电化学原理思考题答案-北航李荻版

电化学原理思考题答案-北航李荻版
2.为什么不能测出电极的绝对电位？我们平常所用的电极电位是怎么得到的？
答：电极电位是两类导体界面所形成的相间电位，相间电位中的内电位是无法直接测量的，故无法直接测出电极的绝对电位，我们平常所用的电极电位都是相对电极电位。

不对，虽然有电位差，但是没有电流通过，所以不能转化为电能。

17、描述腐蚀原电池的特点所在。

①阴、阳极区肉眼可分或不可分，或交替发生；②体系不稳定? 稳定，腐蚀过程是自发
反应；③只要介质中存在氧化剂 (去极化剂)，能获得电子使金属氧化，腐蚀就可发生；
④腐蚀的二次产物对腐蚀影响很大；
⑤电化学腐蚀离不开金属/电解质界面电迁移，电子由低电位金属或地区传荷到电位高的
金属或地区，再转移给氧化剂；
⑥腐蚀电池包括阴极、阳极、电解质溶液和电路四部分，缺一不可；⑦阴极、阳极反应
相对独立，但又必须耦合，形成腐蚀电池；
⑧ia=ic ，无净电荷积累；⑨腐蚀电池不对外作功，只导致金属腐蚀破坏的短路原电池。

原电池和电解
池
1．原电池和电解池的比较：
装置实例原电池电解池原理形成条件使氧化还原反应中电子作定向移动，从而
形成电流。

这种把化学能转变为电能的装置叫做原电池。

①电极：两种不同的导体相连；
②电解质溶液：能与电极反应。

使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反
应的过程叫做电解。

这种把电能转变为化学能的装置叫做电解池。

①电源；②电极
（惰性或非惰性）；③电解质（水溶液或熔化态）。

非自发的氧化还原反应由外电源
决定：阳极：连电源的正极；阴极：连电源的负极；阴极：Cu2+ +2e- = Cu （还原
反应）阳极：2Cl--2e-=Cl2↑ （氧化反应）电源负极→阴极；阳极→电源正极电源
正极→阳极；阴极→电源负极电能→化学能①电解食盐水（氯碱工业）；②电镀（镀铜）；③电冶（冶炼Na、Mg、Al）；④精炼（精铜）。

电化腐蚀不纯金属，表面潮湿
因原电池反应而腐蚀有电流产生电化腐蚀＞化学腐蚀使较活泼的金属腐蚀析氢腐蚀
水膜酸性较强 2H+ + 2e-==H2↑ Fe －2e-==Fe2+ 发生在某些局部区域内电镀受直流电
作用用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金阳极 Cu －2e- = Cu2+ 阴极
Cu2++2e- = Cu 反应类型自发的氧化还原反应由电极本身性质决定：电极名称正极：
性质较不活泼的电极；负极：
性质较活泼的电极。

负极：Zn-2e-=Zn2+ （氧化反应）电极反应正极：2H++2e-
=H2↑（还原反应）电子流向负极→正极电流方向正极→负极能量转化化学能→电
能应用①抗金属的电化腐蚀；②实用电池。

2．化学腐蚀和电化腐蚀的区别化学腐
蚀一般条件反应过程有无电流反应速率结果电化腐蚀类型条件正极反应负极反
应腐蚀作用 4．电解、电离和电镀的区别电解条件实质实例关系 5．电镀铜、精
炼铜比较
受直流电作用使金属腐蚀吸氧腐蚀水膜酸性很弱或呈中性 O2 + 4e- + 2H2O == 4OH- Fe －2e-==Fe2+ 是主要的腐蚀类型，具有广泛性电离受热或水分子作用 3．吸氧腐蚀
和析氢腐蚀的区别金属直接和强氧化剂接触氧化还原反应，不形成原电池。

