电化学思考课后答案第六章
电化学测量思考题
思考题第二章1、画出由三电极体系构成的两回路测量示意图，说明两回路的作用以及利用三电极体系测量的优点，说明各回路中的各主要元件的作用与要求。
两回路作用：（极化回路）保证研究电极上发生我们所希望的极化（测量回路）测量或控制研究电极相对于参比电极的电势三电极体系优点：由于体系中有电流通过,产生了溶液电压降和对电极的极化,因此工作电极的电位难以准确测定,由此引入参比电极.参比电极有着非常稳定的电位,且电流不经过参比电极不会引起极化,从而工作电极的电位可以由参比电极得到,而电流由工作电极-辅助电极回路得到研究电极：作用：研究电极也叫工作电极或试验电极，该电极所发生的电极过程就是我们的研究对象。
要求：（1）所研究的电化学反应不会因电极自身所发生的反应受影响，并且能够在较大的电位区域中进行测定（2）所使用的金属电极不会与溶剂或者支持电解质反应而使其分解。
（3）电极表面均一，根据需要，有时还要求具有较大的表面积。
（4）电极本身不易溶解或者生成氧化膜。
（5）能够通过简单的方法进行表面净化。
辅助电极：作用：实现WE导电并使WE电力线分布均匀要求：①应使辅助电极面积增大，保证满足研究电极表面电位分布均匀。
②辅助电极形状应与研究电极相同，以实现均匀电场作用参比电极：作用：本身电位稳定，与研究电极做对比要求：①可逆电极（浓度不变，电位不变）；符合Nernst方程。
②参比电极是不极化电极（ i0→∞）；实际上i0不可能∞，所以需要控制流经 RE的电流非常小，即：I测<10-7A/cm2。
③良好的稳定性（化学稳定性好、温度系数小）④具有良好的恢复特性；⑤快速暂态测量时，要求低内阻，从而实现响应速度快。
盐桥：作用：①消除或减小液接电位；②消除测量体系与被测体系的污染 要求：①内阻小，合理选择桥内电解质溶液的浓度；②盐桥内电解液阴阳离子当量电导尽可能相近，扩散系数相当（常用KCl 、NH4NO3），以降低液接电位；③盐桥内溶液不能和测量、被测量体系发生相互作用； ④固定盐桥防止液体流动，采用4%的琼脂溶液固定 电解池/容器：要求：①化学稳定性高；②体积适中；太小：研究体系浓度变化；太大：浪费 ③鲁金（Luggin ）毛细管距离太近：屏蔽效应，电位测不准；太远：较大的欧姆压降；距离 L ≈ 2d (管直径) 。
电化学智慧树知到课后章节答案2023年下浙江大学
电化学智慧树知到课后章节答案2023年下浙江大学浙江大学第一章测试1.若电极反应Cu–2e- → Cu2+ 在某一阴极电位下的净反应电流密度为i(mA/cm2)，则Cu金属的溶解速度为答案:(1/2)i/F (mmol·cm-2·s-1)2.下述是“II类导体”的是答案:熔融的CaCl23.在I/II类导体界面上发生了答案:其他电化学现象;离子与电子间的电荷转移;相关电荷的积累;电化学反应4.电化学反应是异相反应答案:对5.离子在离子导体中的运动速度与溶剂无关错第二章测试1.双电层的厚度一般为（）左右答案:1nm2.（）认为双电层是由内层的紧密层和外层的分散层两部分组成的答案:Stern理论3.以下哪些双电层模型（）考虑了溶液中离子的热运动答案:Stern理论;Gouy-Chapman理论4.电化学反应既不在电子导体相也不在离子导体相中进行，而是在两相界面的很窄范围物理空间中进行答案:对5.过剩离子双电层是金属晶格中的金属离子受晶格中的电子和溶液相中的水化作用力不同导致电荷分离而造成的的。
对第三章测试1.金属/金属间的相间电位也叫作___答案:接触电位2.绝对电极电位指的是答案:金属/溶液间的相间电位3.关于相间电位的描述，正确的为____答案:相间电位为两相内电位的差值，所以是电压。
;金属/溶液间的相间电位就是常说的电极体系的电极电位;溶液/溶液间的详见电位也称液接电势4.电化学测量中一般要求在参比电极与测试溶液间采用盐桥相连，主要目的是为了防止参比电极内的溶液与测试溶液间的相互沾污答案:错5.电极电位是金属/溶液间的相间电位，实质上是电压，所以它的绝对数值是可测的答案:错第四章测试1.若如下阴极反应O+ne®R有净反应发生，则电极电位与平衡电极相比（）答案:减小2.电化学反应发生平衡的基本热力学条件为答案:氧化态物种加上电子的电化学位等于还原态物种的电化学位3.下述关于某一电化学反应的描述正确的是答案:正向反应的绝对速度与逆向反应的绝对速度均为正值;电化学反应的净速度为正、逆向反应的绝对速度的代数和;任一电化学反应均发生在电子导体（或狭义上说的电极）与离子导体间的界面上;同一电化学反应均存在正向、逆向两个反应方向4. Nernst方程只适用于平衡或准平衡电极反应答案:对5.两个电子导体界面处于平衡的基本条件是电子在两个金属相中的化学位相等。
电化学原理及应用智慧树知到课后章节答案2023年下北方民族大学
电化学原理及应用智慧树知到课后章节答案2023年下北方民族大学北方民族大学第一章测试1.电解池的正极对应于（）A:阴极 B:不确定 C:阳极答案:阳极2.影响离子运动速度的主要因素不包括:（）A:离子的本性 B:温度 C:溶剂黏度 D:溶液pH答案:溶液pH3.第一个化学电源是1799年由物理学家（）。
