应用电化学复习题

山东理工大学成人高等教育应用电化学复习题
一、填空题
1. 相转移的电解法：在有利于电解进行的相中进行反应，生成物进入另外一相。

2. 氯碱工业：电解氯化钠水溶液生产得到烧碱、氯气、。

目前存在三种电解生产
方法，三种方法分别采用不同的电解槽：、和。

是最新的一种，已经基本取代另两种电解槽。

3. 化学电源（battery，化学电池，电池）：将氧化—还原反应的直接转变为
的装置。

4. 电镀一般分为、、和熔盐电镀等几种类型。

5. 电化学体系借助于实现电能的输入或输出，是实施电极反应的场
所。

6. 通常用、或等隔离两电极区的溶液，以
减少辅助电极上的反应对干扰。

7.在测量工作电极的电势时，参比电极内的溶液和被研究体系的溶液组成往往不一样，为
降低或消除液接电势，常选用; 为减小未补偿的溶液电阻，常使
用。

8.化学电源的分类：从工作性质和储存方式，分
为、、、和四大类。

9. 电化学工业上使用的隔膜一般可分为和两种。

10.化学电源的组成：由正、负极和及和外壳等组成。

一次电池
主要包括：、、锌银电池、锂一次电池、
锌空气电池等。

11.二次电次又称，在充放周期内可反复充电使用。

主要包
括：、、、、锌卤素电池等。

12.电化学热力学研究的是电化学反应的-----
的关系，研究与的相互转换。

13.电化学过程中，界面张力和表面吸附的影响因
素：、、、和外电势。

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14.界面张力与电极电势之间存在一定的依赖关系为曲线。

二、简答题
1. 简述双电层理论概要
2.何为“零电荷电势”？
3. 简述双电层理论概要
4.简述电极反应种类和机理：
5.简述电催化的类型
6.何为缓蚀剂？说明其防蚀机理。

三、论述题
1.金属电沉积过程中表面活性物质的作用。

2. 何为缓蚀剂？说明其防蚀机理。

3. 试从阳极保护和阴极保护论述电化学防腐的方法
4.试举例论述氯酸盐和高氯酸盐的电合成过程及原理。

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参考答案：
一、填空题
1.电合成
2. 氢气离子膜槽隔膜槽汞槽离子膜槽
3. 化学能电能
4.单金属电镀、合金电镀、复合电镀
5.电极电极
6. 烧结玻璃、多孔陶瓷或离子交换膜工作电极
7. 盐桥鲁金(Luggin)毛细管
8. 一次电池或原电池(primary battery)、二次电池或可充电电池、蓄电池（secondary battery, rechargeable battery)、储备电池（storage battery)和燃料电池(fuel cell)
9. 多孔膜离子交换膜
10. 隔膜及电解液普通锌锰电池(中性锌锰电池)、碱性锌锰电池
11. 蓄电池铅酸蓄电池、镉镍电池、钠硫电池、Ni-MH电池、
12. 方向和限度-----电动势和Gibbs自由能化学能与电能
13. 温度、界面物质的性质、溶液组成、双电层
14. 电毛细
二、简答题
1. 电极与溶液界面的双电层由若干假想的层组成
内层: 靠近电极表面的一层，由被吸附粒子和溶剂分子组成.
--- 对于水溶液，由于水的强极性，实际上最靠近电极的是水分子形成的偶极层，然后才是水化离子形成的剩余电荷层
扩散区: 由于电场的作用，有一个处于高浓度双电层和溶液本体之间的区域，这个区域内的溶质浓度呈现梯度变化
溶液本体: 这部分粒子浓度均一,溶液处于均相状态
2. 可以由毛细曲线中任意一点上的斜率求出该电极电势下的表面电荷密度q。

在图中曲
线的左边，dγ/ dφ＞0，故q＜0，表明电极表面带负电；在图中曲线的左边，dγ/ d φ＜0，故q＞0，表明电极表面带正电；在曲线的最高点，dγ/ dφ＝0，即q＝0，表明电极表面不带电，这一点相应的电极电势称为“零电荷电势”(zero charge potential，ZCP)，用φz表示。

3. 电极与溶液界面的双电层由若干假想的层组成
内层: 靠近电极表面的一层，由被吸附粒子和溶剂分子组成.
--- 对于水溶液，由于水的强极性，实际上最靠近电极的是水分子形成的偶极层，然后才是水化离子形成的剩余电荷层
扩散区: 由于电场的作用，有一个处于高浓度双电层和溶液本体之间的区域，这个区域内的溶质浓度呈现梯度变化
溶液本体: 这部分粒子浓度均一,溶液处于均相状态
4. 电极过程有两种，即法拉第过程和非法拉第过程。

实际上，在电极过程中，可能同时存在。

这里讨论法拉第过程—电极反应过程，氧化与还原反应。

阴极还原过程：Ox + ne → Red
阳极氧化过程：Red – ne →Ox
(1) 简中电子迁移反应：氧化或还原反应借助电极得到或失去电子，生成的还原或氧化
态的物种仍溶解于溶液中，而电极在经历氧化—还原过程后物理化学性质和表面状态等不发生变化。

