《应用电化学》课程教学大纲

《应用电化学》课程教学大纲
一、课程基本信息
应用电化学是化学工程与工艺专业的一门学科基础选修课程。

是在无机化学、有机化学、分析化学、物理化学的基础上，运用数学、物理的有关理论、方法和电化学基本原理，解决科学研究和生产实际中涉及电化学应用领域有关化学电池、电解工业、金属腐蚀、测试分析及环境保护等方面的实际问题。

其主要任务是使学生了解电化学的基本原理，电化学新能源体系的开发应用、无机物的电解制备、电化学腐蚀与防护、电化学在环境保护中的应用、电化学分析测试等。

为学生将来从事电化学工业领域工作、科学研究及开拓新技术打下坚实基础。

Introduction to Applied Electrochemistry
Applied Electrochemistry serves a major elective course for the major of Chemical Engineering and Technology. By using basic theories from Mathematics and Physics, and built on top of the subjects of Inorganic Chemistry, Organic Chemistry, Chemical Analysis and Physical Chemistry, this course takes students to explore how to solve such practical problems related to Applied Electrochemistry in real life scientific studies and industrial productions as Chemical batteries, electrolysis industry, metal corrosion, test analysis and environmental protection. The primary objective of this course is to familiarize students with basic theories of Applied Electrochemistry, development and application of new energy system in Applied Electrochemistry, Electrolysis of inorganic compounds, Electrochemical corrosion and protection, application of Electrochemistry in environmental protection, and Electrochemical test and analysis etc. It aims to help establish solid foundation for students who aspire to make future contribution to the industrial production, scientific research and innovation in the field of Electrochemistry.
三、理论教学内容及学时分配
1. 绪论（2学时）
1.1电化学定义及研究内容（0.5学时）
1.2电化学形成及发展历史（0.5学时）
1.3电化学体系及反应原理（0.5学时）
1.4电化学技术应用（0.5学时）
了解电化学学科的研究内容及对象、电化学的形成及发展历史，理解和掌握电化学体系及反应原理，熟悉电化学发展中的一些重要阶段、电化学的应用领域及行业发展。

重点：电化学的研究内容及对象、发展历史及应用领域
难点：电化学体系及反应原理、应用方向及未来发展特点
2. 化学电池、电极与电解质溶液（2学时）
2.1化学电池（0.5学时）
2.2电极反应与法拉第定律（0.5学时）
2.3电解质溶液（1学时）
了解化学电池的组成与分类、基本术语和表示方法、电化学系统的工作原理等若干常识，理解和掌握电极反应与法拉第定律，熟悉、基本概念和理论。

重点：电极反应与法拉第定律
难点：电解质溶液的导电特征、电解质溶液理论
3. 电极电势与电池电动势（4学时）
3.1电极电位的产生（1学时）
3.2电池电动势的组成与测量、标准电极电势（1.5学时）
3.3“电极/溶液”界面的基本性质（1.5学时）
了解电极电势的产生、“电极/溶液”界面电势差、接触电势及其消除，理解和掌握电池电动势的组成与测量、标准电极电势的应用，熟悉电极/溶液界面的基本性质。

重点：电极电势、相间电势、液体接界电势、标准氢电极及标准电极电势
难点：电极/溶液界面的基本性质
4. 平衡态电化学（2学时）
4.1自发变化的自由能与电池电动势（0.5学时）
4.2能斯特方程（0.5学时）
4.3浓差电池电动势的计算（0.5学时）
4.4液体接界电势、电化学势（0.5学时）
了解自发变化的自由能与电池电动势，掌握能斯特方程及其在电池电动势的应用，理解液体接界电势，熟悉浓差电池电动势的计算。