A:法拉第 B:伽伐尼 C:伏打答案:伏打4.电池放电时正极对应于（）。
A: 不确定 B:阳极 C:阴极答案:阳极5.目前电化学的测量方法有（）。
A:示差法 B: 稳态法 C:暂态法 D:补偿法答案: 稳态法;暂态法6.（）属于电化学研究范畴。
A:腐蚀 B:电解池 C:电池 D:磨损答案:腐蚀;电解池 ;电池7.石墨中能够导电的载流子是（）。
A:电子B: 等离子体 C:其余选项都不对D:离子答案:电子8.对电化学学科做出重大贡献的人物有（）A:塔菲尔 B:牛顿 C:法拉第 D: 能斯特答案:塔菲尔;法拉第; 能斯特9.现代电化学研究的主体对象是（）。
A:电极过程动力学 B: 电化学热力学 C:电解质溶液理论 D:其余选项都不对答案:电极过程动力学10.第一类导体的载流子是（）A:空穴 B:正离子 C:电子 D:负离子答案:空穴;电子第二章测试1.相间电位产生主要的原因是（）A:偶极子双电层 B:吸附双电层 C:离子双电层 D:表面电位答案:离子双电层2.最精确和合理的测量电池电动势的方法是 ( )A:电容法 B:补偿法 C:示差法 D:伏安法答案:补偿法3.伽伐尼电位差又称为（）A:化学位差 B:电化学位差 C:内电位差 D:外电位差答案:内电位差4.（）是可测可控的。
A:绝对电位 B:外电位 C:内电位 D:相对电位答案:外电位;相对电位5.所有的电极都能建立平衡电势。
A:对 B:错答案:错6.298 K时，电池反应H2(g)+1/2 O2 = H2O(g)的标准电池电动势为E1，那么电池反应2H2(g)+O2 = 2H2O(g) 所对应的电动势为E2（）A: E1=1/2E2 B: E1=E2 C:无法确定 D: E1=2E2答案: E1=E27.盐桥能（）消除液接电位。
材料化学-第六章电化学习题及答案
1.平衡体系与共轭体系的区别（15分）•平衡体系：电极表面仅存有一对氧化还原反应，当正向反应速度与负向反应速度相等时体系处于平衡状态。
处于平衡状态的体系在微观上有物质交换和电流交换，在宏观上没有净物质和静电流存在。
•共轭体系：在电极表面至少存在两种或两种以上的电极反应时，体系不可逆。
在一个孤立电极上，同时以相等的速度进行着一个阳极反应和一个阴极反应的现象，叫做电极反应的耦合。
互相耦合的电化学体系叫共轭体系。
当电极体系达到稳态时，在两相界面上电荷转移平衡，而物质的转移并不平衡。
既没有静电流存在，但又净物质生成。
2.根据金属腐蚀电化学机理，说明外加电流阴极保护和阳极保护的异同（15分）•相同点：都是采用外加电流极化的方法对金属进行电化学保护。
•不同点：•阴极保护：在电解质中加入辅助电极，连接外电源正极，将被保护的金属构件变成阴极，使之阴极极化，达到某一电极电位时金属腐蚀速度显著减少或停止，这种方法叫做阴极保护法。
对于所有金属都适用。
•阳极保护：把被保护金属构件变成阳极，使之阳极极化达到钝化电位，进入钝化，并维持稳定的钝化状态，从而保护金属，这种方法叫阳极保护。
只有易钝化金属才能用阳极保护。
3. 什么是电化学极化？外电流与超电势间的线性关系、半对数关系是什么情况下出现？能否说明电化学极化有两种截然不同的动力学特征？（15分）• 电化学极化：当电极上有净电流通过时，由于k a i i ≠，故电极上的平衡状态受到了破坏，并会使电极电势或多或少地偏离平衡数值。
这种情况就称为电极电势发生了“电化学极化”。
• 这时流过电极表面的净电流密度 i=ik-ia⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛--⎪⎭⎫ ⎝⎛=k k RT nF RTnF i I ηβηαexp exp 0 • 1. 0I i <<在这种极化条件下，净电流密度是两个数值几乎相等的大数(ik ,ia) 之间的差，只要电极电势稍稍偏离平衡数值，以致的数值略有不同，即足以引起这种比i0小得多的净电流，当nF RT k αη<<或RT nF β时，k k RT nF i RT nF RT nF i I ηηβα00)1()1(=⎪⎭⎫ ⎝⎛--+=线性关系• 2. 0I i >>由于 ik ,ia 中总有一项比|I|更大，因而只有在二者之一比 i0大得多时才可能满足，因此，可完全忽略ik ,ia 中较小的一项而不影响计算结果，即I 仅由较大的一项决定：I nF RT i nF RT k lg 3.2lg 3.20ααη+-=半对数关系 • 不能说明电化学极化有两种截然不同的动力学特征。
电化学 第6章 气体电极过程
第6章 气体电极过程所谓气体电极过程是指涉及气体的电极反应。
换句话说，反应物或产物为气体的电极反应就是气体电极过程。
如工业生产中电解制备H 2和Cl 2。
222Cl e Cl →---再如：--↔++OH O H e O 42422也是气体电极过程。
研究气体电极过程的主要目的是了解气体电极过程的规律，控制反应的进行，使其为科研和生产服务。
比如在电解法制备氢气中，我们可以设法降低氢析出过电位（如选择电极材料等），从而节约能源。
