应用电化学思考题
应用电化学思考题
《应用电化学》思考题第三章化学电源1.什么是化学电源？试述其结构和类型。
（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.试述有关化学电源主要性能的概念，如电动势、开路电压、工作电压、截止电压电池容量、连续放电、间歇放电、电池的寿命、自放电、过充电等.。
电动势E：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。
开路电压OCV：是在无负荷情况下的电池电压，一般OCV≤E，只有可逆电池的OCV＝E。
工作电压V：是指电池有电流流过时的端电压。
额定电压：指电池工作时公认的标准电压。
截止电压：指电池放电终止时的电压值。
电池容量C：指在一定放电条件下，电池放电到终止电压时所能放出的电量，单位为库仑（CC=mzF/M由图可知，间歇放电时电池的容量要较连续放电时的大。
时间电池的寿命包含三种涵义：使用寿命是指在一定条件下，电池工作到不能使用的工作时间。
循环寿命是指在二次电池报废之前，在一定条件放电条件下，电池经历充放电循环的次数，对于一次电池、燃烧电池则不存在循环寿命。
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。
充电时间太长，电池可能被过充电。
3.什么是一次电池？一次的原因是什么？有何优点？（1）一次电池（原电池）为电池放电后不能用充电的方法使它复原的一类电池。
（2）原因是由于电池反应或电极反应的不可逆性或条件限制使电池反应很难可逆地进行所决定的。
（3）主要优点：方便、简单、容易使用，维修工作量极少。
其他优点有：贮存寿命长，适当的比能量和比功率，可靠，成本低。
5.写出验证锌锰一次电池表达式与电极电池反应，并说明其主要结构和特征。
电池表达式为：(一)Zn│浓KOH│MnO2 ，C（+）负极反应： Zn+2OH - —2e→Zn(OH)2Zn(OH)2+2OH-→[Zn(OH)4]2-正极反应： MnO2+H2O+e→MnOOH+OH -MnOOH+H2O+e→Mn(OH)2+OH –电池反应：Zn+MnO2+2H2O+2OH -→Mn(OH)2+Zn(OH)42-电池采用浓KOH作电解液（PH≈5），采用Zn和石墨分别作为负极和正极的集电器。
电化学原理思考题答案
电化学原理思考题答案第三章1.自发形成的双电层和强制形成的双电层在性质和结构上有无不同？为什么？2．理想极化电极和不极化电极有什么区别？它们在电化学中有什么重要用途？答：当电极反应速率为0，电流全部用于改变双电层的电极体系的电极称为理想极化电极，可用于界面结构和性质的研究。
理想不极化电极是指当电极反应速率和电子反应速率相等时，极化作用和去极化作用平衡，无极化现象，通向界面的电流全部用于电化学反应，可用作参比电极。
3．什么是电毛细现象？为什么电毛细曲线是具有极大值的抛物线形状？答：电毛细现象是指界面张力随电极电位变化的现象。
溶液界面存在双电层，剩余电荷无论带正电还是负电，同性电荷间相互排斥，使界面扩大，而界面张力力图使界面缩小，两者作用效果相反，因此带电界面的张力比不带电时小，且电荷密度越大，界面张力越小，因此电毛细曲线是具有极大值的抛物线形状。
4．标准氢电极的表面剩余电荷是否为零？用什么办法能确定其表面带电状况？答：不一定，标准氢电极电位为0指的是氢标电位，是人为规定的，电极表面剩余电荷密度为0时的电位指的是零电荷电位,其数值并不一定为0;因为形成相间电位差的原因除了离子双电层外,还有吸附双电层\\偶极子双电层\\金属表面电位。
可通过零电荷电位判断电极表面带电状况，测定氢标电极的零电荷电位，若小于0则电极带正电，反之带负电。
5．你能根据电毛细曲线的基本规律分析气泡在电极上的附着力与电极电位有什么关系吗？为什么有这种关系？（提示：液体对电极表面的润湿性越高，气体在电极表面的附着力就越小。
