电极过程动力学_测试题3
第十章 电极过程
U分 E可逆 E不可逆
E不 可 逆 阳 阴
E可 逆 E正 ,可 E负 ,可
U分 (E阳,可 E阴,可 ) (阳 阴) (E阳,可 阳) (E阴,可 阴)
E阳,不可逆 E阴,不可逆
i↑,η阳↑,η阴↑； U分 > E可逆
显然：E可逆 ≠ E不可逆
工科大学化学
第二节 分解电压与极化现象
一、分解电压(decomposition potential)
图示电解池的两电极反应为：
阳极：H2O– 2e- → 2H++ ½O2； 阴极：2H+ + 2e- → H2
S
O2 e-
V
e 原电池
mA H2
e-
阳极
Pt
阴 极
H2SO4稀溶液
能
Eao zFE电极,2
量
E电 极 E电 极,1 E电 极,2
Mez+·····H2
O
Eao
Eco
Me
Mez+—H2O
Mez+·····H2
O
zFE1
Eao Ea
Me
Eco Ec
zFE电
Mez+—H2O
至电极表面距离 工科大学化学
Ec Eco zFE电极,1
Ea Eao zFE电极,2
带电状况会影响其活化能，下面以一个电极反应讨论如
下：
Mez+
+
ze-
还原 氧化
Me
电极电势向负值增大，就意味着电极表面负电荷(e-)
增加，即电子增多，因此有利于还原反应，这就相当于还 原反应活化能降低，但是不利于相反方向的反应，相当氧 化反应的活化能增加。
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。
电极过程动力学
电极过程动力学一、实验目的通过对铜电极的阳极极化曲线和阴极极化曲线的测定，绘制出极化曲线图，从而进一步加深对电极极化原理以及有关极公曲线理论知识的理解。
通过本实验，熟悉用恒电流法测定极化曲线。
二、实验原理当电池中由某金属和其金属离子组成的电极处于平衡状态时，金属原子失去电子变成离子获得电子变成原子的速度是相等的，在这种情况下的电极称为平衡电极电位。
电解时，由于外电源的作用，电极上有电流通过，电极电位偏高了平衡位，反应以一定的速度进行，以铜电极Cu|Cu2+为例，它的标准平衡电极电位是+0.337V，若电位比这个数值更负一些，就会使Cu2+获得电子的速度速度增加，Cu失去电子的速度减小，平衡被破坏，电极上总的反应是Cu2+析出；反之，若电位比这个数值更正一些，就会使Cu失去电子的速度增加，Cu2+获得电子的速度减小，电极上总的反应是Cu溶解。
这种由于电极上有电流通过而导致电极离开其平衡状态，电极电位偏离其平衡的现象称为极化，如果电位比平衡值更负，因而电极进行还原反应，这种极化称为阴极极化，反之，若电位比平衡值更正，因而电极进行氧化反应，这种极化称为阳极极化。
对于电极过程，常用电流密度来表示反应速度，电流密度愈大，反应速度愈快。
电流密度的单位常用安培/厘米2，安培/米2。
由于电极电位是影响影响电流密度的主要因素，故通常用测定极化曲线的方法来研究电极的极化与电流密度的关系。
一、实验方法及装置本实验电解液为CuSO4溶液（溶液中CuSO4.5H2O浓度为165g/l，H2SO4 180g/l）；电极用φ=0.5mm铜丝作为工作电极，铂片电极作为辅助电极。
为了测得不同电流密度下的电极电位，以一个甘汞电极与被测电极组成电池，甘汞电极通过盐桥与被测电极相通，用CHI660B电化学工作站测得不同电流密度下对应的阴极或阳极极化曲线。
装置如图所示3 1——铜丝（工作电极Ф1.0mm）；2——铂片（辅助电极）；3——甘汞电极；4——盐桥；二、实验步骤1、将铜电极的工作表面用0号金相砂纸磨光，用蒸馏水洗净，用滤纸擦干，然后放入装有CuSO溶液的电解槽中。
现代电化学-第5章电极反应动力学
i i i0
F K c O e x p n RF 平 T F K c R e xF R p平 T
∴ 平＝RFTlnK KRFTlnccO R
平＝0,