再如在电池工业中，充电过程中正极要有2O 析出，该反应都是副反应，对电池充电有害，我们通过研究可以设法提高2O 的析出过电位，从而提高电池的充电效率。
同样在电镀技术中，负极常常伴随着2H 的析出，由于存在该反应，使镀液体系的电流效率下降。
若能设法提高2H 的析出过电位，则电流效率则可以提高，从而节约能源。
还有就是22O H -燃料电池、Air Al ,Air Zn --电池等等都涉及气体电极过程，这方面例子很多，这里就不再一一列举了。
在气体电极过程中，研究得比较多，比较透彻的是氢、氧电极过程。
尤其是氢电极过程研究得最多，重现性好，人们认识也比较一致，有关氢电极过程的一些理论也是比较成熟的。
而氧电极研究的也不少，但认识不一致，提出几十种机理。
因此本章以氢电极为重点，氧电极也做一定介绍。
由于气体电极过程一般都涉及表面转化问题（或易于生成新相），大都涉及在电极上的吸附、吸附态中间粒子。
故先讨论吸附问题：6.1 氢原子和氧在电极上的吸附本节主要介绍吸附的方式、研究吸附的方法和吸附量的求出。
氢通常是以原子形式吸附的，而氧的吸附则是很复杂的，故不特指氧原子。
（可能形成222222O H HO HO O OH OH O O 、、、、、、、----…，ϕ不同，也可几种形式同时存在）。
氢原子吸附主要在Ni Fe Pd Pt 、、、等过渡金属表面上，而在Zn Cd Pb Hg 、、、等金属表面上从未发现过较大量的吸附氢原子。
第六章电化学
第六章 电化学（一）主要公式及其适用条件1、法拉第定律——电极反应的B 物质的质量 zF It M v m /B B B =式中：v B 为参加电极反应的物质B 的计量系数；M B 为物质B 的摩尔质量；I 为电流强度；t 为通电时间；z 为电极反应进行了1mol 反应进度时得（或者失）电子的物质的量；F =96485C ·mol -1，称为法拉第常数。
此定律不受任何外界条件和参加电极过程各有关物质性质的影响。
2、离子迁移数-++-++-++++=+=+U U U Q Q Q t υυυdef＝；-+--+--+--+=+=+U U U Q Q Q t υυυdef ＝ 上述两式中：t +和t -分别为正、负离子的迁移数；Q +和Q -分别为在一定时间内正、负离子迁移的电量，Q ++Q -则为通过溶液的总电量；υ+和υ-分别为正、负离子定向迁移的速率；U +和U -分别称为正、负离子的电迁移率，即电势梯度∆ϕ/l =1V ·m -1时离子运动的速率，其单位为m 2·S -1·V -1。
上式适用于强电解质稀溶液。
3、电导的定义 l A R I G //defκ=＝式中：R 为导体的电阻；A 为导体的截面积；l 为导体的长度。
4、电导率 ρκ/1/==AR l式中：ρ称为电阻率；l =1m 、A =1m 2时的电导，称为电导率κ。
5、摩尔电导率 c A -=∞m m ΛΛ式中：∞m Λ为无限稀释时的摩尔电导率，亦称为极限摩尔电导率；当温度、电解质溶液一定时A 为常数，其单位为S ·m 3.5·mol -1.5。
此式只适用于强电解质稀溶液。
7、柯尔劳施离子独立运动定律的数学表示式 ∞m Λ=v +∞--∞++m,m,ΛΛv 式中：v +及v -分别为正、负离子的化学计量数；∞+m ,Λ及∞-m ,Λ分别为正、负离子的极限摩尔电导率。
此式适用于无限稀释的电解质（不论其强弱）溶液。
第六章：电化学(2个)
第六章电化学一、本章基本要求1．掌握电化学中的一些基本概念：导体、原电池和电解池、正负极、阴阳极。
了解离子迁移数的意义及常用测定方法。
2．掌握电导、电导率及摩尔电导率的概念及它们与浓度的关系。
熟悉离子独立运动定律及电导测定的应用。
3．熟悉电解质溶液的活度、平均活度系数、平均浓度和离子强度的定义及计算方法，了解德拜-休克尔极限公式的使用。
4．掌握可逆电池的基本概念和表示方法，熟悉可逆电极的类型和书写方法，能正确书写电极反应和电池反应。
5．了解电池电动势的产生机制，测定原理。
了解电极电势的确定方法及标准氢电极作用。
6．熟练掌握电池电动势和电极电势的Nernst方程，掌握它们的计算和重要的应用。
7．熟练掌握电化学和热力学之间的联系，能利用电化学手段计算热力学函数的变化值。
8．了解浓差电池的基本概念。
熟悉膜电势的概念和意义。
9．熟悉电解过程的基本概念和基本原理，了解电极极化的产生原因。
10．了解电化学在生物学中的应用。
二、基本公式和内容提要（一）电化学基本概念1．导体导体是指能够导电的一类物体，通常分为电子导体和离子导体两种。
电子导体通过自由电子的定向移动而导电，且导电过程中无化学变化，导体的导电能力随温度升高而降低。
离子导体通过正、负离子的定向移动来实现导电目的，导电过程中有化学反应发生，导体的导电能力随温度升高而增强。
2．原电池和电解池实现化学能和电能之间相互转化的装置称为电化学装置，或简称电池。
其中将电能转化为化学能的装置叫电解池，将化学能转化为电能的装置叫原电池。
两种电池中，发生氧化反应的电极称为阳极，发生还原反应的电极称为阴极。
而正负极则是根据电势的高低来认定的。
电势高者为正极，电势低者为负极。
原电池中的正极为阴极，负极为阳极；电解池中的阳极为正极，阴极为负极。