重点：电池电动势、能斯特方程、浓差电池电动势、液体接界电势
难点：能斯特方程、浓差电池电动势的计算
5. 电极过程动力学（6学时）
5.1分解电压与极化（1学时）
5.2电极反应的若干基础知识（1学时）
5.3“电极/溶液”界面附近液相中的传质过程（1.5学时）
5.4电化学步骤的动力学（1.5学时）
5.5氢与氧的电极过程（0.5学时）
5.6金属电极过程（0.5学时）
了解电极反应特点、反应速率表示方法、基本历程等若干基础知识，掌握并理解电极过程控制步骤、“电极/溶液”界面液相中的传质过程、电化学步骤的动力学，熟悉氢与氧的电极过程、金属的电极过程。

重点：电极中电化学反应速率的各种影响因素，电极过程和控制步骤
难点：电极/溶液”界面液相中的传质过程、电化学步骤的动力学
6. 电化学测试技术（4学时）
6.1三电极体系（1学时）
6.2电化学测试仪器（0.5学时）
6.3电极动力过程的研究方法（0.5学时）
6.4常用电化学测量技术（1学时）
6.5电化学研究方法的发展趋势（1学时）
了解三电极体系、电化学测试仪器及电化学研究方法的发展趋势，掌握并理解暂态与稳态、控制电流与控制电压的研究方法，熟悉控制电势技术——单电势阶跃法、旋转圆环-圆盘电极。

重点：暂态与稳态、控制电流与控制电压的研究方法
难点：电化学测量仪器与技术
7. 无机物的电解工业（4学时）
7.1基础知识（0.5学时）
7.2氯碱工业（1学时）
7.3氯酸盐和高氯酸盐的电合成（1学时）
7.4锰化合物的电解合成（1学时）
7.5电解法生产过氧化氢（0.5学时）
了解无机物电解反应的分类、电合成的特点及气体电极过程，掌握电解食盐水、氯酸盐和高氯酸盐的电合成、锰化合物的电解合成及电解法生产双氧水，熟悉电解合成的基本概念、合成方法及设备。

重点：无机盐电合成的电极反应和总反应
难点：氯碱工业中，不同电解槽的比较和应用
8. 金属腐蚀与防护（4学时）
8.1金属腐蚀的机理（1学时）
8.2金属腐蚀破坏的形态（0.5学时）
8.3金属在自然环境中的腐蚀（1学时）
8.4金属的防腐（1学时）
8.5腐蚀监测（0.5学时）
了解金属腐蚀与防护的意义、电化学腐蚀的分类，掌握并理解金属电化学腐蚀原理、电化学腐蚀的电极过程及金属的电化学防腐蚀，熟悉腐蚀原电池模型、析氢和吸氧腐蚀的特点及影响因素。

重点：金属电化学腐蚀的原理、腐蚀电池
难点：电化学腐蚀的电极过程
9. 环境保护与电化学（4学时）
9.1电化学方法在环境保护中的应用（0.5学时）
9.2电解法处理污染物（1.5学时）
9.3电浮离和电凝聚处理污染物（0.5学时）
9.4高性能电化学废水处理体系（1学时）
9.5电渗析（0.5学时）
了解污染物的常用电化学处理方法，掌握并理解直接氧化、间接氧化作用机理，电化学水处理技术原理，熟悉电位法、安培/库伦法、伏安法、电导法等电化学技术在处理废水中的应用。

重点：直接氧化、间接氧化及电解还原处理废水的作用机理
难点：电化学技术在处理废水中的应用
五、作业及要求
说明作业的形式、作业量及作业的提交方式以及在最终成绩评定中所占比例等。

六、考核方式及成绩评定
开卷考试
考试成绩（60%）+出勤考核（20%）+平时作业（20%）
七、教材及主要参考资料
推荐教材：
谢得明童少平曹江林.应用电化学基础 [M].北京：化学工业出版社，2013
参考书目;
[1] 肖友军李立清.应用电化学 [M].北京：化学工业出版社，2013；
[2] 高鹏朱永明.电化学基础教程 [M].北京：化学工业出版社，2013
[3] 李荻.电化学原理 [M].北京：北京航空航天大学出版社，2008
[4] 杨辉、卢文庆. 应用电化学[M]. 北京：科学出版社，2006年5月
教研室主任：蒋新元教学院长：
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