RTlncO nF cR
22
2. 用 i 0 表示电化学反应速度
i i0 exp F
设：电化学反应步骤为控制步骤，此时
cis ci0
传质处于准平衡态
由 根化 据F学ra动rd力a学y定知律：得： vkcexpRGT
i nFkcOexpRGT i nFkcRexpRGT 15
将 GG0nF 代入，得：
GG0nF
inkc F O e x p G 0R nT F nK F cO e x p R nF T
• i0 ic id：
只出现电化学极化 ，此时：
c
RT
F
ln
ic i0
46
• ic id i0：
接近于完全浓差极化的情况 ，动力学规 律无法由混合公式得出，需按浓差极化 公式分析。
• ic id i0： 既接近于完全浓差极化又存在电化学极 化，混合公式任何一项均不可忽略。
47
混合控制下的极化曲线
改变1 V 改变 G 50 KJ mol-1,
对于1
nm的电化学界面，109
Vm-1 40
(4) i0与电极动力学性质的关系
极化 性能
i00 i0 小 i0 大 i0 理想 容易 难 不能
可逆 完成全
程度 不行
小
大
完全 可以
2 .3R 03 T 2 .3R 03 T
c zFlg i0 zFl41g ic
Tafel曲线
c2.3 zR 0 Fl3 Tg i02.3 zR 0 Fl3 Tg ic 42
交流阻抗法测试电极过程动力学参数实验结论和心得
交流阻抗法测试电极过程动力学参数实验结论和心得简介交流阻抗法测试电极过程动力学参数是一种常见的实验方法，主要用于研究电极在不同条件下的动力学响应特性。
本文将介绍在实验过程中我们所采用的方法、实验结果以及所得到的结论和心得。
实验方法我们采用了交流阻抗法来测试电极的动力学参数，具体步骤如下：1.准备工作在实验开始前，我们需要准备好所需的设备和试剂。
设备包括：交流阻抗仪、电极、相应的电缆和插头等；试剂则根据实验的具体要求而定。
2.样品制备根据实验要求，我们制备了不同的电极样品，涉及到的电极材料包括铂、银等。
3.实验步骤•将电极接入交流阻抗仪，并安装相应的电缆和插头。
•根据实验要求设置相应的测试参数，包括频率、电压等。
•进行测试，并记录测试结果。
实验结果通过以上步骤，我们获得了不同材料电极在不同条件下的测试结果。
这些结果主要包括以下两个方面的数据：1.频率响应我们通过测试不同频率下电极的阻抗值，获得了电极的频率响应特性。
在测试中，我们发现在高频率下，电极阻抗值明显下降，说明高频率下电极响应速度更快。
2.电位响应我们通过测试不同电压下电极的阻抗值，获得了电极的电位响应特性。
在测试中，我们发现在高电压下，电极阻抗值明显上升，说明在高电压下电极响应速度更慢。
结论和心得通过以上实验结果，我们得出了以下几点结论和心得：1.不同材料的电极对频率响应和电位响应有不同的影响。
2.在设计电极实验时需要根据具体测试要求对电极材料选择进行优化。
3.每次实验要不断调整和优化测试方案，以取得更准确的结果。
在今后的实验中，我们将继续探索和优化电极实验，为实验结果的准确性和实用性做出更大的贡献。
冶金电化学习题
冶金电化学习题绪论1：什么是电化学和冶金电化学？2：冶金电化学的主要任务和研究方法是什么？3：电化学研究的对象和内容各是什么？4：工业电解生产的目的？第一章：电化学热力学1：为什么不能测出电极的绝对电位？我们通常所用的电极电位是如何测试的？答：以锌电极为例，为了测量锌与溶液的内电位，就需把锌电极接入一个测量回路中。
这样将会产生一个新的电极体系。
在电位差计上得到的测量值E将包括三项内电位差，即：E=(φZn-φCu)+(φS-φZn)+(φCu-φZn)=ΔZnφS+ΔSφCu+ΔCuφZn这样本欲测量电极电位ΔZnφS的绝对值，但测量出来的结果却是三个相间电位的代数和。
其中每项都因同样原因无法直接测量出来。