无论在原电池还是电解池中，正离子向阴极的定向迁移和负离子向阳极的定向迁移，都可以实现电流在溶液内部的传导；而两电极上氧化、还原反应的彼此独立进行，又可以实现电流在电极与溶液界面处的连续。
电化学思考课后答案第六章
思考题3. 从理论上推导电化学方程式（巴特勒-伏尔摩方程），并说明该理论公式与经验公式的一致性。
答：电化学极化处于稳定状态时，外电流密度必定等于（j j =v w），也就是等于电子转移步骤的净反应速度（即净电流密度j 净）。
由于电子转移步骤是控制步骤，因而j 净也应是整个电极反应的净反应速度。
这样，根据电子转移步骤基本公式，易得稳态电化学极化时电极反应的速度与电极电位之间关系。
即j=j 净。
将公式 j 净= 0F F RT RT j e e a b j j -D D 轾犏-犏臌 代入上式，则 0F F RT RT j j e e a b j j -D D 轾犏=-犏臌（1） 式（1）就是单电子电极反应的稳态电化学方程式，也称巴特勒-伏尔摩方程。
若电极反应净速度预用正值表示时，可用j c 代表阴极反应速度，用j a 表示阳极反应速度，将式（1）分别改写为0c c F F RT RT c j j j j e e a b h h -轾犏=-=-犏臌v w （2） 0a a F F RT RT a j j j j e e b a h h -轾犏=-=-犏臌w v （3）当过电位很大时，相当于双曲线函数x 值很大，即式（2）中有如下关系c c F F RT RT e ea b h h -?可以忽略（2）中右边第二个指数项，即 0c F RT c j j e a h -» （4）两边取对数02.3 2.3log c c RT RT j j F Fh a a =-+ （5） 同理，对于阳极极化为0a F RT a j j eb h -» （6） 02.3 2.3log a a RT RT j j F Fh b b =-+ （7） 式（5）和式（7）即为高过电位时巴特勒-伏尔摩方程近似公式。
与电化学极化的经验公式——塔菲尔公式（log a b j h =+）相比，可看出两者是完全一致的。
这表明电子转移步骤的基本动力学公式和巴特勒-伏尔摩方程的正确性得到了实践的验证。
《应用电化学》复习思考题参考答案
《应用电化学》思考题第一章电化学理论基础1．什么是电化学体系？基本单元有那些？（1）由两类不同导体组成，且在电荷转移时不可避免地伴随有物质变化的体系，通常有原电池、电解池、腐蚀电池三大类型。
（2）1.电极 2.电解质溶液 3.隔膜2．试举例说明隔膜的作用。
隔膜是将电解槽分隔为阳极区和阴极区，以保证阴极、阳极上发生氧化－还原反应的反应物和产物不互相接触和干扰。
例如采用玻璃滤板隔膜、盐桥和离子交换膜，起传导电流作用的离子可以透过隔膜。
3．试描述现代双电层理论的概要.电极\溶液界面的双电层的溶液一侧被认为是由若干“层”组成的。
最靠近电极的一层为内层，它包含有溶剂分子和所谓的特性吸附的物质（离子或分子），这种内层也称为紧密层、helmholtz层或stern层，如图1.5所示。
实际上，大多数溶剂分子（如水）都是强极性分子，能在电极表面定向吸附形成一层偶极层。
特性吸附离子的电中心位置叫内holmholtz层（IHP），它是在距离为x1处。
溶剂化离子只能接近到距电极为x2的距离处，这些最近的溶剂化离子中心的位置称外helmholtz层（OHP）。
非特性吸附离子由于电场的作用会分布于称为分散层（扩散层）的三维区间内并延伸到本体溶液。
在OHP层与溶液本体之间是分散层。
4．什么是电极的法拉第过程和非法拉第过程。
电极上发生的反应过程有两种类型，法拉第过程和非法拉第过程。
前者是电荷经过电极/溶液界面进行传递而引起的某种物质发生氧化或还原反应时的法拉第过程，其规律符合法拉第定律，所引起的电流称法拉第电流。
后者是在一定条件下，当在一定电势范围内施加电位时，电极/溶液界面并不发生电荷传递反应，仅仅是电极/溶液界面的结构发生变化，这种过程称非法拉第过程。
5．试述电极反应的种类和机理。
电极反应种类:（1）简单电子迁移反应；(2)金属沉积反应;（3）表面膜的转移反应;（4）伴随着化学反应的电子迁移反应;（5）多孔气体扩散电极中的气体还原或氧化反应;（6）气体析出反应;（7）腐蚀反应电极反应的机理:（1）CE机理：指在发生电子迁移反应之前发生了化学反应，其通式为：X O X+ne RedH2HCHO + H2O C步骤HCHO + 2H+ + 2e →CH3OH E步骤(2) EC机理：指在电极/溶液界面发生电子迁移反应后又发生了化学反应，其通式为：O X+Ze→Red X如：对氨基苯酚在Pt电极上的氧化反应（3）催化机理a、“外壳层”催化：EC机理中的一种，指在电极和溶液之间的电子传递反应，通过电极表面物种氧化—还原的媒介作用，使反应在比裸电极低的超电势下发生，其通式可表示如下：X + ne Red E步骤X + Y C步骤如：Fe3+/Fe2+电对催化H2O2的还原反应：1/2H2O2+e→OH-3+2+Fe+ 1/2H2O2→Fe3++ OH-b、“内壳层”催化：也称为化学氧化—还原催化，即当反应物的总电化学反应中包括旧键的断裂和新键的形成时，发生在电子转移步骤的前、后或其中而产生了某种化学加成物或某些其它的电活性中间体，总的活化能会被某些“化学的”氧化—还原催化剂所降低。
