北科大冶金电化学习题
冶金电化学习题解答省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件
φ（在溶液B中）/V -0.460 -0.450 -0.440 -0.420 -0.380 -0.360
计算题
A
-0.25
B
-0.30
φ /V
-0.35
-0.40
-0.45
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
jA/cm2
如图所示，线A旳斜率比线B旳斜率大，所以，A旳极化度更大，极化度大阐 明电极受电流影响大，一样旳电流密度下，电势偏移平衡位置更大，这阐明 电极电势明显变化，反应速度旳变化很小，所以铁在B液中更轻易腐蚀。
冶金电化学习题课
概念题
1.阐明平衡电势与稳定电势旳区别。 答：1）平衡电势是可逆电极旳电极电势。稳定电势是不可逆电极旳电极 电势。
2）平衡电势是氧化还原反应速度相等，物质互换和电荷互换都处 于平衡。稳定电势是电荷互换平衡，物质互换不平衡。
3）平衡电势可根据能斯特方程计算，而稳定电势不能根据能斯特 方程计算，只能试验测定。
概念题
8.简述测量极化曲线旳基本原理 答：测量极化曲线旳措施主要有两种。 1）恒电流法：就是给定电流密度，测量相应旳电极电势，从而得到电势与电流密度之 间旳关系曲线，其中电流密度是自变量，电极电势是因变量。 2）恒电势法：则是控制电极电势，测量响应旳电流密度值而做出旳极化曲线，电极电 势是自变量，电流密度是因变量。 9.什么是电极旳极化，其产生原因？ 答：电极旳极化：有电流经过时，电极电势偏离平衡电势旳现象。 产生原因：因为极化与去极化两种矛盾作用旳综合成果。实质是电极反应速度跟不上 电子运动速度而造成电荷在界面旳积累。 10.实现稳态扩散过程旳条件是什么？实际稳态扩散过程和理想稳态扩散过程旳区别是 什么？ 答：对流与扩散同步存在时，才干实现稳态扩散过程。
大学电化学试题及答案
大学电化学试题及答案一、选择题（每题3分，共30分）1. 下列哪个物质是电化学电池中的电解质？A. CuB. AgC. H2SO4D. C6H12O6答案：C2. 下列哪个反应是氧化还原反应？A. 2H2O → 2H2 + O2B. 2NaCl → 2Na + Cl2C. CaCO3 → CaO + CO2D. H2 + Cl2 → 2HCl答案：D3. 在标准状态下，下列哪个电极电势最高？A. Fe²⁺/FeB. Cu²⁺/CuC. Zn²⁺/ZnD. Ag⁺/Ag答案：D4. 在原电池中，电子从负极流向正极，那么电流的方向是？A. 从负极流向正极B. 从正极流向负极C. 同时流向正负极D. 无法确定答案：B5. 下列哪个电池是碱性电池？A. 铅酸电池B. 镍氢电池C. 锂离子电池D. 铅酸电池答案：B6. 下列哪个反应是电化学腐蚀的主要反应？A. Fe → Fe²⁺ + 2e⁻B. O2 + 4H⁺ + 4e⁻ → 2H2OC. 2Fe²⁺ + O2 → 2Fe³⁺ + H2OD. Fe²⁺ + 2OH⁻ → Fe(OH)2答案：C7. 下列哪个物质是电化学传感器中的敏感材料？A. 石墨B. AuC. SnO2D. Si答案：C8. 在电化学电池中，下列哪个部分负责传导电流？A. 电解质B. 阳极C. 阴极D. 电池壳答案：A9. 下列哪个电池是可再生能源电池？A. 铅酸电池B. 燃料电池C. 镍氢电池D. 锂离子电池答案：B10. 下列哪个电池的电压最高？A. 铅酸电池B. 锂离子电池C. 镍氢电池D. 铅酸电池答案：B二、填空题（每题5分，共30分）1. 电化学电池中的负极发生________反应，正极发生________反应。
答案：氧化，还原2. 标准电极电势是指________下的电极电势。
答案：标准状态3. 在电化学腐蚀过程中，金属发生________反应，氧化剂发生________反应。
电化学测试题及标准答案
电化学测试题及标准答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 以下哪种物质是电化学电池的组成部分？A. 金属导体B. 电解质溶液C. 金属氧化物D. 所有选项都是答案：D2. 下列哪个术语描述的是电化学反应过程中电子流动的方向？A. 电流B. 电压C. 电位D. 电导答案：C3. 在电化学电池中，哪个电极发生氧化反应？A. 正极B. 负极C. 任意电极D. 电池外部电极答案：B4. 下列哪个电极材料具有最高的标准电极电位？A. 锌B. 铁C. 铜D. 铅答案：C5. 在电化学电池中，哪个部分负责传导离子？A. 电极B. 电解质C. 电池壳体D. 电池连接线答案：B6. 下列哪个反应是电化学腐蚀的典型例子？A. 铁生锈B. 燃料燃烧C. 酸碱中和D. 光合作用答案：A7. 以下哪个电池类型属于二次电池？A. 酸性铅酸电池B. 锂电池C. 镍氢电池D. 所有选项都是答案：D8. 下列哪个因素对电化学电池的输出电压影响最小？A. 电解质浓度B. 电极材料C. 电池温度D. 电池大小答案：D9. 以下哪个电化学过程用于测定溶液中的离子浓度？A. 电位滴定B. 电流滴定C. 电导滴定D. 伏安法答案：A10. 下列哪个电池类型不能充电？A. 酸性铅酸电池B. 碱性电池C. 锂电池D. 镍氢电池答案：B二、填空题（每题3分，共30分）11. 电化学电池由______、______和______三部分组成。
答案：电极、电解质、电池壳体12. 在电化学电池中，正极发生______反应，负极发生______反应。
