应用电化学习题及答案
专题06 电化学及其应用-2024年高考真题和模拟题化学分类汇编
专题06电化学及其应用考点一原电池原理与化学电源1．（2024·安徽卷）我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。
该电池分别以Zn-TCPP (局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和Zn 为电极，以4ZnSO 和KI 混合液为电解质溶液。
下列说法错误的是A ．标注框内所示结构中存在共价键和配位键B ．电池总反应为：-2+-3I +Zn Zn +3I 放电充电C ．充电时，阴极被还原的2+Zn 主要来自Zn-TCPPD ．放电时，消耗0.65g Zn ，理论上转移0.02mol 电子【答案】C【解析】由图中信息可知，该新型水系锌电池的负极是锌、正极是超分子材料；负极的电极反应式为2Zn-2e Zn -+=，则充电时，该电极为阴极，电极反应式为2+-Zn 2e +=Zn ；正极上发生3I 2e 3I ---+=，则充电时，该电极为阳极，电极反应式为---33I -2e =I 。
标注框内所示结构属于配合物，配位体中存在碳碳单键、碳碳双键、碳氮单键、碳氮双键和碳氢键等多种共价键，还有由N 提供孤电子对、2Zn +提供空轨道形成的配位键，A 正确；由以上分析可知，该电池总反应为-2+-3I +Zn Zn +3I 放电充电，B 正确；充电时，阴极电极反应式为2+-Zn 2e +=Zn ，被还原的Zn 2+主要来自电解质溶液，C 错误；放电时，负极的电极反应式为2Zn-2e Zn -+=，因此消耗0.65g Zn （物质的量为0.01mol ），理论上转移0.02mol 电子，D 正确。
2．（2024·河北卷）我国科技工作者设计了如图所示的可充电2Mg-CO 电池，以2Mg(TFSI)为电解质，电解液中加入1，3-丙二胺(PDA )以捕获2CO ，使放电时2CO 还原产物为24MgC O 。
该设计克服了3MgCO 导电性差和释放2CO 能力差的障碍，同时改善了2+Mg 的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。
应用电化学 简单题附答案
1.何谓电毛细曲线？何谓零电荷电势？由lippman 公式可进一步得到界面双电层的微分电容Cd ，请给出Cd 的数学表达式。
答：①将理想极化电极极化至不同电势（Φ），同时测出相应的界面张力（σ值），表征Φ-6关系的曲线为“电毛细曲线”。
②“零电荷电势”是指σ-Φ曲线上最高点处d σ/d Φ=0即q=0（表面不带有剩余电荷）相应的电极电势，用Φ0表示。
③由lippman 公式：q=-（d σ/d Φ)μ1 ,μ2 ,...μi ;及Cd=dq/d Φ得Cd=-d 2σ/d Φ22.何谓电化学极化？产生极化的主要原因是什么？试分析极化在电解工业（如氯碱工业）﹑电镀行业和电池工业的利弊。
答：①电化学极化是指外电场作用下，由于电化学作用相对于电子运动的迟缓性改变了原有的电偶层而引起电极电位变化。
（即电极有净电流通过时，阴、阳电流密度不同，使平衡状态受到了破坏，而发生了电极电位的“电化学极化”）。
②原因：电化学反应迟缓、浓差极化。
③从能量角度来看，极化对电解是不利的；超电势越大，外加电压越大，耗能大。
极化在电镀工业中是不利的，氢在阴极上析出是不可避免的副反应，耗能大，但同时使阴极上无法析出的金属有了析出的可能。