电化学原理-第六章-电子转移步骤动力学
其中：
nF i nF K cR exp RT
G 0 K k exp RT
G 0 K k exp RT
令：
i 0 nF K cO i nF K c R
0
则：
nF i i exp RT nF i i 0 exp RT
稳态时
s s c F c F R exp i i i i0 O exp 0 0 c RT c RT R O
阴极极化时：
F ic i i 0 exp RT cO i s 0 ∵ c c 1 i d
K的物理意义：标准电极电位和反应物
浓度为单位浓度时的电极反应绝对速度。
K 的应用： 以 K 代替 i 0 描述动力学特征，将不包含浓 度 c i 的影响：
F 0, i FKcO exp RT
F 0, i FKcR exp RT
与经验公式的比较
对阴极反应：
2.3RT 0 a log i F
2.3RT b F
对阳极反应：
2.3RT 0 a log i F
2.3RT b F
三、高过电位区的电化学极化规律
高过电位区的条件：
F F jc j exp( c ) exp( c ) RT RT
6.1
电极电位对电子转移步骤活化 能的影响
体 系 能 量
位能图：表示 金属离子处在 金属/溶液界面 不同位置时， 位能高低的一 种示意图。 活化能：活化 态离子平均能 量
电化学原理思考题答案解析
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。
电化学原理(第三版)思考题&公式
第五章思考题1.在电极界面附近的液层中，是否总是存在着三种传质方式？为什么？每一种传质方式的传质速度如何表示？答：电极界面附近的液层通常是指扩散层，可以同时存在着三种传质方式（电迁移、对流和扩散），但当溶液中含有大量局外电解质时，反应离子的迁移数很小，电迁移传质作用可以忽略不计，而且根据流体力学，电极界面附近液层的对流速度非常小，因此电极界面附近液层主要传质方式是扩散。
三种传质方式的传质速度可用各自的电流密度J来表示。
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：当电极反应所消耗的反应粒子数和扩散补充来的反应粒子数相等，就可以达到一种动态平衡状态，即扩散速度与电极反应速度相平衡。
这时反应粒子在扩散层中各点的浓度分布不再随时间变化而变化，而仅仅是距离的函数；扩散层的厚度不再变化；离子的浓度梯度是一个常数，这就是稳态扩散过程。
理想条件下，人为地把扩散区和对流区分开了，因此理想稳态扩散过程中，扩散层有确定的厚度；而实际情况下，扩散区与对流区是相互重叠、没有明显界限的，只能根据一定的理论来近似求得扩散层的厚度。
二者在扩散层内都是以扩散作用为主。
因此二者具有相似的扩散动力学规律，但推导实际情况下的稳态扩散动力学公式需要借用理想稳态扩散的动力学公式。
3.旋转圆盘电极和旋转圆环圆盘电极有什么优点？它们在电化学测量中有什么重要用途？答：旋转圆盘电极和旋转圆环圆盘电极上各点的扩散层厚度是均匀的，因此电极表面各处的电流密度分布均匀。
这克服了平面电极表面受对流作用影响不均匀的缺点。
它们可以测量并分析极化曲线，研究反应中间产物的组成及其电极过程动力学规律。
4.试比较扩散层、分散层和边界层的区别。
扩散层中有没有剩余电荷？答：根据扩散传质理论，紧靠电极表面附近，有一薄层，此层内存在反应粒子的浓度梯度，这层叫做扩散层；电极表面的荷电粒子由于热运动而倾向于均匀分布，从而使剩余电荷不可能完全紧贴着电极表面分布，而具有一定的分散性，形成所谓分散层；靠近电极表面附近的液流层叫做边界层，越接近电极表面，其液流流速越小。
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第六章电化学分析法1.答：液体接界处存在的点位差称为液接点位。
液体接界电位产生的基本原因是由于溶液中离子扩散速度不同引起的。
例如两个不同浓度的盐酸溶液，通过多孔隔膜接触时，在这两溶液的界面上HC1将从浓的一边向稀的一边扩散。
因为氢离子的扩散速度比氯离子的扩散速度快，所以在稀溶液的一边出现了多余的氢离子而带正电，在较浓溶液一边则由于有过剩的氯离子而带负电。
当达到某一动态平衡时，在它们之间建立了一个双电层，产生了电位差，即液接电位。
2.答：使用离子选择性电极选择性的测定某种离子浓度原理是：以电极电位与待测离子活度之间的关系为基础，通过测量电池电动势，测得电极电位进而获得待测离子强度。
电池电动势包括内外参比电极电位，液接电位，不对称电位等，有干扰离子存在时还有干扰离子引起的膜电位，离子强度等因素的变化可能会引起这些电极电位的变化，因此在测量前要使用标准溶液进行较正，若前后离子强度发生变化，势必会影响到待测离子的浓度测量。