我们通常是以标准氢电极，待测电极为阳极，由于没标准氢电极的电极电位为0，同时采用盐桥消除液接电势等，由测出的电动势得出待测电极的电极电位。
（即对消法）2：说明Fe-H2O体系电位-pH图中各区域可能发生的电极反应。
答：（看图说话）3：通过查询标准电位序解释下图中的钢管为何会得到防作为阴极，腐蚀保护？（比较平衡电势高低）4：说明平衡电位与稳定电位的区别。
答：平衡电位又称为可逆电极电位，它是在电极处于可逆状态相对于一定的电极反应而测出的电极电位；稳定的不可逆电极电位叫做稳定电位，即稳定电位是相对于不可逆电极的，建立稳定电位的条件是在两相界面上电荷转移必须平衡，而物质的转移并不平衡。
5：如何判断可逆电极和不可逆电极。
答：可逆电极就是在平衡条件下进行的，电荷交换与物质交换都处于平衡的电极；不可逆电极是实际的不可逆的电极过程中，构成电极体系的电极不能满足可逆电极条件的电极。
如何判断给定电极是可逆还是不可逆：首先可根据电极的组成做出初步判断，分析物质、电荷的平衡性；为了进行准确的判断，还应该进一步实验证实，即若实验测定的电极电位与活度的关系曲线符合Nernst方程式计算出的理论曲线，即为可逆电极；若测量值与理论计算值偏差很大，超出实验误差范围，就是不可逆电极。
电极过程动力学
电极过程动力学电极过程动力学是电化学中的一个重要分支，它着重研究电极电荷转移过程和相关的动力学机制。
电极过程动力学的研究对象包括电化学反应速率、电极化学反应的机理以及电化学反应的动态过程等。
本文将从电极反应速率、电位调控机理以及实际应用方面对电极过程动力学进行详细的介绍和分析。
一、电极反应速率1. 项里反应速率常数项里反应速率常数是衡量电极反应速率的重要参数。
它表示单位时间内反应物和产物之间的数量变化率。
在计算过程中，可以根据电荷转移过程中的动力学机制来确定项里反应速率常数。
通常情况下，项里反应速率常数与反应物和产物之间的活化能和电荷转移系数有关。
一般来说，项里反应速率常数越大，反应速率越快。
2. 泊松分布模型泊松分布模型是一种根据电子传输动力学研究电极反应速率的经典方法。
泊松分布模型假设电子从电极表面进入液相中的分布满足泊松分布。
据此，可以利用该模型计算出电极反应速率以及与之相关的电极化学反应机理。
然而，实际情况中，由于电极表面可能存在着非均匀性和多孔性等特征，泊松分布模型过于理想化，难以准确预测电极反应速率。
3. 热力学因素对电极反应速率的影响热力学因素对电极反应速率有着重要的影响。
根据热力学定律，电位差和电极之间的电势差会影响电子传输和离子转移速率。
当电极电位愈高，电位差就愈大，因此，电子和离子的传输速率就变得更快。
此外，反应物和产物之间的物理和化学吸附现象也会影响电极反应速率。
这些因素的影响程度需要结合具体的条件和反应机理来进行考虑。
二、电位调控机理1. 电位和电场电位是电子在电场作用下所具有的势能差。
由于电场力是由电荷带来的，因此，电位和电场强度是密切相关的。
在电极过程动力学中，电位的变化会影响电子传输过程，进而影响电极化学反应的速率和机理。
2. 离子选择电位离子选择电位可以影响电极的电化学反应机理和速率。
当电极表面存在多种离子时，离子选择电位会决定电极表面上离子种类的比例。
因此，在研究电极过程动力学时，需要对离子选择电位进行分析和控制。
化学电极过程扩散动力学
3.反应粒子在电极/溶液界面得到电子或失去电子--电化学反应步骤
4.反应产物在电极表面或表面附近液层中进行电化学反应后的转化过程 －－后置转化步骤
5.a）当反应产物不可溶时，反应物生成新相－－新相生成步骤
b）当反应产物可溶时，产物粒子从电极表面向溶液本体或液态电极内 部迁移－－反应后的液相传质步骤
第四章
程速度。电极过程中最慢的步骤被称为控制步骤。
所谓的控制步骤它表达了如下三个意思： 1、控制步骤是电极过程中最慢的单元步骤，在稳态情况下电极过程中的每
个步骤的速度都应当等于这个最慢步骤的速度.