答案：还原、氧化13. 标准电极电位是指______时的电极电位。
答案：标准状态14. 电化学腐蚀过程中，金属发生______反应，电解质溶液中的离子发生______反应。
答案：氧化、还原15. 伏安法是一种通过测量______与______之间的关系来确定溶液中离子浓度的方法。
答案：电流、电位16. 二次电池是指______的电池。
北京科技大学-冶金物理化学-模拟三套卷及答案
北京科技大学-冶金物理化学-模拟三套卷及答案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN北京科技大学2012年硕士学位研究生入学考试模拟试题（一）试题编号：809 试题名称：冶金物理化学一．简答题（每题7分，共70分）1.试用热力学原理简述氧势图中各直线位置的意义。
2.简述规则溶液的定义。
3.简述熔渣分子结构理论的假设条件。
4.已知金属氧化反应方程式（1）、（2）、（3），判断三个方程式中，哪个M是固相，液相，气相？确定之后，计算M的熔点和沸点。
已知（1）2M+O2 = 2MO（s）ΔG1θ= -1215000 + 192.88T（2）2M+O2 = 2MO（s）ΔG2θ = -1500800 + 429.28T（3）2M+O2 = 2MO（s）ΔG3θ = -1248500 + 231.8T5. 简述三元系相图的重心规则。
6. 试推导当O2在气相中的分压小于0.1Pa时硫容量的一种表达式。
7. 试写出熔渣CaO-SiO2的光学碱度的表达式。
8. 推导在铁液深度为H的耐火材料器壁上活性空隙的最大半径表达式。
9. 简述双膜传质理论。
10. 试推气固相反应的未反应核模型在界面化学反应为限制环节时的速率方程。
二．计算题（30分）在600℃下用碳还原FeO制取铁，求反应体系中允许的最大压力。
已知：FeO（s） = Fe（s）+ 1/2 O2(g) Δr Gθ= 259600 –62.55T ，J/molC(s) + O2 = CO2(g) Δr Gθ= -394100 + 0.84T，J/mol2C(s) + O2(g) = 2CO(g) Δr Gθ= -223400 - 175.30T ，J/mol 三．相图题（25分）1）标明各相区的组织。
2）分析x点的冷却过程，画出冷却曲线，并用有关相图的理论解释。
四．对渣-钢反应 [A] +(B2+) = (A2+) + [B] （25分）(1)分析该反应有几个步骤组成。
冶金物理化学学习指导及习题解答
冶金物理化学学习指导及习题解答1．冶金热力学辅导热力学内容下四个部分1）冶金热力学基础2）冶金熔体（铁溶液、渣溶液）3）热力学状态图（Ellingham图，相图）注：把各个知识点划分成三个等级；最重要的等级―――“重点掌握”第二等级―――“掌握”，第三等级―――“了解”，这便于学习者在自学或复习内容时参考。
也便于在学习时能抓住重点，更快更好地掌握冶金物理化学这门重要基础学科。
1．1 冶金热力学基础共7个知识点1） 重点掌握体系中组元i 的自由能表述方法；（包括理想气体、液体、固体）理想气体的吉布斯自由能封闭的多元理想气体组成的气相体系中，任一组元i 的吉布斯自由能为ln i i i G G RT P ∅=+i P '－i 组分气体的实际压强，Pa ；P ∅－标准压强，Pa ，也即Pa 51001325.1⨯。
应该注意的是，高温冶金过程中的气体由于压强比较低，都可以近似看作理想气体。
液相体系中组元i 的吉布斯自由能在多元液相体系中，任一组元i 的吉布斯自由能为 ln i i i G G RT a ∅=+其中，i a ----组元的活度，其标准态的一般确定原则是：若i 在铁液中，选1%溶液为标准态，其中的浓度为质量百分数，[%i]； 若i 在熔渣中，选纯物质为标准态，其中的浓度为摩尔分数，i X ；若i 是铁溶液中的组元铁，在其他组元浓度很小时，组元铁的活度定义为1。
固相体系中组元i 的吉布斯自由能在多元固相体系中，其中任一组元i 的吉布斯自由能为 ln i i i G G RT a ∅=+i a 确定原则是：若体系是固溶体，则i 在固溶体中的活度选纯物质为标准态，其浓度为摩尔分数，i X ； 若体系是共晶体，则i 在共晶体中的活度定义为1； 若体系是纯固体i ，则其活度定义为1。
2）重点掌握化学反应等温方程式ln G G RT Q ∅∆=∆+G ∆有三种情况 1）0>∆G ，以上反应不可以自动进行；2） 0<∆G ，以上反应可以自动进行； 3） 0=∆G ，以上反应达到平衡，此时G RTLnK ∅∅∆=-注：（1）G ∆是反应产物与反应物的自由能的差，表示反应的方向（反应能否发生的判据）；表示任意时刻(不平衡状态)的压强商或活度商。
电化学试卷及答案
电化学试卷及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 以下哪种现象不属于电化学腐蚀的范畴？A. 钢铁生锈B. 铝合金腐蚀C. 铜绿D. 电解质溶液中的金属腐蚀答案：C2. 以下哪个因素不会影响电极反应速率？A. 电极表面积B. 电流密度C. 电极材料D. 温度答案：C3. 下列哪个电池不是原电池？A. 铅酸电池B. 锌锰电池C. 镍氢电池D. 铅酸电池答案：D4. 以下哪个电极属于惰性电极？A. 铅电极B. 铜电极C. 铂电极D. 铝电极答案：C5. 以下哪个电化学过程属于电解过程？A. 铁在空气中生锈B. 铜在稀硫酸中溶解C. 水的电解D. 铝的氧化答案：C二、填空题（每题2分，共20分）6. 电化学腐蚀过程中，金属失去电子的过程称为______，金属获得电子的过程称为______。