）6．为什么在微分电容曲线中，当电极电位绝对值较大时，会出现“平台”？7．双电层的电容为什么会随电极电位变化？试根据双电层结构的物理模型和数学模型型以解释。
答：静电作用和热运动。
静电作用使符号相反的剩余电荷相互靠近，贴于电极表面排列，热运动使荷电粒子外散，在这两种作用下界面层由紧密层和分散层组成。
11．什么叫ψ1电位？能否说ψ1电位的大小只取决于电解质总浓度而与电解质本性无关？ψ1电位的符号是否总是与双电层总电位的符号一致？为什么？答：距离电极表面d处的电位叫ψ1电位。
应用电化学实验相关思考题的参考答案
1、原电池负极反应：Zn – 2e Zn2+正极反应：Cu2+ + 2e Cu原电池反应：Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu电子流动方向：从负极流向正极。
盐桥的作用：盐桥消除或降低液接电势。
饱和KCl溶液的浓度高达4.2mol/L，当盐桥插入到浓度不大的两电解质溶液之间的界面时，产生了两个接界面，盐桥中K+和Cl-向外扩散就成为这两个接界面上离子扩散的主流。
由于K+和Cl-的扩散速率相近，使盐桥与两个溶液接触产生的液接电势均很小，且两者方向相反，故相互抵消后降至1~2mV。
选择盐桥中的电解质的原则是高浓度、正负离子迁移速率接近相等，且不与电池中溶液发生化学反应。
本次实验中采用琼脂-饱和KCl盐桥。
琼脂－饱和KCl盐桥做法：烧杯中加入3g 琼脂和97ml蒸馏水，使用水浴加热法将琼脂加热至完全溶解。
然后加入30克KCl 充分搅拌，KCl完全溶解后趁热用滴管或虹吸将此溶液加入已事先弯好的玻璃管中，静置待琼脂凝结后便可使用。
伏特计是用来测定锌铜原电池的电池电动势的，将盐桥取出后，由于降低或者消除了液接电势，所以伏特计读数降低。
2、金属的电化学腐蚀：马口铁与白铁皮的腐蚀（1）铁被腐蚀溶解并产生气泡。
（2）镀锌铁挫痕处锌被腐蚀，而镀锡铁挫痕处是铁被腐蚀。
原因：两种接触的金属加上腐蚀性物质（本次实验中的腐蚀性物质为HCl 和K3[Fe(CN)6] ）组成了一个电化学腐蚀模型，白铁皮是镀锌铁，锌的化学性质较铁更活泼，所以是镀层表面的锌被腐蚀；马口铁是镀锡铁，锡的化学性质比铁要稳定，所以是镀层下面的铁被腐蚀。
3、缓蚀剂的作用（1）现象：铁钉被HCl溶解产生气泡。
加入苯胺后，气泡生成速度变慢。
原因：苯胺与HCl作用生成盐，束缚了溶液中的氢离子，起缓蚀作用。
（2）现象：加入乌托品的试管与加入水的试管相比，其颜色出现得慢、浅。
原因：乌托品是六次甲基胺，与HCl作用生成盐，束缚了溶液中的氢离子，起缓蚀作用。
4、电镀——在铁上镀铜画出电镀装置图即可。
电分析化学思考题1
1.1什么是“微扰理论”？答：对一个测试对象施加一个微小的扰动，使其状态发生某种特定的变化，从这种变化来测定该测试对象的化学状态参数（组成、形态、结构等信息）。
1.2组成分析仪器的典型结构？答：1.3电分析化学的研究方向有哪些？电分析化学的任务和内容？答：研究方向：电解、库仑分析，电位分析，电导分析，极谱、伏安分析，交叉学科。
主要任务：(1)鉴别待测物质的化学成分“是什么”？(2)研究化学反应的机理“是什么”？(3)鉴别待测物质的化学成分“有多少”？1.4推动分析化学发展的“四要素”？为何“分析对象”处于中心位置？答：“四要素”：分析对象、理论基础、实验方法、仪器技术。
“分析对象”处于中心位置的原因是任何具体的分析手段都是为了对象服务的，没有对象就谈不到方法。
1.5分析仪器的发展趋势是什么？答：仪器大众化和日用品化，沿着miniaturization →microminiaturization →lab-on-a-chip （μTAS）方向发展。
2.1 极谱法和伏安法的特征是什么？答：极谱法和伏安法是根据待测组分在电极上发生氧化还原反应形成电位-电流曲线进行测量的一类分析方法。
采用表面做周期性连续更新的滴汞电极做工作电极的成为极谱法。
使用面积固定的悬汞、石墨、铂等电极作为工作电极的成为伏安法。