2、与速度有关的整个过程的动力学特征与最慢步骤的动力学特征相同，即 最慢步骤的动力学特征就是整个电极过程的动力学特征。 3、只要改变了这个控制步骤的速度，也就改变了整个过程的速度。
4.1 电极过程
二、电极过程的步骤
对于任何一个原电池或电解池来说，整个电池体系的电化学反应过程
至少包括阳极过程、阴极过程和反应物质在本体溶液中的传递过程。
这三个过程是在不同的区域内进行的，并有不同的特征，而且彼此具 有一定的独立性。因此研究电化学反应，可把电池反应分解成单个过
程来研究。
物质在本体溶液中的传质过程不涉及物质的化学变化，对电极过程有 影响的是电极表面附近液层的传质过程，但这种在电极表面附近液层
4.1 电极过程
三.电极过程的控制步骤
如果液相传质是电极过程中最慢的步骤，电极过程就处于扩散控制， 所造成的极化叫做浓差极化； 如果电化学反应步骤是电极过程的最慢步骤，电极过程就处于电化 学步骤控制，所造成的极化叫电化学极化， 如果反应由液相传质步骤和电化学步骤共同控制，就说整个电极过 程处于混合控制。 对电极过程的研究重要的是抓住两点：电极过程区别与其它过程的 最基本的特征——电极电位对电极反应素的的影响；电极过程中的 关键环节——速度控制步骤。
电化学测量方法习题
电化学测量技术练习题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测量的优点；说明各回路中各主要元件的组成与要求以及精确测量的注意事项。
2.要想测一个交换电流密度i0很小的热力学平衡体系的平衡电位，在溶液处理与测量电路中各采取那些措施，才能保证测量精度。
3.试分析极化曲线各区段电极过程的控制步骤及相应的动力学规律,如何利用极化曲线各区段测定动力学参数.4.在电化学测量时为什么要分析电极过程的各个基本过程.为什么和怎样把所要研究的过程突出出来.举例说明之.1.说明稳态过程的含义与特点？有什么办法可测得稳态极化曲线﹖举例说明稳态极化曲线的意义和应用﹖2.说明恒电位仪的使用注意事项？3.说明各种极化的种类及其影响因素？4.画出经典恒流法测定稳态极化曲线的电路示意图，说明电路控制原理及条件。
5.设计测定微观分散能力的方案及结构分析。
6.何谓控制电流法和控制电位法﹖各有什么特点﹖如何实现﹖为什么﹖7.试根据试验室现有的仪器画出几种测定稳态极化曲线的实验线路图，并分析线路中各部分的作用﹖8.试叙述旋转圆盘电极和环-盘电极的特点、原理和用途﹖1.暂态法有何特点﹖说明暂态过程的含义和特点？举例说明控制电流暂态法的应用﹖2.画出具有4个步骤的等效电路？3.利用等效电路简化原理？说明利用交频信号测定溶液电导应如何选择信号的频率及电解池？4.试叙述各种控制电流暂态法的特点、原理和应用﹖5．控制电流暂态法小幅度运用和大幅度运用有何区别﹖如何选用﹖6．影响控制电流暂态的因素有哪些﹖如何选择测量线路、仪器和实验条件﹖1.试述电位阶跃法的特点、原理和应用。
2.线性电位扫描法有何特点，扫描速度的影响如何，为什么?3.影响控制电位暂态法实验的主要因素有哪些?如何选择实验条件?4.如果用方波电位法测定金属腐蚀速度和电极的微分电容与电位的关系曲线，试分析线性极化仪和微分电容测试仪的电路原理。
5.举例说明控制电位暂态法的应用。
电极过程动力学第二章_双电层_（3）
电毛细方程 (Electrocapillary Equation)
-关联界面张力与界面过渡区粒子过剩浓度及电势的 重要关系式
Cu′ Ag AgCl KCl，R Hg Ni Cu
1) 区分 Hg|KCl, H2O, R 界面带电粒子和中性粒子组分 e(Hg），K＋， Cl－， H2O， R
2) 写出 Hg|溶液界面的Gibss吸附等温式
ε
0
0
z
RT 2F
2
⎟⎞1/ 2 ⎠
分散层厚度, 即Debye Length
φ 0 ≤ 50/z mV (25 0C)
φ ≅ φ0 e-κ x