答案：氧化、还原7. 电极电位是______与______之间的电位差。
答案：电极、溶液8. 电池的电动势等于电池的______与______之间的电位差。
答案：正极、负极9. 电解过程中，阴极发生______反应，阳极发生______反应。
答案：还原、氧化10. 下列电池中，属于碱性电池的是______，属于酸性电池的是______。
答案：锌锰电池、铅酸电池三、判断题（每题2分，共20分）11. 电化学腐蚀过程中，金属失去电子，电极电位升高。
（）答案：×12. 电池的电动势等于电池的外电路电压。
（）答案：×13. 电解过程中，电流方向与电化学反应的方向相反。
（）答案：√14. 惰性电极在电解过程中不参与化学反应。
（）答案：√15. 在电化学腐蚀过程中，金属表面的保护膜可以防止金属腐蚀。
（）答案：√四、简答题（每题10分，共30分）16. 简述电化学腐蚀的原理。
答案：电化学腐蚀是指金属在电解质溶液中，由于电极反应而发生的腐蚀现象。
金属在电解质溶液中形成微电池，金属失去电子发生氧化反应，电极电位升高，金属表面发生腐蚀。
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池做电功的能力。阴阳两电极的电极电位、界接电势、电极与导线
之间的电势差。
第二章：电极-溶液界面的结构与性质
1：什么是理想极化电极？为什么要用理想极化电极研究电极/溶液
界面？
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答：电极/溶液界面上，全部流向界面的电荷均用于改变界面构造而
不发生电化学反应。这时为了形成一定的界面结构只需耗用有限的
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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：
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术通关，1系电过，力管根保线据护敷生高设产中技工资术艺料0不高试仅中卷可资配以料置解试技决卷术吊要是顶求指层，机配对组置电在不气进规设行范备继高进电中行保资空护料载高试与中卷带资问负料题荷试2下卷2，高总而中体且资配可料置保试时障卷，各调需类控要管试在路验最习；大题对限到设度位备内。进来在行确管调保路整机敷使组设其高过在中程正资1常料中工试，况卷要下安加与全强过，看度并22工且22作尽22下可22都能22可地护以缩1关正小于常故管工障路作高高；中中对资资于料料继试试电卷卷保破连护坏接进范管行围口整，处核或理对者高定对中值某资，些料审异试核常卷与高弯校中扁对资度图料固纸试定，卷盒编工位写况置复进.杂行保设自护备动层与处防装理腐置，跨高尤接中其地资要线料避弯试免曲卷错半调误径试高标方中高案资等，料，编试要5写、卷求重电保技要气护术设设装交备备置底4高调、动。中试电作管资高气，线料中课并敷3试资件且、设卷料中拒管技试试调绝路术验卷试动敷中方技作设包案术，技含以来术线及避槽系免、统不管启必架动要等方高多案中项；资方对料式整试，套卷为启突解动然决过停高程机中中。语高因文中此电资，气料电课试力件卷高中电中管气资壁设料薄备试、进卷接行保口调护不试装严工置等作调问并试题且技，进术合行，理过要利关求用运电管行力线高保敷中护设资装技料置术试做。卷到线技准缆术确敷指灵设导活原。。则对对：于于在调差分试动线过保盒程护处中装，高置当中高不资中同料资电试料压卷试回技卷路术调交问试叉题技时，术，作是应为指采调发用试电金人机属员一隔，变板需压进要器行在组隔事在开前发处掌生理握内；图部同纸故一资障线料时槽、，内设需，备要强制进电造行回厂外路家部须出电同具源时高高切中中断资资习料料题试试电卷卷源试切，验除线报从缆告而敷与采设相用完关高毕技中，术资要资料进料试行，卷检并主查且要和了保检解护测现装处场置理设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
北京科技大学冶金物理化学2007-2008学年期末试卷and答案
所以
Δ r G CO = −281160 − 84.18 × 1573 − 38.29 × 1573 × (0.678 + lg 4.5) = −493754.29(J/mol)
p O2 = p CO = 101325 Pa ，所以
Δ r G CO = −281160 − 84.18T + RT ln
1 2 f w[C ]%
2 C
= −281160 − 84.18T − 38.29T lg f C w[C ]% = −281160 − 84.18T − 38.29T (lg f C + lg w[C ]% )
1 = Δ r G θ − 2.303RT lg aSi aSi
= −816130 + 214.1T − 2.303RT (lg f Si + lg w[ Si]% )
Si C lg f Si = e Si ⋅ w[ Si ]% + e Si w[C ] % = 0.11 × 0.6 + 0.18 × 4.5 = 0.876
相应的反应为上式等号右边括弧内一项称为炉渣的硫化物容量用符号表示即的铁水兑入转炉中在1300下吹氧炼钢假定气体压力为10132510pa生成的为纯物质