3.解：根据pH 的操作定义：pH x= pH s+(E x-E s)/0.0592(1)pH x=4.00+(0.312-0.209)/0.0592=5.74;(2)pH x=4.00+(0.088-0.209)/0.0592=1.96;(3)pH x=4.00+(-0.017-0.209)/0.0592=0.18.4.解：pMg x= pMg s+(E x-E s)/(0.0592/2);pMgx=-lg(l.15xl(y2)+(0.412-0.275)/0.0296=6.57;若实际电位值为0.411 , 则pMgx=-lg(l.15x10-2)+(0.411-0.275)/0.0296=6.53, aMg=10_6-53=2.93x 10_7mol/L;若实际电位值为0.413 , 则pMgx=-lg(l.15x103+(0.413-0.275)/0.0296=6.60, a Mg= 10'6,60=2.50X1 0'7mol/L;所以Mg'*的活度范围为:2.93x 10'7~2.50x 10'7moVL o5.解：指针实际为50/60=5/6个pH,因此pH计显示pH值为4-5/6= 3-,因此误差为6 66.解：采用标准加入法：Cx=CsxVs/( 10nFAE/2-303RT- i)VxC X=1X10-2X0.5/(10003/0055-1)X50=3.98X10'5(2)等当点的pH为8.84,此时，NOH的体积为15.65M1(3)强碱滴定弱酸HA,初略计算突跃起点为：pH,^,=pKa+3 pK a=7.70-3=4.70, K a=10'4'7°=1.995xl0'58-解:⑴ E电极=E AgzCrO'AgRT —S aCrOjE电极=E A g2CrO4/AgRT+2.303x_P CrO/-Ecell =E SCE _ E电极=^SCE _ (E A g2cro4/A gRT+2303X”。
电化学原理思考题答案解析
电化学原理思考题答案解析第三章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。
第六章 电化学判断题及答案
1．溶液是电中性的，正、负离子所带总电量相等，所以正、负离子离子的迁移数也相等。
解：错。
2．离子迁移数与离子速率成正比，某正离子的运动速率一定时，其迁移数也一定。
解：错。
3．离子的摩尔电导率与其价态有关系。
解：对。
4．电解质溶液中各离子迁移数之和为1。
解：对。
5．电解池通过l F电量时，可以使1mol物质电解。
解：错，电解质分子中正、负离子所带电荷不一定为1。
6．因离子在电场作用下可以定向移动，所以测定电解质溶液的电导率时要用直流电桥。
解：错，当电流通过电解池时，两极将发生电极反应，电解质浓度发生变化。
7．无限稀电解质溶液的摩尔电导率可以看成是正、负离子无限稀摩尔电导率之和，这一规律只适用于强电解质。
解：错，强电解质也适用。
8．电解质的无限稀摩尔电导率Λ可以由Λm作图外推到c1/2 = 0得到。
解：错，只适用于强电解质。
9．德拜—休克尔公式适用于强电解质。
解：错，适用于强电解质稀溶液。
10．若a(CaF2) = 0.5，则a(Ca2+) = 0.5，a(F-) = 1。
解：错，a(CaF2) = a(Ca2+)·a2(F-)。
11．电池(a) Ag,AgCl|KCl(aq)|Hg2Cl2,Hg与电池(b) Hg,Hg2Cl2|KCl(aq)|AgNO3(aq)|Ag 的电池反应可逆。
解：错。
12．恒温、恒压下，ΔG > 0的反应不能进行。
解：错，恒温、恒压、W’ = 0 时，ΔG > 0 的过程不能进行。
13．电池Zn|ZnCl2(aq)|AgCl(s)|Ag在25℃、p 下可逆放电2F时放热23.12 kJ，则该电池反应：Zn + 2AgCl(s) → ZnCl2 + 2Ag 的(298K) = -23.12 kJ·mol-1。
解：错，过程中W’≠ 0，ΔH ≠ Q p。
14．Zn2+ + 2e → Zn ，E1 ，(1)；½Zn2++e → ½Zn，E2 ，(2)。
第六章 氧化还原反应及电化学基础_6
如：标准锌电极与标准氢电极组成原电池，锌为负极， 标准锌电极与标准氢电极组成原电池，锌为负极， 氢为正极， 氢为正极，测得 εθ ＝ 0.7618 (V) , 则 Eθ(Zn2+/Zn) = 0.0000 – 0.7618 = -0.7618(V)
标准电极电势表
标准电极电势表
Eθ(Li+/Li)值最小的原因：（严宣申，王长富《普通无机化学》（第二版）p10) (Li+/Li)值最小的原因 值最小的原因： 严宣申，王长富《普通无机化学》 第二版） 热 sGmθ(Μ) hGmθ(Μ+) 化 学 M(s) + H+(aq) M+(aq) + 1 H2(g) 2 循 1 G θ(Η ) hGmθ(Η+) 2 2 d m 环 iGmθ(Η) H(g) H+(g)
“形式电荷” +1 -2 形式电荷” 形式电荷 称为“氧化数” 称为“氧化数”
