电化学原理试题B

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15J

0< J< 0.01J

d

，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H 2SO 4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 /A.cm -2 10-3 10-2 5×10-2 10-1

η/V 0.92 1.31 1.53 1.64

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

3. 电场力

4. 离子双层，偶极双层，吸附双层

5. 阴极保护，阳极保护，牺牲阳极

6. 负极

7. 电荷传递

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？

答：不对。电极过程的所有步骤均为串联进行，反应速度相等，故都可用电流密度来表示它们的速度。

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？

答：a的物理意义是当电流密度为1A·m-2时过电势的数值，在相同的电流密度下，过电势越大，反应活性越差，故可根据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？

答：电化学极化的控制步骤是电荷传递步骤，浓度极化的控制步骤是液相传质步骤。

4. 为什么电极电位的改变会影响电极反应的速度和方向？

答：电极电位的改变会影响参与反应的电子能量，从而引起正逆反应活化能的变化，从而影响电极反应的速度和方向。

三、计算题（10分）

用H 2SO 4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 /A.cm -2 10-3 10-2 5×10-2 10-1

η/V 0.92 1.31 1.53 1.64

求Tafel 常数a 和b 。

解：

以lgJ~η作图:

由图中可得：

:ln J

lg J a b b a ηη=+=+

因为即：

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）

答：

阴极特点：（1）发生金属离子沉积在电极表面的金属电沉积过程。

（2）电化学极化越大，镀层性能越好。

（3）副反应为氢析出反应。

（4）电极电位负移。

阴极特点：（1）可溶阳极发生金属阳极溶解过程，不可溶阳极为氧析出反应。

（2）副反应为氧析出反应。

（3）电极电位正移。

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）

答：电极反应动力学参数的测量方法可分为两大类：一类是经典法，包括直接测量稳态极化曲线的经典方法和旋转圆盘电极方法，测量时间较长；另一类是暂态法，即利用短暂电脉冲或交流电对电极体系进行激发，通过响应信号的分析进行测量，如电势阶跃法、电流阶跃法等，测量时间很短。

在经典稳态极化曲线的测量中，要想得到Tafel直线段就要排除浓度极化的干扰，只有电化学反应速率比较慢才能保证浓度极化较小，所以该方法一般测量上限

约为标准速率常数5110k cm s --≤⋅。对于常规电极，电势阶跃法、电流阶跃法测量上限约为11k cm s -≤⋅。

与稳态法相比，暂态法有几方面的优点；首先，暂态法有利于研究反应产物能在电极表面上累积或电极表面在反应时不断受到破坏的电极过程（如电沉积、阳极溶解反应等）、有利于研究电极表面的吸脱附过程、有利于研究复杂电极过程，这是因为暂态法时测量间极短，电极表面破坏很小，液相中杂质粒子也来不及影响电极表面；其次，暂态法适于研究快速电极反应，运用现代电子技术将测量时间缩短到几个微秒要比制造每分钟旋转几万转的旋转圆盘电极简便得多。