一、简答（每小题 4 分，共 40 分） （1）用热力学原理简述氧势图中各直线位置的意义。 （2）试写出多元系铁溶液中组元的相互作用系数 eij 的表达式。 （3）简述熔渣分子结构理论的假设条件。 （4）简述正规溶液的定义。 （5）试从热力学原理说明熔渣的氧化还原性？ （6）简述三元系的重心规则。 （7）多相反应与均相反应的差异？在处理动力学问题上有什么不同？ （8）简述双膜理论。 （9）写出活性孔隙半径表达式。 （10）−
冶金电化学基础习题参考答案
1. 欲用氢氧化钠水溶液电解法在标准状态下制取100升氢气。
如果用1A 电流电解，需要多长时间？解：电解氢氧化钠水溶液的电极反应为阳极 4OH -=2H 2O + O 2 + 4e阴极 2H 2O + 2e =2OH - + H 2阴极产物为氢气，根据法拉第定律ZF It ZF Q n == 8616071)4.22100(965002=÷⨯⨯==I ZFn t s = 239.3 h 2. 电解硫酸铜水溶液，以25mA 电流通电1小时，阴极上获得了27.5mg 铜。
铜析出的电流效率是多少？解：Cu 的析出反应为Cu 2+ + 2e = Cu第一种算法：%9.92%1005.63360011025965002105.27%100%100%10033=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=⨯=⨯=--ItM ZF m ZF ItM m m m 实实理实电流效率第二种算法：%9.92%1005.63360011025965002105.27%100%100%10033=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=⨯=⨯=--ItM ZF m It ZF M m Q Q 实实实理电流效率3. 纯铜插入0.01mol/L 的硫酸铜水溶液中，铜离子的活度系数为0.4，计算此时铜的电极电位。
解：Cu 2+的还原反应为Cu 2+ + 2e = Cu根据Nernst 方程R O o a a ZF RT ln +=ϕϕ上式中，V o 337,0=ϕ，T =298K ，004.001.04.022=⨯=⋅=++Cu Cu C r a ，a Cu =1故 266.01004.0ln 965002298314.8337.02=⨯⨯+=+Cu Cu ϕ V 4. 在银离子活度为0.2，pH ＝2的硝酸银水溶液中，插入纯银。
此时银电极的电位是多少？将该银电极与氢电极（p H2=100kPa ）组成电池，计算氢电极的电位及该电池系统的电动势。
解：银电极的电极反应为Ag + + e = Ag根据Nernst 方程758.02.0ln 96500298314.8799.0ln =⨯+=+=+++Ag O Ag Ag Ag Ag a F RT ϕϕ V氢电极的电极反应为2H + + 2e = H 2根据Nernst 方程118.0)10100()10100()10(ln 965002298314.80ln 233222222-=⨯÷⨯⨯⨯+=+=-++++Ag O H H O H H H H a P P a F RT ϕϕ V则该银电极与氢电极组成的电池可写为Ag )2.0AgNO 01.0H KPa 100H Pt 3H 22===+++AgH a a p （）（）（， 该电池的电动势为876.0118.0758.0E 2H H Ag Ag =--=-=-=++）（负正ϕϕϕϕ V。
2011本科冶金物理化学试题(A)
[A]+ (B z+) = (A z+) + [B]
装
订
线
内
不
得
答
题
自
觉
遵 守
考 试 规 则，诚 信 考 试，绝 不 作
弊
若在钢液和渣中组元B 和的浓度远大于A 的，试写出其反应机理（反应步骤）并推导可能的数学模型。
二、热力学部分计算与论述题（共20分）
若铁钒溶液与固态VO 平衡，其平衡氧分压为6.7×10-6Pa ，在1873K 下，试分别以纯固态钒和钒在铁液中为1%的浓度（质量）为标准态计算铁液中钒的活度。
已知
V(s)=[V] ∆sol G v(s)θ=（－15480－45.6 T ）J ⋅mol -1
2 V(s)+O 2(g)=2 VO(s) ∆r G θ =（－861490+150.2 T ）J
三、动力学部分计算题（共26分）
直径为1.2cm 的FeO 球团，在800°C 、0.01Mpa 恒定的CO 气流内进行还原，还原产物是多孔结构铁。
已知还原反应属于CO 气体在产物层内扩散控速，球团密度4.8×103 kg/m 3，M FeO =72×10-3 kg/mol ，产物层内CO 有效扩散系数2×10-4 m 2
/s ，
假设还原前后球团直径不变，试推导并计算完全还原所需要的时间。
电化学期末考试题及答案
电化学期末考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 电化学中，原电池的工作原理是基于哪种化学反应？A. 氧化还原反应B. 酸碱中和反应C. 双置换反应D. 聚合反应答案：A2. 什么是法拉第定律？A. 描述电流与电荷关系的定律B. 描述电流与电压关系的定律C. 描述电流与电阻关系的定律D. 描述电流与电势关系的定律答案：A3. 在电化学电池中，哪一极是阳极？A. 正极B. 负极C. 正负极都可以D. 无法确定答案：B4. 电化学腐蚀中，哪种金属更容易被腐蚀？A. 纯金属B. 合金C. 合金中较活泼的金属D. 合金中较不活泼的金属答案：C5. 什么是电化学传感器？A. 用于测量电信号的传感器B. 用于测量化学信号的传感器C. 将化学信号转换为电信号的传感器D. 将电信号转换为化学信号的传感器答案：C6. 