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电化学原理复习资料

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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。

④溶剂性质。影响离子的电离、水化半径、粘度等。 ;

电解质溶液导电性的影响是多方面的,而各因素间又能相互影响。 问题:容易忽略第一条,同时具体影响情况应尽量全面。

第二章电化学热力学

习题2、计算25℃时下列电池的电动势。 '

(2) Pt

kg mol FeCl kg mol FeCl kg mol SnCl kg mol SnCl Pt |)/001

.0()/01.0(||)/01.0()/001.0(|2342,,

解:电极反应:(–)

%

(+) 电池反应: 此题可视为无限稀释的溶液,用浓度代替活度计算。 因为 !

所以, -

(3)Ag| AgNO 3kg)|| AgNO 3(1mol/kg) |Ag

查表知25℃时, kg 溶液中 1 mol/kg 溶液中 |

电极反应:(-) (+)

#

4(1) 欲求下列电极的标准电极电位,试设计出相应的电池,写出电池反应和计算标准电位的公式: .

解:电池:

电极反应:(–) (+) /

电池反应: ++→-422Sn e Sn +

+→+23222Fe e Fe +++++→+243222Fe Sn Fe Sn V Fe Fe Pt 771.0)|(230=++,?V Sn Sn Pt 154.0)|(420=++,?V

Sn Sn Pt Fe Fe Pt E 617.0154.0771.0)|()|(4202300=-=-=+

+++,,??V c c c c F RT E E Fe Sn Fe Sn 6505.0)001.0(01.0)01.0(001.0log 20591.0617.0log 23.22

222

02432=??+=+=+

++

+V Ag Ag 799.0)|(0=+?72.0=±γ40.0=±γe

Ag Ag +→+Ag

e Ag →++)

40.01log(3.20?+=+F

RT ??)

72.01log(3.20

?+

=-F

RT ??V F

RT E 044.0)72.01.0log()40.01[log(3.2=?-?=+

Ag Ag |)(||||)(34+-AgNO Ag ZnSO Zn +→-22Zn e Zn Ag

e Ag 222→++Ag

Zn Ag Zn 222+→+++

所以, 的标准电极电位为:

|

14、从平衡常数计算电动势。已知反应 %

在25℃时的平衡常数Kp =×10-81 以及水蒸气压为3200Pa 。求25 ℃时电池Pt,H 2 (101325Pa)

H 2SO 4kg) O 2(101325Pa),Pt 的电动势。在kgH 2SO 4溶液中的离子平均活度系数

解:电极反应:(-) (+) 电池反应: :

)

第五章 液相传质步骤动力学

思考题 $

2、在什么条件下才能实现稳态扩散过程实际稳态扩散过程的规律与理想稳态扩散过程有什么区别

答:只有当对流与扩散同时存在时,才能实现稳态扩散过程,故常常把一定强度的对流作用的存在,作为实现稳态扩散过程的必要条件。

实际稳态扩散过程的规律与理想稳态扩散过程的区别:

(1)理想条件下,扩散区和对流区可截然分开了。而在真实的条件下,扩散区和对流区没有明确界限,不能截然分开,它们之间有相互重叠区域。

(2)在理想扩散条件下,扩散层有确定的厚度,其厚度等于毛细管的长度 ;而在真实体系中,由于对流作用于的存在,只能根据一定的理论来近似地求解扩散层的有效厚度。 '

2

0/0/2

2

0222ln 2)(ln 2+++++

+--=-=Ag Zn Zn Zn Ag Ag Ag Zn Ag Zn

a a F RT a a a a F RT E E ??+Ag Ag |2

/0/22ln 2+

++

+++=Ag Zn Zn Zn Ag Ag a a F RT E ??)(O )(H 2)(2222气气气+?O H ||544.0=±γe

H H 4422+→+)

(24422g O H e O H →+++O H O H 22222→+=

?-=?-=2

2222222220

ln 4ln 4ln 4O H O

H O H O H p p p F RT K F RT p p p F RT E E ()()

()V F RT K F RT p 226.1031.0log 4

0591.0107.9log 40591.0111013453200ln 41ln 4281

22=-?-=?--

(3)实际稳态扩散过程中对流扩散电流密度由于对流的存在使得其受扩散系数D 的影响减小。即j 与D 2/3成正比。 (4)实际稳态对流扩散电流密度受对流传质的影响,其影响因素发生变化。如对流速度u 0、电极表面位置y ,溶液粘度γ等。

8、试用数学表达式和极化曲线说明稳态浓差极化的规律。 答:(1)当反应产物不可溶时 '

此时浓差极化的动力学方程式为:

浓差极化的极化值为:

当 很小时,由于 ,

从公式可以看出,当 较大时, 和 之间含有对数关系;当 较小时, 与 之间

是线性关系。其极化曲线如图所示。

'

~

第六章 电子转移步骤动力学

&

)

1ln()

1ln(ln 0

0d

d

O O j j nF

RT j j nF RT c nF RT -+=-++=平

?γ??)1ln(nF RT d

j j

-=-=?平???j d j j <

j j

nF RT -

=??j j ??j j ??平

?d

j ?-j

4.已知 时,镍在1mol/L 溶液中的交换电流密度为 用的电流密度 电沉积镍时,阴极发生电化学极化。若传递系数 ,

试问阴极电位是多少

解:阴极反应为: 在1mol/L 溶液中, 查表知 25℃时, , (注意温度系数) !

已知 {

所以, ,符合高过电位的电化学极化规律,则有:

"

又因为:

即阴极电位为:

9、20 o C 时测得铂电极在1mol/L KOH 溶液中的阴极极化实验数据如表所列。若已知速度控制步骤是电化学反应步骤,试求

(1)该电极反应在20 o C 时的交换电流密度。 (2)该极化曲线塔菲尔区的a 值和b 值。

阴极极化实验数据 |

*

C 0204NiSO 。29/102cm A -?2/4.00cm A 0

.1=→αNi

e Ni →++224NiSO 051.01051.022=?==++±Zn Ni c a γV 250.00-=?V

V 2516.010531.0250.03200-=??--=?K T V a F RT Ni 293,289.0)051.0log(20581.02516.0log 23.22200=-=+-=+=+??平2

290/04.0,/102cm A j cm A j c =?=-0

j j c >>V

j F RT j F RT c c 424.0)04.0log(0.10591.0)102log(0.10591.0log 3.2log 3.290=+?-=+-=-ααη??η-=平c V c c 713.0424.0289.0-=--=-=η??平

)

对表进行处理可得:(注意:作η~logj的曲线图)

| [

~ 》. (

—∞

$ —

"

V

c

/

η

c

j

log

-

+

+OH

e

O

O

H4

4

2

2

2

!