无电流产
生阴阳离子定向移动，在阴阳离子自由移动，无明两极发生氧化还原反应显的化学变化CuCl2 ==== Cu＋Cl2 电解CuCl2==Cu+2Clˉ 2+先电离后电解，电镀是电解的应用形成条件电镀铜镀层金属作阳极，镀件作阴极，电镀液必须含有镀层金属的离子阳极 Cu
－2e- = Cu2+ 阴极 Cu2++2e- = Cu 电镀液的浓度不变精炼铜粗铜金属作阳极，精铜作阴极，CuSO4溶液作电解液阳极：Zn - 2e- = Zn2+ Cu - 2e- = Cu2+ 等阴极：Cu2+ + 2e- = Cu 溶液中溶质浓度减小总反应方程式（条件：电解） CuCl2= C u +Cl2↑
2HCl=H2↑+Cl2↑ 2H2O=2H2↑+O2↑ 2H2O=2H2↑+O2↑ 2H2O=2H2↑+O2↑
2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOH 电极反应溶液变化 6．电解方程式的实例（用惰性电极
电解）：电解质溶液 CuCl2 HCl Na2SO4 H2SO4 NaOH NaCl CuSO4 阳极反应式 2Cl--2e-=Cl2↑ 2Cl--2e-=Cl2↑ 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 2Cl--2e-=Cl2↑ 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 阴极反应式 Cu2+ +2e-= Cu 2H++2e-=H2↑
2H++2e-=H2↑ 2H++2e-=H2↑ 2H++2e-=H2↑ 2H++2e-=H2↑ Cu2+ +2e-= Cu 溶液酸碱性变化——酸性减弱不变消耗水，酸性增强消耗水，碱性增强 H+放电，碱性增强
2CuSO4+2H2O=2Cu+ O2↑OHˉ 放电,酸性增强 +2H2SO4 除电子转移步骤之外，其他电极
过程的单元步骤能否用电流密度来表示它们的速度？为什么？因为J=zFvr对于我们所讨
论的某一反应来说，zF为常数，故J与vr成正比。

这就是说，在电化学中总是习惯于用电流密度来表示反应速度。

由于在稳态下接续进行的各步骤速度都一样，所以在讨论液相传质等步骤时，也可用电流密度来表示它们的反应速度。

因此，在电化学中实际上已经将电流密度变成反应速度的同义语了。

己知电极反应在25℃时的反应速度为0.1 A/cm2。

根据各单元步骤活化能计算出电子转移步骤速度为1.04 X 10-2mol/m2s，扩散步骤速度为0.1 mol/m2s。

试判断该温度下的控制步骤。

若这一控制步骤的活化能降低了12kJ/mol，会不会出现新的控制步骤?[
解〕因为电极反应速度可用电流密度表示，即J=nFv，所以对电子转移步骤，其反应速度可表示为j电子=nFv电子。

已知n=1，故 j电子=1x96500 x 1. 04 x 10-2≈0.1A/cm2同理J扩散=nFv扩散
=1x96500x0.1=0.965A/cm2已知整个电极反应速度为0. 1 A/cm2,所以可判断速度控制步骤是电子转移步骤。

若电子转移步骤活化能降低12 kJ/mol，则根据 v=K c exp(-W/RT)
式中,W为活化能,c为反应物浓度。

设原来速度为v1。

活化能降低后的速度为 v2 ,则
v1=K c exp(-W1/RT) V2=K c exp(-W2/RT)=V1 exp(△W/RT)=1.04x10-2
exp(12x103/8.31x298)=1.32 mol/m2s 可见J"电子>>J扩散，速度控制步骤将发生变化。

4、电化学反应的基本动力学参数有哪些？说明它们的物理意义？
通常认为传递系数(α和β)、交换电流密度( j0 )和电极反应速度常数(K)为基本的动力学参数。

①传递系数(α和β) 即表示电极电位对还原反应活化能和氧化反应活化能影响的程度，又称为对称系数；②交换电流密度( j0 ) 交换电流密度就是在平衡电位下,正逆两个方向粒子交换的速度.简称交换电流；③电极反应速度常数(K)可定义为电极电位为标准电极电位和反应粒子浓度为单位浓度时电极反应的进行速度。

谢谢您的阅读，祝您生活愉快!。