电化学中的过电位是指什么？A. 电池实际电压与理论电压之差B. 电池理论电压与实际电压之和C. 电池实际电压与理论电压之积D. 电池理论电压与实际电压之比答案：A7. 什么是电化学抛光？A. 通过电化学反应去除金属表面的氧化层B. 通过电化学反应去除金属表面的杂质C. 通过电化学反应使金属表面光滑D. 通过电化学反应改变金属的晶体结构答案：C8. 电化学合成中，电解液的作用是什么？A. 提供电子B. 提供离子C. 提供电场D. 提供热量答案：B9. 什么是电化学阻抗谱？A. 描述电化学系统阻抗随频率变化的图谱B. 描述电化学系统阻抗随时间变化的图谱C. 描述电化学系统阻抗随温度变化的图谱D. 描述电化学系统阻抗随压力变化的图谱答案：A10. 电化学中的电镀过程涉及到哪种类型的电池？A. 原电池B. 燃料电池C. 电解池D. 太阳能电池答案：C二、填空题（每空1分，共20分）1. 电化学中，电池的电动势（E）等于_______电势（E°）减去过电位（η）。
答案：标准2. 电化学腐蚀可以分为两类：_______腐蚀和_______腐蚀。
北京科技大学冶金物理化学2009-2010学年期末试题(B)试卷and答案
装 订 线 内 不 得 答 题自觉遵 守考 试 规 则，诚 信 考 试，绝 不作 弊3、完全离子溶液形成时其混合焓为零。
阳离子与阳离子、阴离子与阴离子分别形成理想溶液；4、碱性氧化物以简单阳离子存在，酸性氧化物以复杂阴离子存在。
故，完全离子溶液＝理想阳离子溶液+理想阴离子溶液，且++=22M M x a ，++=22O O x a4.试写出正规溶液定义。
解：正规溶液定义：过剩混合热不为零（Δmix H m E ≠0），过剩混合熵为零的溶液(Δmix S m E＝0）叫做正规溶液。
5.试写出硫容量的一种表达式。
解：当气相分压小于0.1Pa 时，硫以硫化物的形式存在。
硫化物容量表示为：⎪⎪⎭⎫⎝⎛⋅⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=--∑2222)32()(2/1%S O S O S a n K p p S w C γθ 当体系的气相分压大于0.1Pa 时，渣中硫以硫酸盐形式存在，定义硫酸盐的容量为：2/12/3%22)(⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=θθp p p p S w C S O S6.简述有效边界层的定义。
答：当流体速度为u b 的粘性流体绕固体表面流动时，由于表面的摩擦作用在固体表面附近会形成具有很大速度梯度的区域。
在固体表面上流体速度u x 为零，而在距固体表面一小距离处，流体速度就等于99%的流体本体速度u b 。
这个区域叫速度边界层，距固体表面这一距离称为速度边界层厚度δu 。
当含某一组元A 浓度为C b 的流体绕固体表面流动时，如果由于流体与固体表面含组元A 的浓度不同，则会在固体垂直方向建立起浓度梯度。
在固体表面上组元A的浓度为C s ，而在距固体表面一小距离处，组元A 的浓度就降到99%的流体本体浓度C b 。
这个区域叫浓度边界层，距固体表面这一距离称为浓度边界层厚度δc 。
为了数学上的处理方便，将分子扩散（D ）和湍流传质（ED ）折算成稳态的分子扩散，为此由浓度为C s 的固体表面点作浓度曲线的切线，使之与本体浓度C b 的延长线相交于一点，过这点作一平行于固体表面的平面，该平面与固体表面之间的区域称为有效边界层，其厚度用δc ′表示。
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，原电池的负极发生的反应是：A. 还原反应B. 氧化反应C. 还原反应和氧化反应D. 无反应答案：B2. 标准氢电极的电势是：A. -0.059 VB. 0.059 VC. 1.23 VD. 0 V答案：D3. 在电化学腐蚀中，金属的腐蚀速度与电解质的浓度关系是：A. 无关B. 正比C. 反比D. 先增后减答案：B4. 电化学分析中，电位分析法的基本原理是：A. 测量电流B. 测量电阻C. 测量电位D. 测量电压答案：C5. 电化学腐蚀中，阳极保护法的基本原理是：A. 使金属表面形成氧化膜B. 使金属表面形成还原膜C. 使金属表面形成钝化膜D. 使金属表面形成导电膜答案：C6. 电化学合成中，电解水时产生的气体是：A. 氢气和氧气B. 氮气和氧气C. 氢气和二氧化碳D. 氮气和二氧化碳答案：A7. 电化学传感器中，pH传感器的工作原理是：A. 测量电流B. 测量电阻C. 测量电位D. 测量电压答案：C8. 电化学腐蚀中，阴极保护法的基本原理是：A. 使金属表面形成氧化膜B. 使金属表面形成还原膜C. 使金属表面形成钝化膜D. 使金属表面形成导电膜答案：A9. 电化学合成中，电解氯化钠溶液时产生的气体是：A. 氢气和氧气B. 氯气和氢气C. 氯气和二氧化碳D. 氮气和氢气答案：B10. 电化学腐蚀中，金属腐蚀速度与温度的关系是：A. 无关B. 正比C. 反比D. 先增后减答案：B二、填空题（每题2分，共20分）1. 电化学腐蚀中，金属腐蚀速度与______成正比。
答案：电解质浓度2. 电化学分析中，电位分析法的基本原理是测量______。
答案：电位3. 电化学传感器中，pH传感器的工作原理是测量______。
答案：电位4. 电化学合成中，电解水时产生的气体是______和氧气。
答案：氢气5. 电化学腐蚀中，阳极保护法的基本原理是使金属表面形成______。
北京科技大学冶金物理化学2008-2009学年期末试卷A