由图可得直线的斜率,即b=; 直线的截距,即a=。

-

10、测出 时电极反应O+e ?R 的阴极极化电流与过电位的数据如表所列。求该电极反应的交换电流密度和传递系数 。

)/(2

-?cm A j c

V c /η

作η~logj 的曲线图

85.3093

.0358.0log 0-=-=-

=b a j 2

40/1041.1cm A j -?=

^

由图可看出过电位与电流密度的对数呈线性关系,即为高过电位下的极化过程。由拟合直线可以得到:

直线斜率值(Slope ),即b=; \

直线的截距(Intercept ),即a=。

求得 ;

说明:

①作图的误差会影响到计算结果 *

②对图中直线作延长线,当logj=0,求得a 值。

289.00591

.03.2tan ===

α

αθF RT 204.0=α84.4289

.0400

.1log 0

-=-

=-=b a j 2

50/1045.1cm A j -?=

[

化学电源

1.什么是化学电源试述其结构和类型

(1)化学电源:又称电池,是将氧化-还原反应的化学能直接转变为电能的装置.(2)化学电源的结构:电极材料(正、负极)、隔膜、电解液、外壳等

化学电源的类型:①一次电池(原电池)②二次电池(蓄电池或可充电电池)③贮备电池④燃料电池

2.*

3.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。

中点电压:指电池放电期间的平均电压。

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(C)或安时(A·h)

C=mzF/M

:

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。

自放电是指由于电池种一些自发过程的进行而引起的电池容量的损失。

充电时间太长,电池可能被过充电。

4.什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)主要优点是: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.写出氯化铵型锌锰一次电池表达式及电极反应和成流反应

氯化铵型锌锰电池:

电池表达式:(-) Zn│NH4Cl+ZnCl2│MnO2 , C (+)

负极反应:Zn -2e→Zn2+

正极反应:2MnO2+2H2O+2e→2MnOOH+2OH –

电池反应:Zn+2MnO2+2NH4Cl→2MnOOH+Zn(NH3)2Cl2

6.写出碱性锌锰一次电池表达式及电极电池反应,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)2

Zn(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。该电池的特点是自放电小、内阻小、放电电压比盐类电解液的要高且稳定,同时由于电解MnO2(EMD)的使用,电池具有较高的容量。

7.试述二次电池的一般性质

(一)评价二次电池性能的主要指标

除电流、电压、电池容量、比性能、比功率等以外,还有容量效率,伏特效率、能量效率和充放电行为等。1.容量效率:蓄电池放电输出的电量和充电至原始状态时所需电量的比。

2.伏特效率:蓄电池放电和充电过程的工作电压之比。

3.能量效率:指容量效率和伏特效率的乘积,它是评价电池能量瞬时和极化行为的综合指标。

4.充放电行为:是评价二次电池优劣的重要指标

(二)电池放电的方式

1.恒电流放电:在放电过程中改变负载电阻,维持电流不变。

2.恒电阻放电:放电过程中负载电阻阻值不变。

(三)电池充电的方式

1.恒电流充电

2.变电流充电:在充电开始阶段以较大电流充电,后阶段用较小电流充电。

3.定电位充电:在充电过程中,调节充电电流,维持充电电压恒定在某一值的充电方式。8.试述铅酸蓄电池的表达式、电极反应、电池结构、影响循环寿命的原因、密封机理和工

艺。

(1)池表达式为:(一) Pb│H2SO4│PbO2 (+)

(2)电极反应:

负极反应:Pb+HSO4-←→PbSO4+H+ +2e

正极反应:PbO2+HSO4 -+3H+ +2e ←→P bSO4+2H2O

电池反应:Pb+PbO2+2H2SO4←→2PbSO4+2H2O

(3)结构组成:海绵状铅为负极(集电器),PbO2作正极,采用涂膏式极板栅结构。(4)影响电池的寿命和容量减小原因

(a)极板栅腐蚀:Pb电极在与PbO2和酸接触的地方腐蚀以及Pb板栅的暴露部分充

电时可能发生的阳极氧化而导致的腐蚀。

(b)正极活性物质的脱落。(c)负极自放电

(d)极板栅硫酸化:表现为电极上生成紧密的白色硫酸盐外皮,此时电池不能再充电。

电化学原理及其应用(习题及答案)

第六章电化学原理及其应用 一、选择题 1.下列电极反应中,溶液中的pH值升高,其氧化态的氧化性减小的是(C) A. Br2+2e = 2Br- B. Cl2+2e=2Cl— C. MnO4—+5e+8H+=2Mn2++4H2O D. Zn2++2e=Zn 2.已知H2O2在酸性介质中的电势图为O2 0.67V H2O2 1.77V H2O,在碱性介质中的电势图为O2-0.08V H2O2 0.87V H2O,说明H2O2的歧化反应(C) A.只在酸性介质中发生 B.只在碱性介质中发生 C.无论在酸、碱性介质中都发生D.与反应方程式的书写有关 3.与下列原电池电动势无关的因素是Zn |Zn2+‖H+,H2 | Pt (B) A. Zn2+的浓度 B. Zn电极板的面积 C.H+的浓度 D.温度 4.298K时,已知Eθ(Fe3+/Fe)=0.771V,Eθ(Sn4+/Sn2+)=0.150V,则反应2Fe2++Sn4+=2Fe3++Sn2+的△r G mθ为(D)kJ/mol。 A. -268.7 B. -177.8 C. -119.9 D. 119.9 5.判断在酸性溶液中下列等浓度的离子哪些能共存(D) A Sn2+和Hg2+ B. SO32—和MnO4— C. Sn4+和Fe D. Fe2+和Sn4+ 已知Eθ(Hg2+/Hg)=0.851V,Eθ(Sn4+/Sn2+)=0.15V ,Eθ(MnO4—/Mn2+)=1.49V Eθ(SO42—/H2SO3)=1.29V ,Eθ(Fe2+/Fe)= —0.44V 6.已知下列反应在标准状态下逆向自发进行 Sn4++Cu = Sn2++Cu2+ Eθ(Cu2+/Cu)=(1) , Eθ(Sn4+/Sn2+)=(2) 则有(C) A. (1) = (2) B. (1)<(2) C. (1)>(2) D. 都不对 二、填空题 1.将下列方程式配平 3PbO2 + 2 Cr3+ + ____H2O___ =1Cr2O72—+ 3Pb2+ + __2H+___ (酸性介质) 2MnO2 + 3 H2O2 +__2OH-___ =2MnO4—+ ___4H2O______ (碱性介质)2.现有三种氧化剂Cr2O72—,H2O2,Fe3+,若要使Cl—、Br—、I—混合溶液中的I—氧化为I2,而Br-和Cl-都不发生变化,选用Fe3+最合适。(EθCl2/Cl-=1.36V, EθBr2/Br-=1.065V, EθI2/I-=0.535V) 3.把氧化还原反应Fe2++Ag+=Fe3++Ag设计为原电池,则正极反应为Ag++ e = Ag,负极反应为Fe3++e= Fe2+ ,原电池符号为Pt︱Fe3+(c1),Fe2+(c2)‖Ag+(c3)︱Ag。 4.在Mn++n e=M(s)电极反应中,当加入Mn+的沉淀剂时,可使其电极电势值降低,如增加M的量,则电极电势不变 5.已知EθAg+/Ag=0.800V, K sp=1.6×10—10则Eθ(AgCl/Ag)= 0.222V。 6.已知电极反应Cu2++2e=Cu的Eo为0.347V,则电极反应2Cu - 4e =2Cu2+的Eθ值为0.347V 。7.用氧化数法配平下列氧化还原反应。 (1)K2Cr2O7+H2S+H2SO4K2SO4+Cr2(SO4)3+S+H2O K2Cr2O7+3H2S+4H2SO4 =K2SO4+Cr2(SO4)3+3S+7H2O