2.2 如何消除充电电流的干扰？答：2.3 为什么直流极谱波是呈锯齿形的，而线形伏安波呈光滑的曲线？答：主要的原因是线性扫描伏安法采用汞膜电极，而普通极谱波采用滴汞电极的缘故。
当使用滴汞电极测定离子浓度时，随着汞滴的生长，汞滴面积不断增大，离子在汞滴表面的反应就越来越快，电流增大，汞滴生长完全，电流达到最大值。
随着汞滴的脱落，电流迅速降低，在极谱上形成一个锯齿，即一滴汞滴对应着一个锯齿。
接着新汞滴的生长开始，又一个新的锯齿形成，如此循环，最终就得到带锯齿状的极谱波。
而在线性扫描伏安法中，由于汞膜电极的汞滴面积保持一定，溶液中电流随着电压的增大不断增大，直至在电解电位附近达到极大值，电极表面附近的离子浓度迅速降低，而溶液中其余的离子来不及及时的扩散到电极表面，电流变小。
电化学原理部分思考题
第二章1 电化学体系中包括哪些相间电位？有何不同2 分析电化学反应和非电化学反应的氧化还原的区别3 比较原电池，电解池和腐蚀电池之间的不同1 电化学体系中包括哪些相间电位？有何不同2分析电化学反应和非电化学反应的氧化还原的区别答:电化学反应:不接触、不同地点、定向运动、电极电势、电能、可控制;非电化学的氧化还原反应:碰撞接触、同一地点、混乱运动、内能及活化能的比值、热效应。
3 比较原电池，电解池和腐蚀电池之间的不同2020-3-16作业题-第三章1 什么是电毛细现象，解释抛物线形状的电毛细曲线为什么具有极大值？2 为什么双电层的电容会随电极电位变化？3 理想极化电极和不极化电极的区别是什么？1 什么是电毛细现象，解释抛物线形状的电毛细曲线为什么具有极大值？答:对电极体系来说，界面张力不仅与界面层的物质组成有关，而且与电极电位有关。
这种界面张力随电极电位变化的现象叫做电毛细现象。
由李普曼公式⑴如果电极表面剩余电荷等于零，即无离子双电层存在时，则有q=0。
这种情况对应于电毛细曲线的最高点。
⑵当电极表面存在正的剩余电荷时，q>0，σϕ∂∂p 。
这对应于电毛细曲线的左半部分(上升分支)。
在这种情况下，电极电位变正，界面张力减小。
（3）当电极表面存在负的剩余电荷时，q<0，σϕ∂∂f 。
相对于电毛细曲线的右半部分(下降分支)。
此时，随电极电位变负，界面张力也不断减小。
2. 为什么双电层的电容会随电极电位变化？答:双电层结构的分散性随溶液浓度的增加和电极电位的绝对值而减小。
双电层结构分散性的减小意味着它的有效厚度减小，因而界面电容值增大。
3. 理想极化电极和不极化电极的区别是什么？答:当电极反应速率为0，电流全部用于改变双电层的电极体系的电极称为理想极化电极，可用于界面结构和性质的研究。
理想不极化电极是指当电极反应速率和电子反应速率相等时，极化作用和去极化作用平衡，无极化现象，通向界面的电流全部用于电化学反应，可用作参比电极。
应用电化学习题及答案
应用电化学，杨辉卢文庆 全书思考题和习题 第一章习题解答：1试推导下列各电极反应的类型及电极反应的过程。
(1)++→+242Ce e Ce解：属于简单离子电迁移反应，指电极/溶液界面的溶液一侧的氧化态物种4Ce +借助于电极得到电子，生成还原态的物种2Ce+而溶解于溶液中，而电极在经历氧化-还原后其物理化学性质和表面状态等并未发生变化， (2)-→++OH e O H O 44222解：多孔气体扩散电极中的气体还原反应。
气相中的气体2O 溶解于溶液后，再扩散到电极表面，然后借助于气体扩散电极得到电子，气体扩散电极的使用提高了电极过程的电流效率。
(3)Ni e Ni →++22解：金属沉积反应。
溶液中的金属离子2Ni +从电极上得到电子还原为金属Ni ，附着于电极表面，此时电极表面状态与沉积前相比发生了变化。
(4)-+→++OH s MnOOH O H e s MnO )()(22解：表面膜的转移反应。
覆盖于电极表面的物种(电极一侧)经过氧化-还原形成另一种附着于电极表面的物种，它们可能是氧化物、氢氧化物、硫酸盐等。
