电极过程动力学_测试题3

nF nF 0 0 ia ic i 0 nFKcO exp 平 平 平 平 nFKcR exp RT RT




0' 平衡电位下满足 Nernst 关系， 平 平
RT cO ln ， 忽略活度系数，推导交 nF c R
s cO nFra Baidu bibliotek exp c ，假 0 cO RT
电流远大于交换电流，那么过电位很大，简化形式为 I c i 0
I s 0 cO 设产物 R 是独立相，那么 cO 1 I d
RT I c RT Id ，于是 c nF ln i 0 nF ln I I d c
换电流 i0 和 K 的关系（给出具体的过程） 。 （5 分）
W10 nF平 6、平衡电极电位下， ia ic ， ia nFza cR exp RT
W20 nF平 ， ic nFzc cO exp （4 分） 根据上述三个方程推导出 平 的表达式。 RT
苏州大学物理学院‐能源学院 2011 新能源本科班级电极过程动力学期末测试题 3 任课老师：徐艳辉； 学生姓名 学号 填空的题每空 2 分。 1、 名词解释：混合控制（2 分） 2、金属银电极上氢气析出的 Tafel 斜率为‐130mV dec‐1，a=‐0.45V，计算相应的电 化学反应动力学参数。 （4 分） 3、对于固体电极/溶液界面，假设固体电极是 P 型半导体，溶液一侧满足 GCS 模型，画出界面电势变化特征图。 （5 分） h1 2 gr 4、表面张力公式为， ，假设汞柱高度 h=1 毫米，重力加速度为 2 10 米/秒 2， 汞柱半径为 r=0.3 毫米， 水的密度为 1g/cm3， 汞的密度为 13.6 g/cm3， 此时表面张力为 。 5、平衡电位下，存在关系


nF nF a exp a 9、 I a ia ic i 0 exp RT RT 假设传递系数为 0.5， 当过电位为 15 毫伏时使用线性化方程计算引入的相对误差 多大？当过电位为 50 毫伏时使用半对数方程计算引入的相对误差多大？（4） 10、绝对电极电势不可测。但是，即使可测，也没有什么实际意义，为什么（2）
0.7 0.86 Z’ cm2
4
5
2
态扩散电流密度；3）反应物的表面浓度。 （6 分） 15、考虑了紧密层、分散层、扩散层、流体动力学边界层的界面浓度和流速分布 完整的图像，加以必要的说明，假设电极表面带负电荷，无特性吸附。 （10 分） 16、推导、讨论阳离子阳极氧化过程中扩散层电场对稳态电流的影响，假设产 物不溶。对于正离子为
0 20、旋转圆盘电极上，极限电流公式为 I d ,c 0.62nFDO 0.5 1/ 6 cO ，动力学粘度 2/3
0.01cm2/s， 旋转圆盘电极的面积是 0.3cm2， 在 1M 硫酸中 0.01M Fe3+还原成 Fe2+， 2 D=5.2E‐6cm /s,计算转速为 10r/s 的极限还原电流。 （5 分） 21、纯电化学反应的等效电路，可用下图表示，
对于产物是独立相的混合控制，极化曲线如图实线所示，指出三个区域的特点， 满足的关系，指出横坐标 A 点和 B 点电流值的含义。 （10 分）
18、平板电极恒电位阶跃中，下式的物理意义。 （3 分）
c x, 0
19、对于混合控制的电化学反应(同时存在电化学极化与浓差极化)，假设反应完 全不可逆，恒电流阶跃）时电极电位随时间的变化关系满足，
RT I 浓差 - 平 ln 1 ， nF I d
，
反应为纯液相传质控制，那么，如果已知 c0=1M ， D=310‐5cm2/s ， （ dc/dx ） 4 x=0=0.09mol/cm , 浓差=‐58mV,温度为 20 度，计算出 1）有效扩散层厚度；2）稳
1
1、这是两个什么图？根据此图可以得到哪些结论？b 图中两侧电容峰出现原因 是什么？（8 分）
12、根据下图，能得出哪些结论（8 分）
13、表面带正电荷，存在负离子特性吸附，界面满足 GCS 模型，画出界面电势 变化特征示意图（5 分）
I s 0 cO 14、 产物 R 是独立相， 表面浓度满足 cO 1 I d
7、设目标反应 O+eR 的交换电流为 i0，杂质反应为 O*+eR*，杂质反应的交 换电流为 i0*， 假设 i 0* i 0 ， 分析测量的体系的平衡电位与真实平衡电位的关系。 （5 分） 8、任意两个分步反应“mn”“pq”进行的速度之比是
0 0 G 0 m, n p , q G0 vm n m , n G0 p , q exp exp v pq RT RT 如 果 比 值 是 50 ， 那 么 实 际 电 化 学 体 系 的 控 制 步 骤 是 “ mn” 还 是 “pq”。 。计算一下两个反应活化能垒差为 5kJ/mol 时反应速度 的比值是 。
R R 其复平面满足关系式 Z ' Rs ct Z "2 ct ，阻抗图具有下图的形式， 2 2
2 2
指出阻抗图谱中，半圆与实轴两个交点的数值，以及半圆最高点满足的关系。 （6 分） 22、某锂离子电池正极材料测量的阻抗图谱如下（高频部分） ，从中可以得出哪 些参数？粗略估算界面电容的范围。 （8 分） ‐cm2 35kHz 30kHz 23、 某电化学体系循环伏安曲线图， 如图所示。 能得到哪些基本的信息？ （8 分）
dcM n I DM n dx nF
0 Ex uM n cM n ，对于负离子受力为
dc An D An dx
0 （8 分） E x u A n c A n 0 。
s cs nF nF cR exp exp c ，如果外 17、混合控制的基本方程： I c i 0 O c 0 0 RT cR RT cO
3
0.5 0 nFK *cO RT RT t ln ln 1 nF nF O I0 指出上式中右边第一项和第二项的含义。 指出如何利用上式处理在同时存在电化 学极化与浓差极化条件下得到的实验数据，以获得电化学极化动力学参数。 （8 分）