电化学基础知识点总结

电化学基础知识点总结 装置特点:化学能转化为电能。 ①、两个活泼性不同的电极; 形成条件:②、电解质溶液(一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应); 原 ③、形成闭合回路(或在溶液中接触) 电 负极:用还原性较强的物质作负极,负极向外电路提供电子;发生氧化反应。 池 基本概念: 正极:用氧化性较强的物质正极,正极从外电路得到电子,发生还原反应。 原 电极反应方程式:电极反应、总反应。 理 氧化反应 负极 铜锌原电池 正极 还原反应 反应原理:Zn-2e -=Zn 2+ 2H ++2e -=2H 2↑ 电解质溶液 1.下列变化中,属于原电池反应的是( ) A .在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层 B .镀锌铁表面有划损时,也能阻止铁被氧化 C .红热的铁丝与水接触表面形成蓝黑色保护层 D .铁与稀H 2SO 4反应时,加入少量CuSO 4溶液时,可使反应加速 2.100 mL 浓度为2 mol/L 的盐酸跟过量的锌片反应,为加快反应速率,又不影响生成氢气的量,可采用的方法是( ) A .加入适量的6 mol/L 的盐酸 B .加入数滴氯化铜溶液 C .加入适量的蒸馏水 D .加入适量的氯化钠溶液 3.称取三份锌粉,分别盛于甲、乙、丙三支试管中,按下列要求另加物质后,塞上塞子,定时测定生成氢气的体积。甲加入50 mL pH =3的盐酸,乙加入50 mL pH =3的醋酸,丙加入50 mL pH =3的醋酸及少量胆矾粉末。若反应终了,生成氢气的体积一样多,且没有剩余的锌。请用“>”“=”或“<”回答下列各题。 失e -,沿导线传递,有电流产生 溶解 不断 移 向 阳离 子

电化学原理与方法课程中下半学期课程复习题 (1)剖析

1请你简要论述一下,电化学研究方法中,暂态测量技术有哪些?以及暂态研究技术的应用有哪些? 暂态测量技术有哪些? 暂态测量方法的种类 ①按极化或控制的幅度分( 幅度:电极极化的幅度,界面电位变化量) a. 大幅度暂态测量(研究电极过程) |Δφ|>10 mV ( 大幅度) b. 小幅度暂态测量(用于测定参数Rr、RL、C d) |Δφ|<10 mV(小幅度) ②按控制方式分: a. 控制电流法暂态测量 b. 控制电位法暂态测量 控电流法:单电流阶跃;断电流;方波电流;双脉冲电流 控电位法:阶跃法、方波电位法等;线性扫描(单程线性扫描,连续三角波扫描);脉冲电位(阶梯伏安,常规脉冲,差分脉冲,方波伏安) [从电极极化开始到各个子过程(电化学反应过程、双电层充电过程、传质过程和离子导电过程)做出响应并进入稳态过程所经历的不稳定的,变化的“过渡阶段”,称为暂态.] [电化学暂态测试技术也称为电化学微扰测试技术,即用指定的小幅度电流或电压讯号加到研究电极上,使电极体系发生微弱的扰动,同时测量电极参数的响应来研究电极反应参数] 暂态研究技术的应用? 暂态技术提供了比稳态技术更多的信息,用来研究电极过程动力学,测定电极反应动力学参数和确定电极反应机理,而且还可将测量迁越反应速率常数的上限提高2~3个数量级,有可能研究大量快速的电化学反应。暂态技术对于研究中间态和吸附态存在的电极反应也特别有利。暂态技术中测得的一些参量,例如双电层电容、欧姆电阻、由迁越反应速率常数决定的迁越电阻等,在化学电源、电镀、腐蚀等领域也有指导意义。 2.请你谈谈电化学测量中要获得电化学信号需要哪些电极以及设备,它们分别的作用是什么? 一、需要①参比电极:参比电极的性能直接影响着电极电势的测量或控制的稳定性。 ②盐桥:当被测电极体系的溶液与参比电极的溶液不同时,常用盐桥把研究电极和参比电极连接起来。盐桥的作用主要有两个,一个是减小接界电势,二是减少研究、参比溶液之间的相互污染。

电化学原理知识点

电化学原理 第一章 绪论 两类导体: 第一类导体:凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而导电的物体,即载流子为自由电子(或空穴)的导体,叫做电子导体,也称第一类导体。 第二类导体:凡是依靠物体内的离子运动而导电的导体叫做离子导体,也称第二类导体。 三个电化学体系: 原电池:由外电源提供电能,使电流通过电极,在电极上发生电极反应的装置。 电解池:将电能转化为化学能的电化学体系叫电解电池或电解池。 腐蚀电池:只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功的短路原电池。 阳极:发生氧化反应的电极 原电池(-)电解池(+) 阴极:发生还原反应的电极 原电池(+)电解池(-) 电解质分类: 定义:溶于溶剂或熔化时形成离子,从而具有导电能力的物质。 分类: 1.弱电解质与强电解质—根据电离程度 2.缔合式与非缔合式—根据离子在溶液中存在的形态 3.可能电解质与真实电解质—根据键合类型 水化数:水化膜中包含的水分子数。 水化膜:离子与水分子相互作用改变了定向取向的水分子性质,受这种相互作用的水分子层称为水化膜。可分为原水化膜与二级水化膜。 活度与活度系数: 活度:即“有效浓度”。 活度系数:活度与浓度的比值,反映了粒子间相互作用所引起的真实溶液与理想溶液的偏差。 规定:活度等于1的状态为标准态。对于固态、液态物质和溶剂,这一标准态就是它们的纯物质状态,即规定纯物质的活度等于1。 离子强度I : 离子强度定律:在稀溶液范围内,电解质活度与离子强度之间的关系为: 注:上式当溶液浓度小于0.01mol ·dm-3 时才有效。 电导:量度导体导电能力大小的物理量,其值为电阻的倒数。 符号为G ,单位为S ( 1S =1/Ω)。 影响溶液电导的主要因素:(1)离子数量;(2)离子运动速度。 当量电导(率):在两个相距为单位长度的平行板电极之间,放置含有1 克当量电解质的溶液时,溶液所具有的电导称为当量电导,单位为Ω-1 ·cm2·eq-1。 与 K 的关系: 与 的关系: 当λ趋于一个极限值时,称为无限稀释溶液当量电导或极限当量电导。 离子独立移动定律:当溶液无限稀释时,可以完全忽略离子间的相互作用,此时离子的运动 i i i x αγ=∑ =2 2 1i i z m I I A ?-=±γlog L A G κ= KV =λN c N c k 1000=λ- ++=000λλλ