C0 (mol / L)
.6
0.01 1×10-3 1×10-4
30.4 96.2 304
(25 0C, I-I价电解质水溶液)
Γ R (H2O)＝Γ R
- ΓH2O
XR X H2O
相对表面过剩浓度 （relative surface excess concentration） 实验可测
- dγ ≅ qM dE− + ΓK+ dμKCl
近似: 稀溶液, 无有机物吸附
• 界面电容 (Interfacial capacitance)
1. 固体物质化学势变化为0
2. 平衡状态下，Hg、Ni、Cu中电子的电化学势相等
3. 电解质的电化学势为离子电化学势的线性组合
4. 通过Cl－与电极电位ϕ相关联
5. 金属一侧表面自由电荷密度，与溶液一侧离子总和呈电中性
qM = −FΓe
qS = F ( Γ K＋ − ΓCl− ) = −q M
电毛细方程
- 外界电势扰动下的双电层的电荷充放能力, 与电极势有关
电化学试题及答案
电化学试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 电化学中，原电池的工作原理是：A. 通过化学反应产生电流B. 通过电流产生化学反应C. 通过电场作用产生化学反应D. 通过化学反应产生电场答案：A2. 哪种金属在标准氢电极电位表中具有最高的电位？A. 铜B. 银C. 金D. 铂答案：C3. 电化学腐蚀的类型包括：A. 均匀腐蚀B. 局部腐蚀C. 应力腐蚀D. 所有以上答案：D4. 电化学中的过电位是指：A. 电极电位与平衡电位之间的差值B. 电极电位与标准电位之间的差值C. 电极电位与理论电位之间的差值D. 电极电位与实际电位之间的差值答案：A5. 电镀过程中，阴极上发生的反应是：A. 还原反应B. 氧化反应C. 吸附反应D. 扩散反应答案：A二、填空题（每空1分，共20分）6. 在电化学中，______是指电极反应中电子的转移数。
答案：电荷数7. 电化学腐蚀的防护措施包括______、______和______。
答案：牺牲阳极保护、外加电流阴极保护、涂层保护8. 电化学传感器的工作原理基于______的变化，以检测特定化学物质的存在。
答案：电位或电流9. 电化学中的法拉第定律表明，电极上沉积或溶解的物质的量与______成正比。
答案：通过电极的电荷量10. 电化学中的电解质溶液通常具有______性，以促进离子的移动。
答案：导电三、简答题（每题10分，共30分）11. 描述电化学腐蚀的基本原理，并给出两种常见的腐蚀类型。
答案：电化学腐蚀的基本原理是金属表面与环境中的电解质溶液发生电化学反应，导致金属的溶解或损坏。
常见的腐蚀类型包括均匀腐蚀和点蚀。
12. 解释电化学中的极化现象，并说明它对电池性能的影响。
答案：极化现象是指在电化学反应过程中，电极电位偏离平衡电位的现象。
它通常由电极反应动力学的减缓或电极表面物质的积累引起。
极化会降低电池的性能，因为它增加了电池内部的电阻，导致电池效率下降和输出电压降低。
电极过程动力学‘’
◆“电极/溶液”界面上的电场强度。这方面的因素可称之为影响电 极反应速度的“电场因素”，它是通过影响反应的活化能来起作用的。 ■“电极/溶液”界面上的电场强度常用界面上的相间电势差---电极电 势表示，随着电极电势的改变，不仅可以连续改变电极反应的速度，而 且可以改变电极反应的方向。以后还将看到，即使保持电极电势不变， 改变界面层中的电势分布也会对电极反应速度有一定的影响。因而研究 “电极/溶液”界面的电性质，即电极、溶液两相间的电势差以及界面 层中的电势分布情况，对于研究电极过程动力学显得特别重要，也是本 章主要讨论的内容。
电极过程的主要特征及其研究方法