冶金物理化学 试卷（A）
院(系) 冶金与生态工程学院 班级
学号
姓名
试卷卷面成绩
占课程 平时 课程考
考核成 成绩 核成绩
题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 小计 绩 % 占 %
得分
得 分 一、简答（1-6 题每小题 5 分，7-10 题每小题 8 分，共 62 分）
自
1. 试用热力学原理说明在氧势图上为什么位置低的金属元素可以还
觉
遵 装 原位置高的氧化物？
守
考订 试线
2.试推导 1%标准态的活度与纯物质标准态活度的关系。
规
则 内 3.简述分子理论的假设条件。
，
诚不 信
4.试写出正规溶液定义。
考得
试 ，答
5.试写出硫容量的一种表达式。
绝
不 题 6.简述有效边界层的定义。
2．（10 分）对于如下三元系相图，成分为 x 点的液相，用相图的相关原理分
析其冷却过程，并划出冷却曲线。
得 分 三、动力学部分计算题（共 13 分） 一个 30 吨电炉, 钢水深度 50cm, 1600°C 时钢-渣界面上与钢渣相平衡
钢水中金属锰含量为 0.03%(质量分数), 氧化期加矿石沸腾时锰氧化属于钢 液边界层内传质控速。已知钢液原始[Mn]为 0.3%(质量分数), 经过 30 分钟钢 液中锰含量降至 0.06%(质量分数)，钢-渣界面积等于钢液静止时的 2 倍。
作
弊
7. 对于诸如“碳氧生成 CO 的反应”，热力学计算表明该反应可以发生，为
什么在单一的铁液中很难发生？
9.试写出非均相生核活性孔隙半径的的最大值的表达式，讨论其与钢液深度
北科大冶金工程有色冶金历年考试题库（无答案）
1.铝土矿的类型以及我国铝土矿的特点？2.判断铝土矿质量高低的指标是什么？该指标的定义？3. 铝土矿的主要杂质？4. 碱法生产氧化铝有哪些方法？5. 决定碱法生产氧化铝方法的主要因素是什么？请具体指出。
6. 比较分析拜尔法和烧结法的优缺点。
7. 铝酸钠溶液性质及拜尔循坏？什么叫苛性比？8. 拜尔法的工艺步骤以及各步骤的作用？9. 指出杂质硅在拜尔法中的危害？（解释为什么硅是最有害的杂质）10. 拜尔法氧化铝的理论浸出率？11. 拜尔法中加入氧化钙的作用？12. 烧结后的熟料组成？13. 烧结法中加入CaO的作用？14. 烧结法中怎样减少或控制二次反应的发生？15. 铝酸钠溶液脱硅的方法？16. 混联法原理及优缺点比较二、铝电解复习1. 现代铝工业有哪些主要生产环节? 铝电解的原材料有哪些？2. 指出铝电解质的主要成分。
3. 指出铝电解质对铝电解工艺过程及生产指标的影响。
4. 指出铝电解质添加剂的工艺作用。
5. 现代工业铝电解质的分类及其特征？什么是电解质分子比（摩尔比）？指出酸性、碱性电解质与分子比的关系。
6. 铝电解质的物理化学性质包括那些指标？7. 分别指出电解质熔点、密度、粘度和导电率对铝电解工艺的影响。
8. 写出铝熔盐电解的阴、阳极反应和总反应。
9. 什么是阳极效应？对铝电解过程有何影响？10. 指出影响阳极过电压的因素。
11．什么是铝的二次反应损失？12. 什么是铝电解的电流效率？怎样计算？指出影响电流效率的工艺因素。
13 现代铝工业电解槽发展趋势如何？14 铝电解中每吨铝所需电能量的计算方法？降低电耗有哪些方法？15．铝电解炭阳极的消耗、碳耗指标是什么？16．按照纯度不同铝分几类？三、镁冶金1 硅热还原法的工艺应用有几种？2 *根据CaO·MgO 被Si 还原的热化学原理，还原过程为什么要在真空下进行？3 皮江法的生产流程及主要工艺参数？4 为什么使用75%硅铁作热法炼镁的还原剂？5 分别说明采用菱镁矿或白云石做炼镁原料的工艺差别有哪些？6 比较镁电解槽与铝电解槽的异同点？7 由氧化镁制取氯化镁的过程中，为什么要加碳？8菱镁矿与白云石哪个做炼镁原料更好？为什么？9 炼镁原料有哪些？四、铜冶金1 铜矿物分几个类型?2 火法炼铜的主要原料是什么?生产的主要步骤有哪些?火法炼铜的主要优点是什么?3 分别写出火法和湿法炼铜的原则流程?4 何谓造锍熔炼? 造锍熔炼的目的是什么?5 造锍熔炼过程中物料的主要物理化学变化?6 冰铜的概念? 氧在冰铜中是以什么形态存在?7 冰铜中铜的品位与氧含量有什么关系? 为什么冰铜品位越高渣含铜越高？8 造锍熔炼过程对炉渣的基本要求如何?9 渣含氧化硅对锍与炉渣平衡有何影响？10 何谓熔池熔炼？分几类？11 何谓漂浮状态熔炼？分几类？12 闪速熔炼分几类？闪速熔炼的原理是什么？13 冰铜吹炼的目的是什么?锍吹炼分两个阶段的依据是什么?14 粗铜精炼过程包括哪些?15 *粗铜火法精炼的基本原理是什么?16 *电解精炼的作用和意义是什么?17 铜冶金各阶段的主要产品中铜的品位如何变化?五、钛冶金1 目前生产金属钛的主要矿物类型？2 从钛铁矿到冶炼出海绵钛的主要过程？3 钛铁矿精矿的还原熔炼的原理是什么？4 粗四氯化钛生产的基本反应？5 钛渣氯化的方法有几种？6 粗四氯化钛中杂质的种类？除钒方法？7 镁还原生产海绵钛的基本原理和工艺流程图？8 在金属钛的生产过程中，什么是镁循环？9 钛的精炼方法及基本原理？六、贵金属冶金1. 贵金属包含哪些金属元素？2. 指出金、银在自然界的主要存在形式。
北京科技大学电化学专选课第三次作业,课件上没有相关内容
电化学第三次作业1、 怎样判断控制步骤？（如何用极化曲线和极化方程式判断控制步骤？）答：控制步骤分为：扩散步骤和电子转移步骤。
1）如何判断扩散步骤：首先从试验曲线的形状和出现极限电流密度看极化曲线是否代表了产物扩散步骤控制的点击过程，即判断是否符合RT ln(1)nF dj j ϕϕ=+-平的极化规律。