极化使电池放电时电动势减少，所做电功也减小，对电池工业不利3.参比电极需选用理想极化电极还是不极化电极？目前参比电极有那些类型？选择参比电极需考虑什么？答：① 参比电极选用理想不极化电极。
②类型：标准氢电极，饱和甘汞电极，Ag/Agcl 电极，Hg/HgO/OH -电极。
③考虑的因素：电极反应可逆，稳定性好，重现性好，温度系数小以及固相溶解度小，与研究体系不反应4.零电荷的电势可用哪些方法测定？零电荷电势说明什么现象？能利用零电荷电势计算绝对电极电位吗？答：①电毛细法和微分电容法。
②零电荷电势表明了“电极/溶液”界面不会出现由于表面剩余电荷而引起的离子双电层现象；③不能将此电势看成相间电势的绝对零点，该电势也是在一定参比电极下测得的，所以不能用于计算绝对电极电位。
第10章--应用电化学--习题及答案
第十章 应用电化学习题及答案10-1 水的标准生成自由能是-237.191kJ mol -1,求在25℃时电解纯水的理论分解电压。
解：H 2O=H 2 +1/2O 2, 电子转移数为2，则有ΔG = - n F E mf = -237.191kJ mol -1(n =2)， -237191=-2×96485×E mf , E mf =1.229V10-2 298.15K 时测得电池: Pt(s)| H 2( O p ) | HCl(b ) | Hg 2Cl 2(s) | Hg(l) 的电动势与HCl 溶液的质量摩尔浓度的关系如下b ×103/(mol kg -1) 75.08 37.69 18.87 5.04 E mf / V0.4119 0.4452 0.4787 0.5437求（1）O E 甘汞 （2）b= 0.07508 mol kg -1时HCl 溶液的±γ。
解：负极反应：H 2-2e -→2H +正极反应： Hg 2Cl 2 +2e -→2Hg +2Cl - 电池反应：H 2+ Hg 2Cl 2 →2H ++2Hg +2Cl -所以 有：E mf = E Θ-RT/2Fln ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛)()()()(22222Cl Hg a H a HCl a Hg a = E Θ-RT/2Fln ())(2HCl a a(HCl)=a (H +) a(Cl -)=(±γb/b Θ)2 E mf =O E 甘汞 - (2RT/F ) ln(b/O b )对于稀溶液，ln ±γ=-A ’(I/b Θ)1/2, 1-1价电解质I=b(1) E mf + (2RT/F ) ln(b/O b )=O E 甘汞 + (2RT/F ) A’ (b/O b )0.5 , 以E mf +(2RT/F )ln(b/O b )对(b/O b )0.5作图，直线的截距O E 甘汞＝0.2685 V(2) E mf =O E 甘汞 - (2RT/F ) ln(b/O b ) - (2RT/F ) ln ±γ , ±γ=0.81510-3 298.2K 时，在有玻璃电极的电池中，加入pH＝4.00的缓冲溶液，测得电动势为0.1122V；则当电动势为0.2305V时，溶液的pH为多少？解：pH x= pH s +F(E x-E s)/(2.303RT)= 6.0010-4 求298.15K时下列电池中待测液pH值（所需电极电势数值自查）。
高考化学复习《电化学极其应用》知识点解析及练习题含答案
1.了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。
2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。