■ 只要有电流通过“电极/溶液”界面，电极表面上就会发生电极反应， 同时在电极表面附近的薄层液体中发生与电极反应直接有关的传质过 程（有时还发生化学变化）。习惯上把这些过程合并起来处理，统称 为电极过程。 ■ 电极过程是一种复杂过程，按其反应类型，它是一个异相氧化还原 过程，又因这种过程发生在“电极/溶液”的荷电界面上，所以与化学 反应相比，有如下三个特征：
研究“电极/溶液”界面结构的实验方法
研究“电极／溶液”界面构造的经典方法是：一方面 实验测量界面两侧的剩余电荷q和界面电势 ，并找出 q~关系；另一方面提出一定的界面构造模型，并计算其 物理参数。如果通过实验测得的界面参数与按理论模型推 算的结果较好地吻合，就可以认为所假设的界面构造模型 在一定程度上反映了界面的真实图象。
电毛细曲线
■ 对于汞—溶液体系，其界面张力取决于这 一界面所处的状态，其中包括表面的荷电状态。 构成汞表面剩余电荷的同性带电粒子彼此排斥， 力图使界面扩大，致使界面张力降低。 ■ 若在理想极化条件下将“汞/溶液”界面极 化至不同电势，同时测定相应的界面张力。则 由其关系可以推测界面剩余电荷密度及由此引 起的界面构造的变化。表征-关系的曲线称 为“电毛细曲线”。 ■ 对于液态金属通常采用毛细管静电计法测 定电毛细曲线。毛细管静电计的基本结构见左 图
应用电化学练习题
应用电化学练习题1、 试推导下列电极反应的类型及电极反应的过程。
（1）++→+24Ce e 2Ce ，(2)-→++OH 4e 4O H 2O 22(3)Ni e 2Ni 2→++ (4)()()-+→++OH s MnOOH O H e s MnO 22(5)2Zn(OH)e 2OH2Zn →-+-; ()()[]--→+242OH Zn OH 2OH Zn2、 试说明参比电极应具有的性能和用途。
3、 试描述双电层理论的概要。
4、 根据电极反应Red ne O x ↔+，已知：1*O *RL mmol 1x-⋅==c c ，17s cm 10--⋅=θk ，3.0=α，n=1；（1）计算交换电流密度A I j /00=以μA 2cm -⋅表示）；（2）试画出阳极电流和阴极电流在600μA 2-⋅cm 范围内的Tafel 曲线（η-Ilg ）。
T ＝298K ，忽略物质传递的影响。
5、 试推导高正超电势时η～I 关系式，并同Tafel 方程比较。
6、 根据文献提供的数据，()()()()146136L mmol 20CN Fe ,L mmol 20CN Fe Pt -+-+⋅⋅，()1L m m o l 1.0N a C l =⋅在25℃时的A I j/00=＝2.0mA.cm -2,这个体系的电子传递系数为0.50，计算：（1）θk 的值；（2）溶液中两种络合物浓度都为1mol.L -1时的交换电流密度0j ；（3）电极面积为0.1cm 2，溶液中两种络合物浓度为10－4mol.L－1时的电荷传递电阻。
7、 根据文献J.Am.Chem.Soc.，77，6488（1955）报道，研究电极反应：()Hg Cd e 2Hg Cd 2→+++，当c Cd(Hg)=0.40mol.L -1时，得到如下实验数据：试计算α和θk 的值。
8、 对于一个旋转圆盘电极，应用稳态物质传递控制电极反应的处理，物质传递系数m 0=0.626121320-νωD ,式中0D 为扩散系数（cm.s -1），ω为圆盘的角速度(s -1)( ω=2πf ，f 为旋转频率r.s -1)，ν是动力黏度，水溶液中ν为0.010（cm 2.s -1）。
电化学基础_电极过程动力学_马洪运
2 z2 j F ADjC j RT x
式中， E s 为标准电极电势， Co 为氧化态物质 浓度， CR 为还原态物质浓度。 在电极动力学方面[5]，本次讲座重点讨论电流电势关系。对于在电极界面上发生单电子单步骤的 O 和 R 相互转化反应，O ne R， 其净反应速率为
v v1 v1 k1C（ k1CR (0, t ) O 0, t） i1 i1 i （8） nFA nFA