（2）金属的电沉积过程
（3）表面膜的转移反应
（4）伴有化学反应的电子迁移反应
（5）多孔电极中的气体氧化或还原反应
（6）有气体析出电极反应
（7）电极腐蚀反应
这些分类只是为了便于理解、研究，其实每个过程都可能由几个吸附、脱附、扩散、化学反应等组成。

（1）CE机理：先化学反应，然后电子迁移
（2）EC机理: 先电化学反应，后化学反应
（3）ECc机理(催化机理):是EC机理中的特例，电极表面物质的氧化—还原作用，使电化学反应在比裸电极低的超电势下进行
（4）ECE机理
5. 氧化—还原电催化
氧化—还原电催化是指在催化过程中，催化剂本身发生氧化-还原反应，成为电荷传递的媒介体，从而促进电子传递，起到催化作用，这种催化也称为媒介体电催化。

非氧化---还原电催化
催化剂被固定于电极表面，在电化学反应过程中能够参与中间过程，并生成中间产物（称为电活性中间体），起到减低反应活化能的作用，这种催化与普通的化学反应催化相近，也称为外壳层催化。

6. 在腐蚀介质中能明显抑制金属腐蚀的物质称为缓蚀剂。

例如在酸中加入千分之几的磺化蓖麻油、硫脲等可阻滞钢铁的腐蚀和渗氢。

由于缓蚀剂的用最少，既方便又经济，是一种最常用的方法。

从防蚀机理分类：促进钝化，形成沉淀膜，形成吸附膜。

钝化促进型的缓蚀剂有铬酸盐、亚硝酸盐，以其强的氧化能力, 促进钢铁材料钝化。

缺点：污染环境。

三、论述题
1. 表面活性物质包括光亮剂、整平剂、润湿剂和活化剂等。

表面活性物质的主要作用如下：（1）对双电层的影响
分子或离子在电极表面发生吸附时，对电极/溶液界面双电层结构的影响，会改变电极溶液/界面的电势分布，从而影响界面上反应物的浓度和电极反应的速度。

（2）表面活性物质对电沉积的影响
由于吸附改变了界面的电势分布，从而影响反应速率。

活性物质在电极表面的吸附引起了表面沉积反应活化能的变化，还可能改变金属电沉积反应的机理。

(3)表面活性物对镀层起整平作用和光亮作用。

电镀层的平整程度和光洁度是评价镀层质量的重要指标。

由于镀件都不是理想平滑的，在其表面总存在或多或少的突起部分(微峰)和凹陷部分(微谷)．这就需要在电镀过程中添加一些能够在微观不平整的镀件表面获得平整表面的添加剂，这种添加剂被称为整平剂整平剂作用机理：整平剂能在电极表面发生吸附，并对电沉积过程起阻化作用。

由于微观表面上微峰和微谷的存在，整平剂在电沉积过程中向“微峰”扩散的流量要大于向“微谷”扩
散的流量，造成“微峰”处获得的整平剂的量要较“微谷”处多，同时由于还原反应不能发生在整平剂分子所覆盖的位置上，于是，“微峰”处受到的阻化作用要较“微谷”处的大，使得金属在电极表面“微峰”处电沉积的速度要小于“微谷”处的速度，最终导致表面的“微峰”和“微谷”达到平整。

2. 在腐蚀介质中能明显抑制金属腐蚀的物质称为缓蚀剂。

例如在酸中加入千分之几的磺化蓖麻油、硫脲等可阻滞钢铁的腐蚀和渗氢。

由于缓蚀剂的用最少，既方便又经济，是一种最常用的方法。

从防蚀机理分类：促进钝化，形成沉淀膜，形成吸附膜。

钝化促进型的缓蚀剂有铬酸盐、亚硝酸盐，以其强的氧化能力, 促进钢铁材料钝化。

缺点：污染环境。

3. 用阳极极化的方法使金属钝化，并用微弱电流维持钝化状态，从而保护金属。

通常，金属阳极溶解时，电极电势愈正，阳极溶解速度愈大。

但在有些情况下，当正向极化超过一定数值后，由于表面某种吸附层或新的成相层的形成，金属的溶解速度反而急剧下降。

这种在强极化条件下金属正常溶解反而受到抑制的现象叫做金属的钝化。

这种用阳极极化使金属得到保护的方法叫阳极保护
它是使金属阴极极化以保护其在电解质中不被腐蚀的方法。

若阴极电势足够负，金属就可以不被氧化(腐蚀)。

阴极极化可用两种办法实现：
(1)外加电流法：在电解质中加入辅助电极，连接外电源正极．而将需要保护的金属基
体连接外电源负极，然后调节所施加的电流．使金属体达到保护所需的阴极电势。

更多的是用大功率恒电位仪控制被保护金属的电势。

►(2)牺牲阳极法：
在金属基体上附加更活泼的金属，在电解质中构成短路的原电池，金属基体成为阴极，活泼金属成为阳极，并不断被氧化或溶解掉。

4. 电合成氯酸钠
氯酸钠主要用于工业漂白，如纸张的漂白。

生产原理：仍然是电解食盐水，不同的是两个电极之间没有隔膜，使氯气水解后与氢氧根直接作用生成氯酸钠，而由于氢氧根参与反应，又促进了氯气的水解。