经验规则： 各元素氧化数的代数和为零。 经验规则： 各元素氧化数的代数和为零。 1）单质中，元素的氧化数等于零。（N2 、H2 、O2 等） 单质中，元素的氧化数等于零。（N 。（ 2）二元离子化合物中，与元素的电荷数相一致。 NaCl 二元离子化合物中，与元素的电荷数相一致。 CaF2 +1,- +2,+1,-1 +2,-1 共价化合物中，成键电子对偏向电负性大的元素。 3) 共价化合物中，成键电子对偏向电负性大的元素。 超氧化钾） O: -2 (H2O 等）； －1 （H2O2); -0.5 (KO2 超氧化钾） 一般情况； H: +1, 一般情况； －1， CaH2 、NaH
思考题： 确定氧化数 思考题：
Na2S4O6 （1）Na2S2O3 ） +2 +2.5 （2）K2Cr2O7 ） CrO5 +6 +10 KO3 （3）KO2 ） -0.5 -1/3 注意：1） 同种元素可有不同的氧化数； 注意： 同种元素可有不同的氧化数； 氧化数可为正、负和分数等； 2） 氧化数可为正、负和分数等；
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++4H2OD. Zn2++2e=Zn2．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. －268.7B. －177.8C. －119.9D. 119.95．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FeD. Fe2+和Sn4+已知Eθ(Hg2+/Hg)=0.851V，Eθ(Sn4+/Sn2+)=0.15V ，Eθ(MnO4—/Mn2+)=1.49VEθ(SO42—/H2SO3)=1.29V ，Eθ(Fe2+/Fe)= —0.44V6．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。
电化学原理智慧树知到课后章节答案2023年下中国地质大学(武汉)
电化学原理智慧树知到课后章节答案2023年下中国地质大学（武汉）中国地质大学（武汉）第一章测试1.在一定温度下，等浓度的NaOH 溶液(1)与NaCl 溶液(2)中Na+的离子迁移数的关系为（）答案:t1< t22.某溶液含有0.01 mol·kg-1 NaCl、0.003 mol·kg-1 Na2SO4、0.007 mol·kg-1MgCl2，此溶液的离子强度为（）答案:0.04 mol·kg−13.对于同一电解质的水溶液，当其浓度逐渐增加时，何种性质将随之增加（）答案:在稀溶液范围内的电导率4.电流通过一含有金属离子的电解质溶液，在阴极上析出的金属量正比于（）答案:通过的电量5.导体分为几类（）答案:电子导体;离子导体6.对于给定离子B，应当满足下列条件中的哪几个，才能使离子的摩尔电导率m,B和离子电迁移率u B为常数（）答案:一定溶剂下;无限稀释溶液;一定温度下7.对于德拜-休克尔理论，下述哪些说法是错误的（）答案:只适用于水溶液;只适用于过渡元素的离子;只适用于饱和溶液8.描述电极上通过的电量与已发生电极反应的物质的量之间的关系的是“法拉第电解定律”。
（）答案:对9.电解时，在电极上首先发生反应的离子总是承担了大部分电量的迁移任务。
（）答案:错10.Kohlrausch公式能应用于强电解质和弱电解质。
（）答案:错第二章测试1.关于电化学体系，以下说法不正确的是（）答案:有迁移浓差电池电动势与溶液活度有关，与离子迁移数无关2.下列电极中，属于不可逆电极的是（）答案:Cd|NaCl（1 mol/L）3.以下影响电极电位的因素中，说法正确的是（）答案:络合剂的加入常使得金属的电极电位负移4.关于相间电位、电极电位、绝对电位和相对电位，以下说法正确的是（）答案:相对电位实质上是由参比电极和被测电极组成的特定原电池的电动势;绝对电位是电子导电相和离子导电相之间内电位差的数值;相间电位是两相接触时，在两相界面层中存在的电位差，电极电位是相间电位的特例5.关于不可逆电极的描述，说法正确的是（）答案:判断不同金属接触时的腐蚀倾向，如氯化钠溶液中，铝和锌接触，用不可逆电位比标准电极电位更接近实际情况;不可逆电位可以是稳定的，也可以是不稳定的;铝件在海水中形成的电极为不可逆电极6.据Fe-H2O系统的电位pH图，对处于腐蚀区的金属，可采用以下哪些方法防止其腐蚀（）答案:调整溶液的pH值至9到13，使金属进入钝化区，采用自钝化技术;人为降低金属的电位，使其处于非腐蚀区;升高金属的电位，使其处于钝化区;采用牺牲阳极阴极保护技术或外加电流阴极保护技术7.导电相的内电位是将一个单位正电荷从无穷远处移入相内所作的电功。
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思考题
3. 从理论上推导电化学方程式（巴特勒-伏尔摩方程），并说明该理论公式与经验公式的一致性。
答：电化学极化处于稳定状态时，外电流密度必定等于（j j =v w
），也就是等于电子转移步骤的净反应速度（即净电流密度j 净）。
由于电子转移步骤是控制步骤，因而j 净也应是整个电极反应的净反应速度。
这样，根据电子转移步骤基本公式，易得稳态电化学极化时电极反应的速度与电极电位之间关系。
即j=j 净。