电化学基础知识点总结

装置特点:化学能转化为电能。 ①、两个活泼性不同的电极; 形成条件:②、电解质溶液(一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应); 原 ③、形成闭合回路(或在溶液中接触) 电 负极:用还原性较强的物质作负极,负极向外电路提供电子;发生氧化反应。 池 基本概念: 正极:用氧化性较强的物质正极,正极从外电路得到电子,发生还原反应。 原 电极反应方程式:电极反应、总反应。 理 氧化反应 还原反应 反应原理:Zn-2e -=Zn 2+ 2H ++2e -=2H 2↑ 1.下列变化中,属于原电池反应的是( ) A .在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层 B .镀锌铁表面有划损时,也能阻止铁被氧化 C .红热的铁丝与水接触表面形成蓝黑色保护层 D .铁与稀H 2SO 4反应时,加入少量CuSO 4溶液时,可使反应加速 2.100 mL 浓度为2 mol/L 的盐酸跟过量的锌片反应,为加快反应速率,又不影响生成氢气的量,可采用的方法是( ) A .加入适量的6 mol/L 的盐酸 B .加入数滴氯化铜溶液 C .加入适量的蒸馏水 D .加入适量的氯化钠溶液 3.称取三份锌粉,分别盛于甲、乙、丙三支试管中,按下列要求另加物质后,塞上塞子,定时测定生成氢气的体积。甲加入50 mL pH =3的盐酸,乙加入50 mL pH =3的醋酸,丙加入50 mL pH =3的醋酸及少量胆矾粉末。若反应终了,生成氢气的体积一样多,且没有剩余的锌。请用“>”“=”或“<”回答下列各题。 (1)开始时,反应速率的大小为__________。 (2)三支试管中参加反应的锌的质量为__________。 (3)反应终了,所需时间为__________。 (4)在反应过程中,乙、丙速率不同的理由是(简要说明)__________。 失e -,沿导线传递,有电流产生

电化学原理

第一章 绪论 两类导体: 第一类导体:凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而导电的物体,即载流子为自由电子(或空穴)的导体,叫做电子导体,也称第一类导体。 第二类导体:凡是依靠物体内的离子运动而导电的导体叫做离子导体,也称第二类导体。 三个电化学体系: 原电池:由外电源提供电能,使电流通过电极,在电极上发生电极反应的装置。 电解池:将电能转化为化学能的电化学体系叫电解电池或电解池。 腐蚀电池:只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功的短路原电池。 阳极:发生氧化反应的电极 原电池(-)电解池(+) 阴极:发生还原反应的电极 原电池(+)电解池(-) 电解质分类: 定义:溶于溶剂或熔化时形成离子,从而具有导电能力的物质 分类: ? 弱电解质与强电解质—根据电离程度 ? 缔合式与非缔合式—根据离子在溶液中存在的形态 ? 可能电解质与真实电解质—根据键合类型 水化数:水化膜中包含的水分子数。 水化膜:离子与水分子相互作用改变了定向取向的水分子性质,受这种相互作用的水分子层称为水化膜。可分为原水化膜与二级水化膜。 活度与活度系数: 活度:即“有效浓度”. 活度系数:活度与浓度的比值,反映了粒子间相互作用所引起的真实溶液与理想溶液的偏差。 规定:活度等于1的状态为标准态。对于固态、液态物质和溶剂,这一标准态就是它们的纯物质状态,即规定纯物质的活度等于1。 离子强度I : 离子强度定律:在稀溶液范围内,电解质活度与离子强度之间的关系为: 注:上式当溶液浓度小于0.01mol ·dm -3 时才有效。 电导∶量度导体导电能力大小的物理量,其值为电阻的倒数。 符号为G ,单位为S ( 1S =1/Ω)。 i i i x αγ=∑= 2 2 1i i z m I I A ?-=±γlog L A G κ=

电化学原理知识点

电 化学原理 第一章 绪论 两类导体: 第一类导体:凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而导电的物体,即载流子为自由电子(或空穴)的导体,叫做电子导体,也称第一类导体。 第二类导体:凡是依靠物体内的离子运动而导电的导体叫做离子导体,也称第二类导体。 三个电化学体系: 原电池:由外电源提供电能,使电流通过电极,在电极上发生电极反应的装置。 电解池:将电能转化为化学能的电化学体系叫电解电池或电解池。 腐蚀电池:只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功的短路原电池。 阳极:发生氧化反应的电极 原电池(-)电解池(+) 阴极:发生还原反应的电极 原电池(+)电解池(-) 电解质分类: 定义:溶于溶剂或熔化时形成离子,从而具有导电能力的物质。 分类: 1.弱电解质与强电解质—根据电离程度 2.缔合式与非缔合式—根据离子在溶液中存在的形态 3.可能电解质与真实电解质—根据键合类型 水化数:水化膜中包含的水分子数。 水化膜:离子与水分子相互作用改变了定向取向的水分子性质,受这种相互作用的水分子层称为水化膜。可分为原水化膜与二级水化膜。 活度与活度系数: 活度:即“有效浓度”。 活度系数:活度与浓度的比值,反映了粒子间相互作用所引起的真实溶液与理想溶液的偏差。 规定:活度等于1的状态为标准态。对于固态、液态物质和溶剂,这一标准态就是它们的纯物质状态,即规定纯物质的活度等于1。 离子强度I : 离子强度定律:在稀溶液范围内,电解质活度与离子强度之间的关系为: 注:上式当溶液浓度小于·dm-3 时才有效。 电导:量度导体导电能力大小的物理量,其值为电阻的倒数。 符号为G ,单位为S ( 1S =1/Ω)。 影响溶液电导的主要因素:(1)离子数量;(2)离子运动速度。 当量电导(率):在两个相距为单位长度的平行板电极之间,放置含有1 克当量电解质的溶液时,溶液所具有的电导称为当量电导,单位为Ω-1 ·cm2·eq-1。 与 K 的关系: 与 的关系: 当λ趋于一个极限值时,称为无限稀释溶液当量电导或极限当量电导。 离子独立移动定律:当溶液无限稀释时,可以完全忽略离子间的相互作用,此时离子的运动是独立的,这时电解质溶液的当量电导等于电解质全部电离后所产生的离子当量电导之和: 同一离子在任何无限稀溶液中极限当量电导值不变! 离子淌度:单位场强(V/cm )下的离子迁移速度,又称离子绝对运动速度。 离子迁移数:某种离子迁移的电量在溶液中各种离子迁移的总电量中所占的百分数。 或 第二章 电化学热力学 i i i x αγ= ∑= 22 1 i i z m I I A ?-=± γlog L A G κ= KV =λN c N c k 1000 =λ-++=000λλλ