其次，看电流密度的大小是否与搅拌有关，当其他条件不变时，增加搅拌，看它的极限电流密度是否增加。
如果增加，正是浓差极化的动力学特征。
最后，判断在静止溶液中，离子浓度和极限电流密度是否成正比，即是否符合浓差极化中的0d c j nFD δ=的关系。
如果满足上述三个条件，那么可判断该电极过程的速度控制步骤是扩散步骤。
2）如何判断电子转移步骤：判断电极电位的的变化是否直接影响电子转移步骤和整个电极反应过程的速度。
判断在同一个电极上发生的还原反应和氧化反应的绝对速度（j j →←或）与电极电位ϕ是不是呈指数关系，或者说电极电位ϕ与log j →或log j ←呈直线关系。
判断电位坐标零点（ϕ=0）处的还原反应速度0j →和氧化反应速度0j ←是不是满足这两个关系式。
02.3 2.3log log RT RT j j F Fϕαα→→=- 02.3 2.3log log RT RT j j F Fϕαα←←=- 其中0exp()F j j RT αϕ→→=-0exp()F j j RT βϕ←←=如果上述条件成立，则可以判断这个控制步骤为电子转移步骤。
2、 电极电位的热力学计算公式（能斯特方程，可逆半电池，平衡电极电位）中的浓度与浓差极化计算电极电位时的能斯特方程中的浓度一样么？1）电极电位的能斯特方程为：0RT ln()FB B B c νϕϕ=+∏平 其中的浓度c 含义为：溶液中不同价态离子的浓度。
2）浓差极化计算电极电位时的能斯特方程为：o 1ln()RT F mϕϕ=-可逆其中的浓度m 含义为：本体溶液的浓度故综上所述，电极电位的热力学计算公式（能斯特方程，可逆半电池，平衡电极电位）中的浓度与浓差极化计算电极电位时的能斯特方程中的浓度是不同的。
冶金电化学习题参考答案
1.为什么不能测出电极的绝对电位?我们平常所用的电极电位值是如何得到的? 答：实际应用中以氢电极为标准（设为0），测得两电极电势差，来确定相应电极的电势。
2. 什么叫盐桥?为什么说它能消除液界电位?真能完全消除吗?答：盐桥：沟通两个半电池、消除液接电位、保持其电荷平衡、使反应顺利进行的一种装置，内充高浓度的电解质溶液。
原因：用盐桥将两溶液连接后，盐桥两端有两个液接界面，扩散作用以高浓度电解质的阳离子为主，盐桥中电解质阴阳离子迁移速率几乎相等，所以形成的液接电位极小，在整个电路上方向相反，可使液接电位相互抵消。
不能完全消除。
3.“原电池之所以能源源不断地对外作功,是由于电池两极之间存在着电位差。
也就是说电位差的存在是电能的来源。
”这种说法对吗?为什么?4. 可逆电池的电极是可逆的,所以由可逆电极组成的自发电池也一定是可逆电池。
这种观点对吗?为什么?5. 为什么不能用普通电压表测量电动势?应该怎样测量?答：电池的电动势不能用伏特计测量，其原因是：（1）用伏特计测量，总不免有电流流过电池，势必有一部分电动势消耗在极化和克服内阻上，因而使测量的电压小于电池的电动势；（2）当有电流通过电池时会发生化学反应使溶液的浓度改变，导致电动势的改变，从而破坏了电池的可逆性。
应该用标准氢电极来测量。
6.实际测量中,我们常使用公式Ｅ＝φr＋φl,但不说原电池电动势等于组成电池的两个电极的内电位差之代数和。
怎样使这两者统一起来呢?7. 试比较电化学反应和非电化学的氧化还原反应之间的区别。
答：电化学反应：不接触、不同地点、定向运动、电极电势、电能、可控制。
非电化学的氧化还原反应：碰撞接触、同一地点、混乱运动、内能及与活化能的比值、热效应。
8. 稳定的电位就是平衡电位,不稳定的电位就是不平衡电位。
这种说法对吗?为什么?9. 钢铁零件在盐酸中容易发生腐蚀溶解,而铜零件却不易腐蚀。
这是为什么?答：因为钢铁零件中含有碳之类的元素，Fe、C和HCl构成原电池，Fe为负极失去电子，原电池能加快反应速度，因此容易发生腐蚀溶解，但是铜的活泼性低于H，不会构成原电池发生反应。
冶金电化学试题
冶金电化学某年的试题（仅供参考）一、名词解释1.交换电流密度2.理想不极化电极3.浓差极化4.过电势5.电化学体系二、简答题1.简述电极过程的主要步骤及其特点是什么2.影响金属电沉积结晶过程的主要因素？结晶过电位和晶核粒度关系如何？3.对于多数电极而言，为什么有电流通过时电极电位会偏离平衡电位？4.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？5.简述锂离子电池的工作原理？并至少给出三种材料适合做锂离子电池正负极电极。
三、测得金属铜在ＣｕＳＯ４溶液中的阴极稳态极化曲线如下图所示。
图中每个极化曲线的测试条件分别为：曲线１——０.０５ｍｏｌ ＣｕＳＯ４、不搅拌；曲线２——０.１０ｍｏｌ ＣｕＳＯ４、不搅拌；曲线３——０.１０ｍｏｌ ＣｕＳＯ４、搅拌。
根据上述条件试判断该阴极过程的控制步骤是什么并说明理由；为什么每条曲线都存在一个几乎不随点位的变化而变化的部分；图中ｉ＝０的时候，为什么φ1＝φ２，φ２＝φ３？－φ１ ２ ３Ｏ ｊ阴极稳态极化曲线四、已知某电极在相应溶液中的微分电容曲线如下图所示。
请画出在电位分别为φ0、φ1、φ2时双电层结构示意图并说明其差别。
Ｃｄφφ0 φ1φ2五、25℃，锌从ZnSO4（1 mol/L）溶液中电解沉积的速度为0.03A/cm2,阴极电位为－1.013V。
已知电极过程的控制步骤是电子转移步骤，传递系数α=0.45以及1 mol/L ZnSO4溶液的平均活度系数γ±=0.044。
试问25℃时该电极反应的交换电流密度是多少？六、用氧化钇稳定的氧化锆固体电解质YSZ构成氧浓差电池：Pt,O2(Ｌ)|YSZ|O2(Ｒ),Pt已知以空气作为参比电极的氧分压p O2(R)=0.0213MPa。