图1 Fig.1 电极过程中的五步基本历程 Five basic steps in a electrode process
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电极体系中的传质过程
液相电解质中传质过程主要包括三种形式[5]： 对流、扩散和电迁移。不同的体系中通过以上一种 或几种形式完成从溶液主体到电极表面的电活性物 质传递过程。 [4] 1.1 对流 对流传质的形式包括自然对流和强制对流两种 形式。所谓自然对流是指溶液体系由于局部浓度、 温度的不同引起密度差异产生的对流。强制对流通 常是由外加搅拌的作用引起的。 通过对流引起物质的流量 J（单位时间通过单 位横截面积的物质的量）为
268 年
储
能
科 学
与
技
术
2013 年第 2 卷
应速率的关系， 建立了 Butler-Volmer 电极动力学模 型 ， 结 合 Arrhenius 的 结 论 ， 从 理 论 上 建 立 了 Butler-Volmer 公式，并在特定条件下推导出 Tafel 经验公式。 在此基础上， 从 1940 年开始， 电极动力学这门 学 科 快 速 建 立 起 来 。 苏 联 Alexander Naumovich Frumkin（Алексáндр Наýмович Фрýмкин）通过分 析电极和溶液的净化对电极动力学的影响实验， 研 究了双电层结构和吸附与电化学反应速率之间的 关系[1]。Heyrovsky 创造了滴汞电极分析电化学动 力学的极谱分析法，系统地进行大量的“电极 / 溶 液”界面分析实验，并于 1959 年获诺贝尔奖[2]。 至 20 世纪 60 年代， 电极反应动力学的基本理论以 及实验测试方法逐步建立起来， 尤其是电化学测试 技术， 随着微电子和计算机技术的迅速发展而突飞 猛进。 目前， 随着人们对电极过程中新概念以及新实验 手段认识的逐步深入，电极过程已在化学工业、能源 领域、材料科学和环境保护等众多领域中发挥了举足 轻重的作用。所谓电极过程是指发生在电极与溶液界 面上的电极反应、化学转化和电极附近的液层中传质 作用等一系列变化的总和[3]。 如图 1 所示， 一般来说， [4] 电极反应的基本历程由以下步骤组成 。 （1）反应物向电极表面传递过程，即电解质传 质步骤。 （2）反应物在电极表面或表面附近的液层中转 化过程，即“前置的表面转化步骤”，如反应物在 电极表面吸附或发生化学反应。 （3）反应物在电极表面发生电化学反应过程。 由于该过程电子转移引起的氧化或还原反应遵守法 拉第定律，所以该过程称为法拉第过程。 （4）反应产物在电极表面或表面附近的液层中 转化过程，即“随后的表面转化步骤”。例如，产 物的脱附或发生其它化学变化。该步骤与第（2）步 过程中的脱附与吸附过程等均属于非法拉第过程， 虽然无电荷通过界面， 然而电极/溶液界面的结构可 以随电势或溶液组成的变化而改变，外部电流可以 流动。 （5a）生产新相产物过程，如气体或固体。 （5b） 产物在电解质中传质步骤， 产物从电极表 面向溶液主体中传递过程。 因此，组成电极反应的主要单元步骤可以归纳 [4] 为 ：传质过程、电化学过程以及表面转化过程。
电极过程和电极过程动力学
5．电极过程和电极过程动力学5.1电化学装置的可逆性：化学反应可逆性；热力学上可逆性5.2电极的极化5.3电极过程的控制步骤：电极反应的特点；电极反应的控制步骤5.4电荷转移动力学方程5.5交换电流密度与电极反应速度常数5.6稳态极化时的电极动力学方程5.7浓差极化及其电机动力学方程5.8化学极化分解电压E分：在可逆情况下使电解质有效组元分解的最低电压，称为理论分解电压（V e）。
理论分解电压是阳极平衡电极电位（εe（A））与阴极平衡电极电位（εe（K））之差。
Ve=εe（A）- εe（K）（10 - 5）当电流通过电解槽，电极反应以明显的速度进行时，电极反应将会明显偏离平衡状态，而成为一种不可逆状态，这时的电极电位就是不平衡电位，阳极电位偏正，阴极电位偏负。