最新电化学原理思考题答案

电化学原理思考题答案 (注:我只做了老师要求做的) 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。 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。不能,因为不同的紧密层d的大小不同,而紧密层的厚度显然与电解质本性有关,所以不能说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。当发生超载吸附时ψ1 电位的符号与双电层总电位的符号不一致。 12.试述双电层方程式的推导思路。推导的结果说明了什么问题? 13.如何通过微分电容曲线和电毛细曲线的分析来判断不同电位下的双电层结构? 答: 14.比较用微分电容法和电毛细曲线法求解电极表面剩余电荷密度的优缺点。 15.什么是特性吸附?哪些类型的物质具有特性吸附的能力? 答:溶液中的各种粒子还可能因非静电作用力而发生吸附称为特性吸附。大部分无机阴离子,部分无机阳离子以及表面活性有机分子可发生特性吸附。 16.用什么方法可以判断有无特性吸附及估计吸附量的大小?为什么? 17.试根据微分电容曲线和电毛细曲线的变化,说明有机分子的特性吸附有哪些特点?

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电化学原理第一章绪论 两类导体: 第一类导体:凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而导电的物体,即载流子为自由电子(或空穴)的导体,叫做电子导体,也称第一类导体。 第二类导体:凡是依靠物体内的离子运动而导电的导体叫做离子导体,也称第二类导体。三个电化学体系: 原电池:由外电源提供电能,使电流通过电极,在电极上发生电极反应的装置。 电解池:将电能转化为化学能的电化学体系叫电解电池或电解池。 腐蚀电池:只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功的短路原电池。 阳极:发生氧化反应的电极原电池(-)电解池(+) 阴极:发生还原反应的电极原电池(+)电解池(-) 电解质分类: 定义:溶于溶剂或熔化时形成离子,从而具有导电能力的物质。 分类:

1.弱电解质与强电解质—根据电离程度 2.缔合式与非缔合式—根据离子在溶液中存在的形态 3.可能电解质与真实电解质—根据键合类型 水化数:水化膜中包含的水分子数。 水化膜:离子与水分子相互作用改变了定向取向的水分子性质,受这种相互作用的水分子层称为水化膜。可分为原水化膜与二级水化膜。 活度与活度系数: 活度:即“有效浓度”。 活度系数:活度与浓度的比值,反映了粒子间相互作用所引起的真实溶液与理想溶液的偏差。 规定:活度等于1的状态为标准态。对于固态、液态物质和溶剂,这一标准态就是它们的纯物质状态,即规定纯物质的活度等于1。 离子强度I : 离子强度定律:在稀溶液范围内,电解质活度与离子强度之间的关系为: 注:上式当溶液浓度小于·dm-3 时才有效。 电导:量度导体导电能力大小的物理量,其值为电阻的倒数。 符号为G ,单位为S ( 1S =1/Ω)。 i i i x αγ=∑= 22 1 i i z m I I A ?-=±γlog L A G κ=

{高中试卷}高三化学一轮复习:电化学原理及其应用[仅供参考]

20XX年高中测试 高 中 试 题 试 卷 科目: 年级: 考点:

监考老师: 日期: 电化学原理及其应用 1.家蝇的雌性信息素可用芥酸(来自菜籽油)与羧酸X在浓NaOH溶液中进行阳极氧化得到。电解总反应式为: 则下列说法正确的是( ) A.X为C2H5COOH 3+6H+B.电解的阳极反应式为:C21H41COOH+X-2e-+2H2O―→C23H46+2CO2- C.电解过程中,每转移a mol电子,则生成0.5a mol雌性信息素 D.阴极的还原产物为H2和OH- 解析:A项根据原子守恒可判断X为C2H5COOH;B项由于电解质溶液为浓NaOH,因此阳极反应 3+4H2O;C项根据电解总反应可知每生成1 式应为C21H41COOH+X-2e-+60H-―→C23H46+2CO2- mol雌性信息素转移2 mol电子,则C项正确;D项阴极的还原产物为H2,OH-并非氧化还原产物. 答案:AC 2.下列关于铜电极的叙述正确的是( ) A.铜锌原电池中铜是负极 B.用电解法精炼粗铜时,粗铜作阴极 C.在镀件上电镀铜时可用金属铜做阳极 D.电解稀硫酸制H2和O2时铜做阳极 解析:铜锌原电池中锌活泼,锌做负极;电解精炼铜时,粗铜中的铜失去电子,做阳极;电

镀铜时,应选用铜片做阳极,镀件做阴极,含有铜离子的溶液做电镀液。电解稀硫酸时,铜做阳极,失电子的是铜而不是溶液中的OH-,因而得不到氧气。 答案:C 3.普通水泥在固化过程中自由水分子减少并产生Ca(OH)2,溶液呈碱性。根据这一特点,科学家发明了电动势(E)法测水泥初凝时间,此法的原理如图所示,反应的总方程式为:2Cu+Ag2O===Cu2O+2Ag。 下列有关说法不正确的是( ) A.工业上制备普通水泥的主要原料是黏土和石灰石 B.测量原理装置图中,Ag2O/Ag极发生氧化反应 C.负极的电极反应式为:2Cu+2OH--2e-===Cu2O+H2O D.在水泥固化过程中,由于自由水分子的减少,溶液中各离子浓度的变化导致电动势变化解析:A项工业上制备普通水泥的主要原料正确;B项测量原理装置图中,Ag2O/Ag极发生还原反应;C项负极材料Cu失电子,该电极反应式正确;D项在溶液中通过离子移动来传递电荷,因此各离子浓度的变化导致电动势变化。 答案:B 4. LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点,可用于电动汽车。电池反应为:FePO4 +Li 放电 充电 LiFePO4,电池的正极材料是LiFePO4,负极材料是石墨,含Li+导电固体为电解 质。 下列有关LiFePO4电池说法正确的是( ) A.可加入硫酸以提高电解质的导电性B.放电时电池内部Li+向负极移动 C.充电过程中,电池正极材料的质量减少