3.理解金属发生电化学腐蚀的原因。
了解金属腐蚀的危害和防止金属腐蚀的措施。
电化学是氧化还原反应知识的应用和延伸，是历年高考的热点内容。
考查的主要知识点：原电池和电解池的工作原理、电极反应式的书写和判断、电解产物的判断、金属的腐蚀和防护。
对本部分知识的考查仍以选择题为主，在非选择题中电化学知识可能与工业生产、环境保护、新科技、新能源知识相结合进行命题。
复习时，应注意：1．对基础知识扎实掌握，如电极反应式的书写、燃料电池的分析等。
2．电化学问题的探究设计、实物图分析及新型电池的分析是近年来高考中的热点，通过在练习中总结和反思，提高在新情境下运用电化学原理分析解决实际问题的能力。
知识点一、原电池电极的判断以及电极方程式的书写1.原电池正、负极的判断方法：(1)由组成原电池的两极材料判断。
一般是活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。
(2)根据电流方向或电子流动方向判断。
电流由正极流向负极；电子由负极流向正极。
(3)根据原电池里电解质溶液内离子的流动方向判断。
在原电池的电解质溶液内，阳离子移向正极，阴离子移向负极。
(4)根据原电池两极发生的变化来判断。
原电池的负极失电子发生氧化反应，其正极得电子发生还原反应。
(5)电极增重或减轻。
工作后，电极质量增加，说明溶液中的阳离子在电极(正极)放电，电极活动性弱；反之，电极质量减小，说明电极金属溶解，电极为负极，活动性强。
(6)有气泡冒出。
高考化学复习《电化学极其应用》知识点解析及练习题含答案电极上有气泡冒出，是因为发生了析出H2的电极反应，说明电极为正极，活动性弱。
2．原电池电极反应式和总反应式的书写(1)题目给定原电池的装置图，未给总反应式：①首先找出原电池的正、负极，即分别找出氧化剂和还原剂。
②结合介质判断出还原产物和氧化产物。
③写出电极反应式(注意两极得失电子数相等)，将两电极反应式相加可得总反应式。
应用电化学习题及答案
应⽤电化学习题及答案应⽤电化学，杨辉卢⽂庆全书思考题和习题第⼀章习题解答：1试推导下列各电极反应的类型及电极反应的过程。
(1)++→+242Ce e Ce解：属于简单离⼦电迁移反应，指电极/溶液界⾯的溶液⼀侧的氧化态物种4Ce +借助于电极得到电⼦，⽣成还原态的物种2Ce+⽽溶解于溶液中，⽽电极在经历氧化-还原后其物理化学性质和表⾯状态等并未发⽣变化， (2) -→++OH e O H O 44222解：多孔⽓体扩散电极中的⽓体还原反应。
⽓相中的⽓体2O 溶解于溶液后，再扩散到电极表⾯，然后借助于⽓体扩散电极得到电⼦，⽓体扩散电极的使⽤提⾼了电极过程的电流效率。
(3) Ni e Ni→++22解：⾦属沉积反应。
溶液中的⾦属离⼦2Ni +从电极上得到电⼦还原为⾦属Ni ，附着于电极表⾯，此时电极表⾯状态与沉积前相⽐发⽣了变化。
(4) -+→++OH s MnOOH O H e s MnO )()(22解：表⾯膜的转移反应。
覆盖于电极表⾯的物种(电极⼀侧)经过氧化-还原形成另⼀种附着于电极表⾯的物种，它们可能是氧化物、氢氧化物、硫酸盐等。
(5)2)(22OH Zn e OH Zn→-+-；--→+242])([2)(OH Zn OH OH Zn解：腐蚀反应：亦即⾦属的溶解反应，电极的重量不断减轻。
即⾦属锌在碱性介质中发⽣溶解形成⼆羟基合⼆价锌络合物，所形成的⼆羟基合⼆价锌络合物⼜和羟基进⼀步形成四羟基合⼆价锌络合物。
2．试说明参⽐电极应具有的性能和⽤途。
参⽐电极(reference electrode ，简称RE)：是指⼀个已知电势的接近于理想不极化的电极，参⽐电极上基本没有电流通过，⽤于测定研究电极(相对于参⽐电极)的电极电势。