将公式 j 净= 0F F RT RT j e e a b j j -D D 轾犏-犏臌 代入上式，则 0
F F RT RT j j e e a b j j -D D 轾犏=-犏臌（1） 式（1）就是单电子电极反应的稳态电化学方程式，也称巴特勒-伏尔摩方程。
若电极反应净速度预用正值表示时，可用j c 代表阴极反应速度，用j a 表示阳极反应速度，将式（1）分别改写为
0c c F F RT RT c j j j j e e a b h h -轾犏=-=-犏臌
v w （2） 0a a F F RT RT a j j j j e e b a h h -轾犏=-=-犏臌w v （3）
当过电位很大时，相当于双曲线函数x 值很大，即式（2）中有如下关系c c F F RT RT e e
a b h h -?可以忽略（2）中右边第二个指数项，即 0c F RT c j j e a h -» （4）
两边取对数
02.3 2.3log c c RT RT j j F F
h a a =-+ （5） 同理，对于阳极极化为
0a F RT a j j e
b h -» （6） 02.3 2.3log a a RT RT j j F F
h b b =-+ （7） 式（5）和式（7）即为高过电位时巴特勒-伏尔摩方程近似公式。
与电化学极化的经验公式——塔菲尔公式（log a b j h =+）相比，可看出两者是完全一致的。
这表明电子转移步骤的基本动力学公式和巴特勒-伏尔摩方程的正确性得到了实践的验证。
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。
答：传递系数、交换电流密度和电极反应速度常数通常被认为是基本的动力学参数。
传递系数α和β的物理意义是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。
交换电流密度表示平衡电位下氧化反应和还原反应的绝对速度，也可以说是平衡状态下，氧化态粒子和还原态粒子在电极∕溶液界面的交换速度。
电极反应速度常数是交换电流密度的一个特例，是指定条件——电极电位为标准电极电位和反应粒子浓度为单位浓度——下的交换电流密度。
6. 为什么要引入电极反应速度常数的概念？它与交换电流密度之间
有什么联系和区别？
答：交换电流密度的树脂随反应物质的浓度改变而改变，所以应用交换电流密度描述电极体系的动力学性质时，必须注明各反应物的浓度，很不方便。
为此，引入了与反应物质浓度无关的电极反应速度常数。
电极反应速度常数是交换电流密度的一个特例，是指定条件——电极电位为标准电极电位和反应粒子浓度为单位浓度——下的交换电流密度。
8. 1y 电位的变化为什么会影响电化学反应步骤的速度？在什么条件
下必须考虑这种影响？
答：电子转移步骤是在紧密层中进行的，影响反应活化能和反应速度的电位差是紧密层平面与电极表面之间的电位差，即紧密层电位（1j y -）。
当1y 电位不能忽略时，1y 电位变化就会影响电化学反应步
骤的速度。
在稀溶液中，尤其是电极电位接近于零电荷电位和发生表面活性物质特性吸附时，1y 电位在整个双电层电位差中占有较大的比
重。
因此，在这条件下，不得不考虑1y 电位的变化对电化学反应步骤
速度的影响。
11. 当电极过程为电子转移步骤和扩散步骤共同控制时，其动力学规律有什么特点？
答：从电化学极化和浓差极化共存时的动力学公式中可以看出，混合控制时的过电位是由两部分组成的（电化学过电位和浓差过电位）。
14. 什么是电子的隧道跃迁？在电极∕溶液界面实现电子隧道跃迁的条件是什么？
答：通过隧道效应（电子的量子行为使它穿过位垒而出现在真空中，前后能量不变），使电子有可能在无辐射条件下实现在两相界面的转移，这种转移就叫隧道跃迁。
实现电子隧道跃迁的条件是服从弗兰克-康东原理（电子只能在电子能级接近于相等的两个粒子之间有效地跃迁）。
习题
5. 将一块锌板作为牺牲阳极安装在钢质船体上，该体系在海水中发生腐蚀时为锌溶解。
若25℃时，反应Zn2++ 2e ƒZn的交换电流密度为2×10-5A/cm2,传递系数a w=0.9。
试求25℃，阳极极化值为0.05V 时的锌阳极溶解速度和极化电阻值。
7. 电极反应O + ne ƒR在20℃时的交换电流密度是1×10-9A/cm2。
当阴极过电位为0.556V时，阴极电流密度为1A/cm2。
假设阴极过程为电子转移步骤控制，试求：
（1）传递系数α；
（2）阴极过电位增大一倍时，阴极反应速度改变多少？
8. 25℃时将两个面积相同的电极置于某电解液中进行电解。
当外电流为零时，电解池端电压为0.832V；外电流密度为1A/cm2时，电解池端电压为1.765V。
已知阴极反应的交换电流密度为1×10-9A/cm2，参加阳极反应和阴极反应的电子数均为2，传递系数a r=1.0，溶液欧姆电压降为0.4V。
问：
（1）阳极过电位（j=1A/cm2时）是多少？
（2）25℃时阳极反应的交换电流密度是多少？
（3）上述计算机过说明了什么问题？
10. 测出25℃时电极反应O + e ƒR 的阴极极化电流与过电位的数据如下表。
求该电极反应的交换电流密度和传递系数a。