电化学原理试题

电化学原理 一、填空题。(每空2分,共30分) 1. 电化学研究对象包括三部分:_____________,________________及_______________________。 2. 液相传质的三种方式为:_____________,______________和_____________。 3. 离子淌度反映出离子在______________推动下的运动特征。 4. 金属与溶液界面电位差一般由______________电位差、____________电位差和__________电位差组成。 5. 金属电化学防腐有___________、___________、___________等三种方式。 6. 电池放电时,阳极是正极还是负极?_____________。 7. 若某一电极过程有15J0< J< ,则其速度控制步骤为_____________步骤。 二、回答下列问题。(每题10分,共40分) 1. “除电荷传递步骤外,电极过程的其他步骤不涉及电子转移,所以不能用电流密度来表示它们的速度。” 这种说法对吗?为什么? 2. 在不同金属上发生氢离子还原时,为什么可根据Tafel公式中的a值将它们分成高、中、低过电位金属? 3.?电化学极化的电极过程速度控制步骤是什么步骤?浓度极化的电极过程速度控制步骤是什么步骤? 4. 为什么电极电位的改变会影响电极反应的速度和方向? 三、计算题(10分) 用H2SO4的水——乙酸溶液为电解液,测定铂电极(阳极)上氧的过电势,得出下表结果:J /10-310-25×10-210-1 η/V 求Tafel常数a和b。 四、分析在金属电镀过程中阴、阳极上发生反应(包括副反应)的特点及电位变化特点。(10分) 五、测量动力学参数可采用经典法和暂态法,二者各有何特点。(10分) 电化学原理试题B(答案) 二、填空题。(每空2分,共30分) 1. 电子导体,离子导体,二者形成的带电界面性质 2. 对流,扩散,电迁移

电化学原理知识点

电化学原理知识点

电化学原理 第一章绪论 两类导体: 第一类导体:凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而导电的物体,即载流子为自由电子(或空穴)的导体,叫做电子导体,也称第一类导体。第二类导体:凡是依靠物体内的离子运动而导电的导体叫做离子导体,也称第二类导体。 三个电化学体系: 原电池:由外电源提供电能,使电流通过电极,在电极上发生电极反应的装置。 电解池:将电能转化为化学能的电化学体系叫电解电池或电解池。 腐蚀电池:只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功的短路原电池。 阳极:发生氧化反应的电极原电池(-)电解池(+) 阴极:发生还原反应的电极原电池(+)电解池(-) 电解质分类: 定义:溶于溶剂或熔化时形成离子,从而具有导电能力的物质。

分类: 1.弱电解质与强电解质—根据电离程度 2.缔合式与非缔合式—根据离子在溶液中存在 的形态 3.可能电解质与真实电解质—根据键合类型 水化数:水化膜中包含的水分子数。 水化膜:离子与水分子相互作用改变了定向取向 的水分子性质,受这种相互作用的水分子层称为 水化膜。可分为原水化膜与二级水化膜。 活度与活度系数: 活度:即“有效浓度”。 活度系数:活度与浓度的比值, 反映了粒子间相互作用所引起的真实溶液与理想溶液的偏差。 规定:活度等于1的状态为标准态。对于固态、 液态物质和溶剂,这一标准态就是它们的纯物质 状态,即规定纯物质的活度等于1。 离子强度I : 离子强度定律:在稀溶液范围内,电解质活度与离子强度之间的关系为: i i i x αγ=∑=221i i z m I I A ?-=± γlog

注:上式当溶液浓度小于0.01mol ·dm-3 时才 有效。 电导:量度导体导电能力大小的物理量,其值为电阻的倒数。 符号为G ,单位为S ( 1S =1/Ω)。 影响溶液电导的主要因素:(1)离子数量;(2) 离子运动速度。 当量电导(率):在两个相距为单位长度的平行 板电极之间,放置含有 1 克当量电解质的溶液 时,溶液所具有的电导称为当量电导,单位为Ω -1 ·cm2·eq-1。 与 K 的关系: 与 的关系: 当λ趋于一个极限值时,称为无限稀释溶液当量 电导或极限当量电导。 离子独立移动定律:当溶液无限稀释时,可以完全忽略离子间的相互作用,此时离子的运动是独 立的,这时电解质溶液的当量电导等于电解质全 部电离后所产生的离子当量电导之和: 同一离子在任何无限稀溶液中极限当量电导值 不变! L A G κ= KV =λN c N c k 1000=λ-++=000λλλ

电化学基础知识点复习总结

装置特点:化学能转化为电能。 ①、两个活泼性不同的电极; 形成条件:②、电解质溶液(一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应); 原 ③、形成闭合回路(或在溶液中接触) 电 负极:用还原性较强的物质作负极,负极向外电路提供电子;发生氧化反应。 池 基本概念: 正极:用氧化性较强的物质正极,正极从外电路得到电子,发生还原反应。 原 电极反应方程式:电极反应、总反应。 理 氧化反应 还原反应 反应原理:Zn-2e -=Zn 2+ 2H ++2e -=2H 2↑ 电极反应: 负极(锌筒)Zn-2e -=Zn 2+ 正极(石墨)2NH 4++2e -=2NH 3+H 2↑ ①、普通锌——锰干电池 总反应:Zn+2NH 4+=Zn 2++2NH 3+H 2↑ 干电池: 电解质溶液:糊状的NH 4Cl 特点:电量小,放电过程易发生气涨和溶液 ②、碱性锌——锰干电池 电极:负极由锌改锌粉(反应面积增大,放电电流增加); 。 正极(PbO 2) PbO 2+SO 42-+4H ++2e -=PbSO 4+2H 2O 负极(Pb ) Pb+SO 42--2e -=PbSO 4 铅蓄电池:总反应:PbO 2+Pb+2H 2SO 4 2PbSO 4+2H 2O 电解液:1.25g/cm 3~1.28g/cm 3的H 2SO 4 溶液 蓄电池 特点:电压稳定。 Ⅰ、镍——镉(Ni ——Cd )可充电电池; 其它蓄电池 Cd+2NiO(OH)+2H 2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2 Ⅱ、银锌蓄电池 锂电池 ①、燃料电池与普通电池的区别 不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内,而是工作时不断从外界输入,同时 燃料 电极反应产物不断排出电池。 电池 ②、原料:除氢气和氧气外,也可以是CH 4、煤气、燃料、空气、氯气等氧化剂。 负极:2H 2+2OH --4e -=4H 2O ;正极:O 2+2H 2O+4e -=4OH - ③、氢氧燃料电池: 总反应:O 2 +2H 2 =2H 2O 特点:转化率高,持续使用,无污染。 废旧电池的危害:旧电池中含有重金属(Hg 2+)酸碱等物质;回收金属,防止污染。 失e -,沿导线传递,有电流产生化学电源简介 放电 充电 放电 放电`