既然参⽐电极是理想不极化电极，它应具备下列性能：应是可逆电极，其电极电势符合Nernst ⽅程；参⽐电极反应应有较⼤的交换电流密度，流过微⼩的电流时电极电势能迅速恢复原状；应具有良好的电势稳定性和重现性等。
电化学原理及应用习题答案
R - ne →O
* R
cR (0, t ) = c (1 − ( ) )
1/ 2
t
τ
τ 1/ 2
* cR nfA(πDR )1/ 2 = 2i
DR 1/ 2 t 1/ 2 * 1 t 1/ 2 * co (0, t ) = ( ) ( ) cR = ( ) cR τ ξ τ Do
ξ = ( Do / DR )1/ 2
Z re = RΩ + Rct = 31.25 Ω 2 2 1 + ω 2Cd Rct
2 ωCd Rct = 41.56 Ω Z im = 2 2 1 + ω 2Cd Rct
得，Rct=103 Ω 交换电流: i0=RT/(nFRct)= 8.314x298/(96500x102.51)=2.5x10-4 A 标准速率常数：k0=i0/(nFAc01-acRa)=2.5x10-4/(96500x1 cm2x0.001/1000 mol.cm3)=2.59x10-3 cm/s
独立组分中由式1212cnfad12120onfad2ico02i可得1212nfad2ic0pb2pbo2273259121mmmas12mm1212cd2nfad2ic0cdo21364212069mmmas12mm因?pb2pb?cd2cd所以判定pb2发生还原对于混合溶液708s属于单一pb2pb反应170s属于pb2pb和cd2cd反应共同参与2前者表现极限电流pb2
nF|Φ|
ΔGa
ΔGa,o
Φ<0
ΔGc=ΔGc,0-nF|Φ| + (1-a)nF|Φ|=ΔGc,0-anF|Φ|=ΔGc,0+anFΦ ΔGa=ΔGa,0 + (1-a)nF|Φ|=ΔGa,0-(1-a)nFΦ
应用电化学(杨辉_卢文庆编)课后习题答案
不同研究体系可以选择不同的参比电极，水溶液体系中常见的参比电极有：饱和甘汞电极(SCE)、Ag/AgCl电极、标淮氢电极(SHE或NHE)等。许多有机电化学测量是在非水溶剂中进行的，尽管水溶液参比电极也可以使用，但不可避免地会给体系带入水分，影响研究效果，因此，建议最好使用非水参比体系。常用的非水参比体系为Ag/Ag+(乙腈)。工业上常应用简易参比电极，或用辅助电极兼做参比电极。在测量工作电极的电势时，参比电极内的溶液和被研究体系的溶液组成往往不—样，为降低或消除液接电势，常选用盐桥；为减小末补偿的溶液电阻，常使用鲁金毛细管。
解：表面膜的转移反应。覆盖于电极表面的物种(电极一侧)经过氧化-还原形成另一种附着于电极表面的物种，它们可能是氧化物、氢氧化物、硫酸盐等。
(5)Zn?2OH??2e?Zn(OH)2；Zn(OH)2?2OH??[Zn(OH)4]2?
解：腐蚀反应：亦即金属的溶解反应，电极的重量不断减轻。即金属锌在碱性介质中发生溶解形成二羟基合二价锌络合物，所形成的二羟基合二价锌络合物又和羟基进一步形成四羟基合二价锌络合物。
第一章习题解答：
1试推导下列各电极反应的类型及电极反应的过程。
(1)Ce4??2e?Ce2?
4?解：属于简单离子电迁移反应，指电极/溶液界面的溶液一侧的氧化态物种Ce
态的物种Ce
(2) 2?借助于电极得到电子，生成还原而溶解于溶液中，而电极在经历氧化-还原后其物理化学性质和表面状态等并未发生变化， O2?2H2O?4e?4OH?
