪所用的测量阴极属于下列哪一种？
(A) 浓差极化电极 (B) 电化学极化电极
(C) 难极化电极 (D) 理想可逆电极
10. 通电于含有相同浓度的Fe 2+, Ca 2+, Zn 2+, Cu 2+的电解质溶液, 已知
θϕ(Fe 2+/ Fe) = -0.440 V ， θϕ(Ca 2+/ Ca) = -2.866 V
θ
ϕ(Zn2+/ Zn) = -0.7628 V ，θϕ(Cu2+/ Cu) = 0.337 V
当不考虑超电势时, 在电极上金属析出的次序是：
(A) Cu →Fe →Zn →Ca (B) Ca →Zn →Fe →Cu
(C) Ca →Fe →Zn →Cu (D) Ca →Cu →Zn →Fe
11. 以石墨为阳极，电解0.01 mol·kg-1 NaCl 溶液，在阳极上首先析出：
(A) Cl2(B) O2(C) Cl2与O2混合气体(D) 无气体析出
ϕ(Cl2/Cl-)= 1.36 V , η(Cl2)= 0 V ，
已知：θ
θ
ϕ(O2/OH-)= 0.401V , η(O2) = 0.8 V 。

12. 电解混合电解液时，有一种电解质可以首先析出，它的分解电压等于下列差值中的哪一
个？式中ϕ平，ϕ阴和ϕ阳分别代表电极的可逆电极电势和阴、阳极的实际析出电势。

(A) ϕ平，阳－ϕ平，阴
(B) ϕ阳+ ϕ阴
(C) ϕ阳（最小）－ϕ阴（最大）
(D) ϕ阳（最大）－ϕ阴（最小）
二、填空题
1．电极表面反应速率r与电流密度j之间应满足关系。

2. 电池放电时，随电流密度增加阳极电位变，阴极电位变，正极变，负极变。

3. 铜板上有一些铁的铆钉, 长期暴露在潮湿的空气中, 在部位特别容易生锈。

4. 氢气在金属电极上析出时, 根据条件不同, 超电势随电流密度变化关系分别可用
η=R e j或η=a + b lg j表示, 前者适用于情况, 而后者适用于情况。

5. 超电势测量采用的是三电极体系, 即研究电极、辅助电极和参比电极, 其中辅助电极的
作用是,参比电极的作用是。

6. 从理论上分析电解时的分解电压, E分解=, 而且随电流
强度I的增加而。

7. 电解工业中, 为了衡量一个产品的经济指标，需要计算电流效率, 它指的是
电流效率=。

8. 酸性介质的氢-氧燃料电池, 其正极反应为
负极反应为。

9. 电解过程中，极化作用使消耗的电能；在金属的电化学腐蚀过程中，极
化作用使腐蚀速度。

10. 从能量的利用上看，超电势的存在有其不利的方面。

但在工业及分析等方面，超电势
的现象也被广泛的应用, 试举出二个利用超电势的例子
三、计算题
1，298 K时, 用Pb为电极来电解0.100 mol·dm-3 H2SO4(γ±=0.265)。

在电解过程中, 把Pb阴极与另一摩尔甘汞电极相联接，当Pb阴极上氢开始析出时, 测得E分解=1.0685 V, 试求H2在Pb电极上的超电势(H2SO4只考虑一级电离), 已知摩尔甘汞电极的氢标电势ϕ甘汞=0.2800 V 。

2．298 K，θp时，以Pt 为阴极，C（石墨）为阳极，电解含CdCl2(0.01 mol·kg-1) 和CuCl2(0.02 mol·kg-1)的水溶液，若电解过程中超电势可忽略不计，
ϕ(Cd2+/Cd) = -0.402 V，θϕ(Cu2+/Cu) = 0.337 V，
（设活度系数均为1，已知θ
θ
ϕ(Cl2/Cl-) = 1.36 V，θϕ(O2/H2O,H+) = 1.229 V ) (不考虑水解) 试问：（甲）何种金属先在阴极析出？
（乙）第二种金属析出时，至少须加多少电压？
（丙）当第二种金属析出时，第一种金属 离子在溶液中的浓度为若干？ （丁）事实上 O 2(g) 在石墨上是有超电势的，若设超电势为 0.6 V ，则阳极上 首先应发生什么反应？
3. 298 K 时, 某钢铁容器内盛 pH =
4.0 的溶液，试通过计算说明此时钢铁容器是否
会被腐蚀？假定容器内 Fe 2+浓度超过 10-6 mol ·dm -3 时，则认为容器已被腐蚀。

已知：θϕ(Fe 2+/Fe) = -0.4402 V ，H 2在铁上析出时的超电势为 0.40 V 。

4.
H 2和O 2在Ag 电极上的超电势在电流密度为0.1A cm -2时分别为0.87和0.98 V 。

试
问：将两个Ag 电极，插入一稀NaOH 溶液中电解时, 在此电流密度下的外加电压应为多少? (忽略电解池内部电压降)。

已知θE (O 2-H 2)=1.229 V 。

5. 298 K 时, 测得下列电池的电动势为0.187 V , Pb | PbSO 4 | H 2SO 4(0.01mol ·kg -1) | H 2(θp ), Pt, 若0.01 mol ·kg -1 H 2SO 4的电导 率为8.6×10-3 Ω-1·cm -1, 电池的电极面积为1cm 2, 极间距为2 cm, 求有200 mA 电流通 过电池时的端电压。

设右电极为理想的不极化电极, 左电极的超电势为+250 mV 。

6. 298 K 时, 用Pt 阳极Cu 阴极电解0.10 mol ·dm -3 CuSO 4溶液, 电极的面积为50 cm 2, 电 流保持在0.040 A, 并采取措施, 使浓差极化极小。

若电解槽中含1dm 3溶液, 试问至少 电解多少时间后, H 2才会析出？ 此时剩余Cu 2+的浓度为多少? 设活度系数均为1。

已知氢在铜上之 η =a+blg j , a=0.80 V , b=0.115 V , θϕ(Cu 2+/ Cu) =0.337 V 。

7. 298 K 时，用铂电极电解 1 mol ·dm -3 的 H 2SO 4(不考虑活度系数)：
(1) 计算理论分解电压
(2) 若两电极面积均为 1cm 2，电解液电阻为 100 Ω，H 2和O 2的超电势η (V) 与电流密度 j (A ·cm -2) 的关系分别为 2H η= 0.472 + 0.118 lg j
2O η= 1.062 + 0.118 lg j
问当通过的电流为 1 mA 时，外加电压为若干？ 已知: θϕ(O 2,H 2O,H +) = 1.229 V 。

8. 在铁管的裂缝处或螺纹联结处特别容易受到腐蚀而生锈, 这是什么原因?。