电化学原理试题A答案

电化学原理试题A(答案) 考试形式:闭卷答题时间: 120 分钟本卷面成绩占课程成绩 100% (所有答案必须写在答题纸上、标清题号) 一、名词解释(每题3分,共15分) 1. 极化:有电流通过电化学装置时,电极电势偏离平衡电势的现象。 2. 交换电流密度:在平衡电势下,外电流密度为0,此时电极上正逆反应的绝对电流密度相等,都等于交换电流密度。 3. 4. 稳态扩散:电极反应有溶液中粒子参与时,该粒子会沿着某一方向产生一定的净流量,当此过程中溶液内各点浓度均保持恒定,不随时间而变化时,称为稳态扩散。 5. 零电荷电势:电极表面剩余电荷浓度为零时所对应的电极电势。 二、比较下列各组概念,说明其区别与联系。(每题5分,共15分) 1.阴极阳极 答:电化学装置中有电流通过时,得到电子,发生还原反应的电极是阴极;失去电子,发生氧化反应的电极是阳极。一个电极电势负移就是阴极,电势正移就是阳极。 2.双电层扩散层 答:电极表面存在电势梯度的液层是双电层;双电层外存在浓度梯度的液层是扩散层。二者都是电极表面附近的液层,但双电层内是反应区,扩散层内是液相传质区。 3.理想极化电极理想不极化电极 答:电极电势可以极化到任意值的电极是理想极化电极;电极电势只能维持平衡电势的电极是理想不极化电极。二者都是一种理论近似,实际中都会有偏差,但有近似符合的实际电极。 三、回答下列问题。(每题8分,共40分) 1.“当电极处于零电荷电位时,表明电极的电极电位为零。”这种说法对吗?为什么? 答:不对。电极表面剩余电荷浓度为零并不是电势为零。 2.“恒电流极化时,反应物粒子在电极表面的浓度随时间不断下降,当其降到零时,因无反应粒子,

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电化学原理 第一章绪论 两类导体: 第一类导体:凡就是依靠物体内部自由电子得定向运动而导电得物体,即载流子为自由电子(或空穴)得导体,叫做电子导体,也称第一类导体。 第二类导体:凡就是依靠物体内得离子运动而导电得导体叫做离子导体,也称第二类导体。 三个电化学体系: 原电池:由外电源提供电能,使电流通过电极,在电极上发生电极反应得装置。 电解池:将电能转化为化学能得电化学体系叫电解电池或电解池。 腐蚀电池:只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功得短路原电池。 阳极:发生氧化反应得电极原电池(-)电解池(+) 阴极:发生还原反应得电极原电池(+)电解池(-) 电解质分类: 定义:溶于溶剂或熔化时形成离子,从而具有导电能力得物质。 分类: 1、弱电解质与强电解质—根据电离程度 2、缔合式与非缔合式—根据离子在溶液中存在得形态 3、可能电解质与真实电解质—根据键合类型 水化数:水化膜中包含得水分子数。 水化膜:离子与水分子相互作用改变了定向取向得水分子性质,受这种相互作用得水分子层称为水化膜。可分为原水化膜与二级水化膜。 活度与活度系数: 活度:即“有效浓度”。 活度系数:活度与浓度得比值,反映了粒子间相互作用所引起得真实溶液与理想溶液得偏差。规定:活度等于1得状态为标准态。对于固态、液态物质与溶剂,这一标准态就就是它们得纯物质状态,即规定纯物质得活度等于1。 离子强度I: 离子强度定律:在稀溶液范围内,电解质活度与离子强度之间得关系为: 注:上式当溶液浓度小于0、01mol·dm-3 时才有效。 电导:量度导体导电能力大小得物理量,其值为电阻得倒数。符号为G,单位为S ( 1S =1/Ω)。影响溶液电导得主要因素:(1)离子数量;(2)离子运动速度。 当量电导(率):在两个相距为单位长度得平行板电极之间,放置含有1 克当量电解质得溶液时,溶液所具有得电导称为当量电导,单位为Ω-1 ·cm2·eq-1。 与K 得关系: 与得关系: 当λ趋于一个极限值时,称为无限稀释溶液当量电导或极限当量电导。 离子独立移动定律:当溶液无限稀释时,可以完全忽略离子间得相互作用,此时离子得运动就是独立得,这时电解质溶液得当量电导等于电解质全部电离后所产生得离子当量电导之与: 同一离子在任何无限稀溶液中极限当量电导值不变! 离子淌度:单位场强(V/cm)下得离子迁移速度,又称离子绝对运动速度。 离子迁移数:某种离子迁移得电量在溶液中各种离子迁移得总电量中所占得百分数。

电化学原理

可逆体系的循环伏安研究 1 实验目的 1)掌握循环伏安法研究电极过程的基本原理 2)学习使用CHI660电化学综合分析仪 3)测定K3Fe(CN)6体系在不同扫描速率时的循环伏安图 2 实验原理 1)循环伏安法概述: 循环伏安法(CyclicVoltammetry)的基本原理是:根据研究体系的性质,选择电位扫描范围和扫描速率,从选定的起始电位开始扫描后,研究电极的电位按指定的方向和速率随时间线性变化,完成所确定的电位扫描范围到达终止电位后,会自动以同样的扫描速率返回到起始电位。在电位进行扫描的同时,同步测量研究电极的电流响应,所获得的电流-电位曲线称为循环伏安曲线或循环伏安扫描图。通过对循环伏安扫描图进行定性和定量分析,可以确定电极上进行的电极过程的热力学可逆程度、得失电子数、是否伴随耦合化学反应及电极过程动力学参数,从而拟定或推断电极上所进行的电化学过程的机理。 循环伏安法是进行电化学和电分析化学研究的最基本和最常用的方法,1922年由Jaroslav Heyrovsky创立的以滴汞电极作为工作电极的极谱分析法(Polarography),可以认为是伏安研究方法的早期形式,其对电化学研究领域的杰出贡献,Heyrovsky在1959年获得诺贝尔化学奖。随着固体电极,修饰电极的广泛使用和电子技术的发展,循环伏安法的测试范围和测试技术、数据采集和处理等方面显著改善和提高,从而使电化学和电分析化学方法更普遍地应用于化学化工、生命科学、材料科学及环境和能源等领域。 2)循环伏安扫描图: 循环伏安法研究体系是由工作电极、参比电极、辅助电极构成的三电极系统,工作电极和参比电极组成电位测量,工作电极和辅助电极组成的回路测量电流。工作电极可选用固态或液态电极,如:铂、金、玻璃石墨电极或悬汞、汞膜电极。常用的参比电极有:饱和甘汞电极(SCE)、银-氯化银电极,因此,循环伏安曲线中的电位值都是相对于参比电极而言。辅助电极可选用固态的惰性电极,如:铂丝或铂片电极、玻碳电极等。电解池中的电解液包括:氧化还原体系(常用的浓度范围:mmol/L)、支持电解质(浓度范围:mol/L)。循环伏安测定方法是:将CHI660电化学综合分析仪与研究体系连接,选定电位扫描范围E1~E2和扫描速率υ,从起始电位E1开始扫描,电位按选定的扫描速率呈线性变化从E1到达E2,然后连续反方向再扫描从E2回到E1,如图C17.1所示,电位随时间的变化呈现的是等腰三角波信号。 在扫描电位范围内,若在某一电位值时出现电流峰,说明在此电位时发生了电极反应。若在正向扫描时电极反应的产物是足够稳定的,且能在电极表面发生电极反应,那么在返回扫描时将出现于正向电流峰相对应的逆向电流峰。典型的循环伏安曲线如图C17.2所示,i pc 和i pa分别表示阴极峰值电流和阳极峰值电流,对应的阴极峰值电位与阳极峰值电位分别为E pc和E pa。(p表示峰值,a表示阳极,c表示阴极。)