3．试描述双电层理论的概要。
解：电极/溶液界面区的最早模型是19世纪末Helmholtz提出的平板电容器模型(也称紧密层模型)，他认为金属表面过剩的电荷必须被溶液相中靠近电极表面的带相反电荷的离子层所中和，两个电荷层间的距离约等于离子半
2023年高考化学真题电化学及其应用(习题版)
2023 年高考真题电化学及其应用1．〔2023 年课标Ⅰ〕科学家近年制造了一种型Zn−CO 2 水介质电池。
电池示意图如图， 电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO 2 被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题供给了一种途径。
以下说法错误的选项是A. 放电时，负极反响为Zn - 2e - + 4OH - =Zn(OH) 2- 4B. 放电时，1 mol CO 2 转化为HCOOH ，转移的电子数为 2 molC. 充电时，电池总反响为2Zn(OH)2-4D. 充电时，正极溶液中OH −浓度上升= 2Zn + O 2 ↑ +4OH - + 2H O 22．〔2023 年课标Ⅱ〕电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。
以以下图是某电致变色器件的示意图。
当通电时，Ag +注入到无色 WO 3 薄膜中，生成Ag x WO 3，器件呈现蓝色，对于该变化过程，以下表达错误的选项是A. Ag 为阳极 C ．W 元素的化合价上升B. Ag +由银电极向变色层迁移D ．总反响为：WO 3+x Ag=Ag x WO 3 3．〔2023 年课标Ⅲ〕一种高性能的碱性硼化钒(VB 2)—空气电池如以以下图所示，其中在VB 2电极发生反响：VB +16OH - -11e - =VO 3- +2B(OH)- +4H O 该电池工作时，以下说法错误2 4 4 2的是A. 负载通过 0．04 mol 电子时，有 0．224 L(标准状况)O 2 参与反响B. 正极区溶液的pH 降低、负极区溶液的pH 上升C. 电池总反响为4VB+11O + 20OH - + 6H O = 8B(OH)- + 4VO 3- 22 2 4 4D. 电流由复合碳电极经负载、VB 2 电极、KOH 溶液回到复合碳电极3．〔2023 年天津卷〕熔融钠-硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电池。
以以下图中的电池反响为 2Na+xS 放电充电 Na S 2 x (x =5~3，难溶于熔融硫)，以下说法错．误．的是B. 放电时正极反响为xS+2Na + +2e - =Na S2 xC. Na 和Na 2S x 分别为电池的负极和正极D. 该电池是以Na-β-Al O 2 3为隔膜的二次电池4．〔2023 年江苏卷〕将金属M 连接在钢铁设施外表，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。
专题10 电化学及其应用-2024年高考化学真题题源解密(全国)(解析版)
专题十 电化学及其应用目录：2023年真题展现考向一 原电池的工作原理及应用 考向二 电解池的工作原理及应用 考向三 化学电源装置分析真题考查解读 近年真题对比考向一 原电池的工作原理及应用 考向二 电解池的工作原理及应用 考向三 化学电源装置分析 考向四 金属的腐蚀与防护命题规律解密 名校模拟探源 易错易混速记考向一 原电池的工作原理及应用1．（2023·广东卷）负载有Pt 和Ag 的活性炭，可选择性去除-C1实现废酸的纯化，其工作原理如图。
下列说法正确的是A ．Ag 作原电池正极B ．电子由Ag 经活性炭流向PtC ．Pt 表面发生的电极反应：--22O +2H O+4e 4OH =D ．每消耗标准状况下11.2L 的2O ，最多去除-1 mol Cl 【答案】B【分析】2O 在Pt 得电子发生还原反应，Pt 为正极，Cl -在Ag 极失去电子发生氧化反应，Ag 为负极。
【详解】A ．由分析可知，Cl -在Ag 极失去电子发生氧化反应，Ag 为负极，A 错误； B ．电子由负极Ag 经活性炭流向正极Pt ，B 正确；C ．溶液为酸性，故Pt 表面发生的电极反应为+-22O +4H +4e H O =2，C 错误；D ．每消耗标准状况下11.2L 的2O ，转移电子2mol ，而-2mol Cl 失去2mol 电子，故最多去除-2mol Cl ，D 错误。
故选B 。
考向二 电解池的工作原理及应用2．（2023·全国甲卷）用可再生能源电还原2CO 时，采用高浓度的K +抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。