这时，能使电解质熔体连续不断地发生电解反应所必需的最小电压叫作电解质的实际分解电压。
显然，实际分解电压比理论分解电压大，有时甚至大很多。
实际分解电压简称分解电压（V），是阳极实际析出电位（ε（A））和阴极析出电位（ε（K））之差。
V=ε（A）- ε（K）（10 - 6）当得知阴、阳极在实际电解时的偏离值（称为超电位）就可以算出某一电解质的实际分解电压。
分解电压符合能斯特方程，可以表示为如下形式：式中E i，E0分别表示实际和标准状态下组元i的分解电压；a i__组元的活度；n i __组元在熔盐中的化合价；F __ 法拉弟常数；可以看出，温度和电解质组成均会影响分解电压电极极化电解时的实际分解电压比理论分解电压要大很多，这是由于电流通过电解槽时，电极反应偏离了平衡状态。
通常将这种偏离平衡电极电位的现象称为极化现象。
电解过程实际分解电压和理论分解电压之差称为超电压。
⏹电解电极反应一般包含1：☐（1）反应离子由熔体向双电层移动并继续经双电层向电极表面靠近。
这一阶段在很大程度上靠扩散实现，扩散则是由于导电离子在熔体和双电层外界的浓度差别引起的。
☐（2）反应离子在电极表面进行电极反应前的转化过程，如表面吸附等；☐（3）在电极上的电子传递- - 电化学氧化或电化学还原反应；☐（4）反应产物在电极表面进行反应后的转化过程，例如自电极表面的脱附，反应产物的复合、分解和其它化学反应；☐（5）反应产物形成新相，或反应产物自电极表面向电解质熔体的传递。
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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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
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
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 。
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
0.7 0.86 Z’ cm2
4
5
nF nF 0 0 ia ic i 0 nFKcO exp 平 平 平 平 nFKcR exp RT RT
st 关系， 平 平
RT cO ln ， 忽略活度系数，推导交 nF c R
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）
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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
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，
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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
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
s cO nF 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
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 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，