电化学原理及其应用(习题及答案)

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第六章电化学原理及其应用 一、选择题 1.下列电极反应中,溶液中的pH值升高,其氧化态的氧化性减小的是( C ) A. Br2+2e = 2Br- B. Cl2+2e=2Cl— C. MnO4—+5e+8H+=2Mn2++4H2O D. Zn2++2e=Zn 2.已知H2O2在酸性介质中的电势图为 O2 0.67V H2O2 1.77V H2O,在碱性介质中的电势图为O2-0.08V H2O2 0.87V H2O,说明H2O2的歧化反应(C) A.只在酸性介质中发生 B.只在碱性介质中发生 C.无论在酸、碱性介质中都发生D.与反应方程式的书写有关 3.与下列原电池电动势无关的因素是 Zn | Zn2+‖H+,H2 | Pt (B) A. Zn2+的浓度 B. Zn电极板的面积 C.H+的浓度 D.温度 4.298K时,已知Eθ(Fe3+/Fe)=0.771V,Eθ(Sn4+/Sn2+)=0.150V,则反应 2Fe2++Sn4+=2Fe3++Sn2+的△r G mθ为(D)kJ/mol。 A. -268.7 B. -177.8 C. -119.9 D. 119.9 5.判断在酸性溶液中下列等浓度的离子哪些能共存(D) A Sn2+和Hg2+ B. SO32—和MnO4— C. Sn4+和Fe D. Fe2+和Sn4+ 已知Eθ(Hg2+/Hg)=0.851V,Eθ(Sn4+/Sn2+)=0.15V ,Eθ(MnO4—/Mn2+)=1.49V Eθ(SO42—/H2SO3)=1.29V ,Eθ(Fe2+/Fe)= —0.44V 6.已知下列反应在标准状态下逆向自发进行 Sn4++Cu = Sn2++Cu2+

电化学原理及其应用

第4章电化学原理及应用 5课时 教学目标及基本要求 1. 明确原电池及相关的概念。了解电极的分类,了解电极电势的概念。 2. 能用能斯特方程式进行有关计算。能应用电极电势的数据判断氧化剂、还原剂的相对强弱及氧化还原反应自发进行的方向和程度。 3. 了解摩尔吉布斯自由能变与原电池电动势,标准摩尔吉布斯自由能变与氧化还原反应平衡常数的关系。 4. 了解电解、电镀、电抛光的基本原理,了解它们在工程上的应用。了解金属腐蚀及防护原理。 教学重点 1. 原电池符号的书写 2. 影响电极电势的因素 3. 电极电势与吉布斯的关系 4. 电极电势的应用 教学难点 1. 电极类型 2. 能斯特方程及相关计算 3. 应用电极电势判断氧化剂、还原剂的相对强弱 本章教学方式(手段)及教学过程中应注意的问题 本章采用多媒体结合板书的方式进行教学。 在教学过程中注意 1. 原电池的设计 2. 浓度、酸度对电极电势的影响 3. 电极电势的应用 主要教学内容 4.1 原电池(Electrochemical cell) 任何自发进行的氧化还原(oxidation-reduction) 反应,只要设计适当,都可以设计成原电池

用以产生电流。 4.1.1 原电池的结构与工作原理 Zn(s)+Cu2+(aq)=Zn2+(aq)+Cu(s) 负极Zn(s) → Zn2+(aq)+2e-(Oxidation) 正极Cu2+(aq)+2e-→ Cu(s) (Reduction) 总反应:Zn(s)+ Cu2+(aq) → Zn2+(aq)+ Cu(s) 原电池的符号(图式)(cell diagram) 表示: 如铜- 锌原电池, : Zn ∣ZnSO4(c1) ┊┊CuSO4(c2) ∣Cu 规定:(1) 负极(anode) 在左边,正极(Cathode) 在右边,按实际顺序从左至右依次排列出各个相的组成及相态; (2) 用单实竖线表示相界面, 用双虚竖线表示盐桥; (3) 溶液注明浓度,气体注明分压; (4) 若溶液中含有两种离子参加电极反应, 可用逗号隔开,并加上惰性电极. 4.1.2 电极类型 按氧化态、还原态物质的状态分类: 第一类电极:元素与含有这种元素离子的溶液一起构成的电极。 (1) 金属──金属离子电极: Zn2+| Zn ;Cu2+| Cu ;Ni2+| Ni (2) 气体——离子电极: H+ |H2(g) | Pt 2H+ + 2e-=H2(g) Cl-| Cl2(g) | PtCl2(g) + 2e-=2Cl- 第二类电极: (1) 金属──金属难溶盐电极: 甘汞电极:Cl-|Hg2Cl2(s)| Hg Hg2Cl2(s) + 2e-=2 Hg (s) + 2 Cl- 银-氯化银电极:Cl-| AgCl(s) | Ag AgCl(s) + e-=Ag (s) + Cl- (2) 金属──难溶金属氧化物电极: 锑—氧化锑电极:H+ ,H2O(g) | Sb2O2(s) |Sb Sb2O2(s) + 6 H+ + 6 e-=2Sb +3H2O(g) 第三类电极: 氧化还原电极: MnO4-,Mn2+| Pt 2 MnO4-+ 16H+ + 10e-→ 2Mn2++8H2O 4.2 电极电势

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