(5)2)(22OH Zn e OH Zn→-+-；--→+242])([2)(OH Zn OH OH Zn解：腐蚀反应：亦即金属的溶解反应，电极的重量不断减轻。
即金属锌在碱性介质中发生溶解形成二羟基合二价锌络合物，所形成的二羟基合二价锌络合物又和羟基进一步形成四羟基合二价锌络合物。
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。
电化学思考和课后答案第一章
思考题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 +得到电子的反应）。
2）丹尼尔电池，其外部电路是由第一类导体组成，而溶液是由第二类导体组成，其阳极上发生还原反应，阴极发生氧化反应。
3.有人说：“像阳离子就是正离子,阴离子就是负离子一样阳极就是正极阴极就是负极”。
这种说法对吗？为什么？答：这种说法是明显错误的。
无论在原电池还是电解池中，都有如下定义： 正极：电势较高的电极； 负极：电势较低的电极； 阳极：发生氧化反应的电极； 阴极：发生还原反应的电极。
阴离子总是移向阳极阳离子总是移向阴极。
原电池中,正极=阴极,负极=阳极; 电解池中,正极=阳极,负极=阴极11.电解质溶液的标准态是如何选定的？它和纯液体的标准状态有何不同？答：理想溶液中组分i 的化学势等温式为 真实溶液中，由于存在各种离子间的相互作用，使真实溶液的性质与理想溶液有一定的偏差，不能直接应用上式。
为了保持化学势公式有统一的简单形式，引入一个新的参数α活度，来代替上式中的浓度。
真实溶液化学势等温式可写为 活度与浓度的比值能反映粒子间相互作用所引起的真实溶液与理想溶液的偏差， 称为活度系数。
通常用符号f 表示。
即，同时，规定活度等于1 的状态为标准状态。
对于固态物质、液态物质和溶剂这一标准状态为它们的纯物质状态。
即规定纯物质的活度等于1。
对于溶液中的溶质，则选用具有单位浓度而又不存在离子间相互作用的假想状态作为该溶质的标准状态。
也就是这种假想状态同时具有无限稀释溶液的性质（活度系数等于1）和活度为1的两个特性。
ln i i i RT x μμΘ=+ln i i i μμαΘ=+i i if x α=习题1.测得25℃时，0.001mol/L氯化钾溶液中KCl的当量电导为141.3Scm2/eq，若作为溶剂的水的电导率为1.0×10-6S/cm，试计算该溶液的电导率。
电化学原理思考题答案解析
第三章1.自发形成的双电层和强制形成的双电层在性质和结构上有无不同为什么2．理想极化电极和不极化电极有什么区别它们在电化学中有什么重要用途答：当电极反应速率为0，电流全部用于改变双电层的电极体系的电极称为理想极化电极，可用于界面结构和性质的研究。
理想不极化电极是指当电极反应速率和电子反应速率相等时，极化作用和去极化作用平衡，无极化现象，通向界面的电流全部用于电化学反应，可用作参比电极。
3．什么是电毛细现象为什么电毛细曲线是具有极大值的抛物线形状答：电毛细现象是指界面张力随电极电位变化的现象。
溶液界面存在双电层，剩余电荷无论带正电还是负电，同性电荷间相互排斥，使界面扩大，而界面张力力图使界面缩小，两者作用效果相反，因此带电界面的张力比不带电时小，且电荷密度越大，界面张力越小，因此电毛细曲线是具有极大值的抛物线形状。
4．标准氢电极的表面剩余电荷是否为零用什么办法能确定其表面带电状况答：不一定，标准氢电极电位为0指的是氢标电位，是人为规定的，电极表面剩余电荷密度为0时的电位指的是零电荷电位,其数值并不一定为0;因为形成相间电位差的原因除了离子双电层外,还有吸附双电层\偶极子双电层\金属表面电位。
可通过零电荷电位判断电极表面带电状况，测定氢标电极的零电荷电位，若小于0则电极带正电，反之带负电。
5．你能根据电毛细曲线的基本规律分析气泡在电极上的附着力与电极电位有什么关系吗为什么有这种关系（提示：液体对电极表面的润湿性越高，气体在电极表面的附着力就越小。
）6．为什么在微分电容曲线中，当电极电位绝对值较大时，会出现“平台”7．双电层的电容为什么会随电极电位变化试根据双电层结构的物理模型和数学模型型以解释。