（1）请说明ＹＳＺ是哪一类导体以及第一类、第二类导体导电载流子类型的差异。
（２）写出氧分压和电池电动势之间的关系式；（３）被测气体中氧分压为0.1317KPa，在1000K下该电池的电动势应是多少？。
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4：简述极化的定义、分类及产生原因。 5：计算：在 1223K 温度下，求出 Al2O3 的分解电压。 2Al (l) + 3/2 O2 = Al2O3(s)
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7：说明阴极过程中氢析出及其过电位的影响，指出如何调控氢析出 过电位？ 8：如何理解熔盐电极电位的异同及电位序？如何以此指导选择电解 质体系？ 9：如何理解熔盐中固态氧化物阴极电脱氧过程？
第五章：
1：简述熔盐与水溶液的区别，并用电化学原理解释为什么有的金属 需要在熔盐中电解制取而不能采用水溶液。 2：简述熔盐电解法制取金属时对电解质的要求，并列举出几种常见 的二元或三元熔盐体系及其在工业上的应用。 3：用电化学原理解释铝精炼原理，并写出阴阳极电极反应。
2：电极电位变化为什么使能导致界面张力发生变化？ 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？ 4：什么是零电荷电位？为什么说它不是电极绝对电位的零点？ 5： 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”？ 6：什么是特性吸附？哪些类型的物质具有特性吸附的能力？ 7： 画出 Ag/AgNO3(0.002 mol/Kg)电极在零电荷电位 （φ 0= –0.7 V） 和平衡电位时的双电层结构示意图和双电层内离子浓度分布与电位 分布图。 8：简述三种双电层结构模型的优缺点？
传递系数α =0.45 以及 1 mol/L ZnSO4 溶液的平均活度系数γ =0.044。试问 25℃时该电极反应的交换电流密度是多少？
±
第四章：
1：什么电解池？它与电池在原理上的主要区别是什么？ 2：说明电解过程中惰性电极与活性电极的区别。 3：试分别举一例说明电解提取金属和精炼过程中的阳极反应和阴极 反应。 4：试说明金属电沉积的基本过程，并指出什么是结晶过电位。 5：影响电沉积结晶的主要因素有哪些？结晶过电位与晶核形成长大 和晶核粒度关系如何？ 6：如何按照公式 E=E0+ lnC-η k 来近似确定离子放电电位？
第三章：
1. 比较电解池和原电池的极化图，并解释两者不同的原因？ 2. 试总结比较下列概念：平衡电位；标准电位；稳定电位；极化电 位；过电位；极化值。 3. 简述电极过程的基本历程和特点。 4. 简述测量极化曲线的基本原理。 5. 什么是电极的极化，其产生的原因是什么？ 6. 实验测得铁在溶液 A 和溶液 B 中的两条阳极极化曲线， 其实验数 据如下表所示。请根据实验数据绘出极化曲线，并判断铁在哪个 溶 液 中 更 容 易 腐 蚀 溶 解 ？ 为 什 么 ？ 假 定 阳 极 反 应 只 有 Fe → Fe2++2e 一种。
冶金电化学习题
第一章：
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？
2：说明 Fe-H2O 体系电位-pH 图中各区域可能发生的电极反应。
3：通过查询标准电位序解释下图中的钢管为何会得到防腐蚀保护？
4：说明平衡电位与稳定电位的区别。 5：如何判断可逆电极和不可逆电极。 6：影响电极电位的因素有哪些？ 7：求 25℃时氯化银电极 Ag |AgCl(S),KCl(0.5mol/L) 的平衡电位。 已 知 ： 对 于 ������������ + + ������ ������ ������ = ������. ������ × ������������−������������ 。
7. 实现稳态扩散过程的条件是什么？实际稳态扩散过程和理想稳态 扩散过程的区别是什么？ 8. 对于一个稳态电极过程，如何判断它是否受扩散步骤控制？ 9. 电化学反应的基本动力学参数有哪些？并说明它们的物理意义。 10. 在 0.1 mol/L ZnCl2 溶液中电解还原锌离子时，阴极过程为浓差极 化。 已知锌离子的扩散系数为 1×10-5 cm2/s,扩散层有效厚度为 1.2 ×10-2 cm。试求： （1）20℃时阴极的极限扩散电流密度。 （2）20℃时测得阴极过电位为 0.029V，相应的阴极电流密度应为 多少？ 11. 测得电极反应 O+2e → R 在 25 ℃时的交换电流密度为 2 × 10-12 A/cm2,α =0.46。当在－1.44V 下阴极极化时，电极反应速度是多 大？已知电极反应过程为电子转移步骤控制，未通电时电极电位 为－0.68V。 12. 25℃， 锌从 ZnSO4 （1 mol/L） 溶液中电解沉积的速度为 0.03A/cm2, 阴极电位为－1.013V。 已知电极过程的控制步骤是电子转移步骤，
������������
， ������������ = ������. ������������������ ； 氯 化 银 的 溶 度 积
|Zn2+(a1=0.1) ||Cu2+ (a2=0.01) |Cu 的电动势和反应平衡常数。 9：原电池电动势有哪几部分组成？
第二章：
1： 什么是理想极化电极？为什么要用理想极化电极研究电极/溶液界 面？