8．双电层的积分电容和微分电容有什么区别和联系9．试述交流电桥法测量微分电容曲线的原理。
10．影响双电层结构的主要因素是什么为什么答：静电作用和热运动。
静电作用使符号相反的剩余电荷相互靠近，贴于电极表面排列，热运动使荷电粒子外散，在这两种作用下界面层由紧密层和分散层组成。
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应用电化学
第一部分电化学基础
什么是三电极体系？试画出三电极体系示意图，通过它如何测得所需参数？
物质的传递形式有哪些？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由哪些形式的传质作用所决定？试分析说明。
试说明参比电极应具有的性能和用途。
为什么说电极过程是一特殊的异相氧化还原反应？
影响电极表面反应能力的因素有哪些？
名词解释：电极极化零电荷电势恒电位法理想极化电极速度控制步骤
第二部分化学电源
试分析锌-锰电池中二氧化锰的电极过程，并说明二氧化锰电极的可逆性。
写出镉-镍电池的表达式，并计算其理论质量比能量。
写出碱性锌锰电池的表达式，并计算其理论质量比能量。
金属氢化物-镍电池的优点是什么？
什么是镉-镍电池的镉氧循环？
写出铅酸电池的表示式，并计算其理论质量比能量。
密封镉-镍电池的工作原理是什么？应采取什么措施？
什么是电池的记忆效应？什么是电池失效？
金属氢化物-镍电池中吸氢电极用贮氢材料应具备什么条件？
影响电池容量的因素有那些？
什么是放电制度？
影响电池自放电的因素有哪些？应采取什么措施？
粉末多孔电极的优点是什么？采用多孔电极的主要目的是什么？
名词解释：
开路电压工作电压终止电压容量和能量（理论、实际、额定）
写出铅酸电池的表示式及电极反应，并计算其理论质量比容量和理论质量比能量。
已知铅酸电池的电动势为2.044V。
有关物质的摩尔质量为：Pb 207.2 g·mol-1；PbO2 239.2 g·mol-1；H2SO4 98 g·mol-1。
第三部分金属电沉积
什么是阴极性镀层？什么是阳极性镀层？作为镀层它们是如何对基体金属起防护作用的？什么是镀液的分散能力？如何测量？
什么是阴极除油和阳极除油？各有什么优缺点？
写出高碳钢的镀前工艺流程，并说明各工序的目的？为什么不采用阴极除油和阴极电解活化？
超声波清洗的原理是什么？
弱浸蚀作为镀前处理的最后一道工序，其目的和作用是什么？
电沉合金积的条件有哪些？应采取什么措施？
什么是化学镀？与电镀相比化学镀有什么优点？可以使用的还原剂有哪些？
什么是复合镀层？复合电镀的基本条件是什么？
在塑料电镀中粗化、敏化、活化的目的是什么？
什么是化学转化膜？什么是铝的阳极氧化？其膜层具有哪些性质？
氧化膜封闭的目的是什么？可采用什么方法？
氧化膜的着色有哪些方法，各自的发色原理是什么？其膜层应具有什么条件？第四部分电合成
试写出下列无机电合成的电极反应和总反应。
（1）氯酸钾的电合成（2）由MnO2的锰矿电解合成KMnO4
34 写出下列有机氧化还原反应的产物。
2 C6H13COONa
CH3CH2OH
35 有机电合成与一般有机合成有何不同？
36电催化与异相化学催化有何不同？作为电催化剂必须具备什么性能？
主要参考书目：
应用电化学，杨辉，卢文庆编著，北京：科学出版社，2002
应用电化学，杨绮琴等，广州：中山大学出版社，2000
应用电化学，贾梦秋，杨文胜主编，北京：高等教育出版社，2004
电极过程动力学，查全性，北京：科学出版社
化学电源工艺学，宋文顺，北京：中国轻工业出版社，1998
电镀工艺学，章葆澄，北京航空航天大学出版社，1993
电镀合金原理与工艺，屠振密，国防工业出版社，1993
化学镀实用技术，李宁主编，北京：化学工业出版社，2004
化学镀理论及实践，姜晓霞，沈伟，北京：国防工业出版社，2000
有机电合成导论，王光信等，北京：化学工业出版社，1997。