下列说法正确的是A ．析氢反应发生在IrO Ti x -电极上B ．Cl -从Cu 电极迁移到IrO Ti x -电极C ．阴极发生的反应有：22422CO 12H 12e C H 4H O +-++=+D ．每转移1mol 电子，阳极生成11.2L 气体(标准状况) 【答案】C【分析】由图可知，该装置为电解池，与直流电源正极相连的IrO x -Ti 电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H 2O -4e —=O 2↑+4H +，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式为2CO 2+12H ++12e −=C 2H 4+4H 2O 、2CO 2+12H ++12e −=C 2H 5OH+3H 2O ，电解池工作时，氢离子通过质子交换膜由阳极室进入阴极室。
应用电化学习题及答案
应用电化学，辉卢文庆 全书思考题和习题 第一章习题解答：1试推导下列各电极反应的类型及电极反应的过程。
(1)++→+242Ce e Ce解：属于简单离子电迁移反应，指电极/溶液界面的溶液一侧的氧化态物种4Ce +借助于电极得到电子，生成还原态的物种2Ce+而溶解于溶液中，而电极在经历氧化-还原后其物理化学性质和表面状态等并未发生变化， (2) -→++OH e O H O 44222解：多孔气体扩散电极中的气体还原反应。
气相中的气体2O 溶解于溶液后，再扩散到电极表面，然后借助于气体扩散电极得到电子，气体扩散电极的使用提高了电极过程的电流效率。
(3) Ni e Ni→++22解：金属沉积反应。
溶液中的金属离子2Ni +从电极上得到电子还原为金属Ni ，附着于电极表面，此时电极表面状态与沉积前相比发生了变化。
(4) -+→++OH s MnOOH O H e s MnO )()(22解：表面膜的转移反应。
覆盖于电极表面的物种(电极一侧)经过氧化-还原形成另一种附着于电极表面的物种，它们可能是氧化物、氢氧化物、硫酸盐等。
(5)2)(22OH Zn e OH Zn→-+-；--→+242])([2)(OH Zn OH OH Zn解：腐蚀反应：亦即金属的溶解反应，电极的重量不断减轻。
即金属锌在碱性介质中发生溶解形成二羟基合二价锌络合物，所形成的二羟基合二价锌络合物又和羟基进一步形成四羟基合二价锌络合物。
2．试说明参比电极应具有的性能和用途。
参比电极(reference electrode ，简称RE)：是指一个已知电势的接近于理想不极化的电极，参比电极上基本没有电流通过，用于测定研究电极(相对于参比电极)的电极电势。
既然参比电极是理想不极化电极，它应具备下列性能：应是可逆电极，其电极电势符合Nernst 方程；参比电极反应应有较大的交换电流密度，流过微小的电流时电极电势能迅速恢复原状；应具有良好的电势稳定性和重现性等。
湘潭大学应用电化学习题解答-1
2 某仪器使用的电源体积已限130mm×60mm×8mm， 平均工作电压为13V，最大工作电流为250mA，并要求 工作4小时，问何种电池能满足这个指标。 解：W=IEt=0.25×13×4=13 Wh 所需体积比能量为 W/V=13/（130×60×8）×106 =208 Wh/L 能满足该指标的电池：锌银电池，锌汞电池
4 镀镍时，通过2.5A电流1h，电极增重 2.55g，计算电流效率。 解：
镍的理论曾重 m nM It 2.5 1 3600 m M 58.79 2.74g zF 2 96500 实际增重 2.55 电流效率 100% 100% 93.07% 理论增重 2.74 Q nzF It
3 某设备使用的电源要求平均电压为27V， 工作电流为20A，工作时间15天。已知锌 银电池组的比能量可达80Wh/kg，如果 使用锌银电池组，其质量为多少？ 解：
W IEt 20 27 15 24 m 2430kg 比能量 比能量 80
4 烧结式镉镍电池的正、负活性物质为NiOOH.Cd，实际在化成前镉电 极上存在Cd(OH)2,试问容量为3Ah的镉镍电池所需正常正、负极活 性物质的质量。 解：正极 NiOOH + H2O +e Ni(OH)2 + OHM=91.7 负极 Cd +2OHM=112.41 Cd(OH)2 + 2e
正极所需活性物质的 质量
正极所需活性物质的 质量
3 91.7 m 10.38g 96500 3600 3 112.41 m 6.29g 96500 2 3600
好好学习 天天向上
极过程为扩散步骤控制，反应物O的扩散系数为 1.5×105cm2/s，初始浓度为0.1mol/L。当阴极极化电 流密度为0.5A/cm2。求阴极过程的过渡时间。若按上 述过程恒电流极化1×10-3s时，电极表面液层反应物O 的浓度是多少？ 解：n2 F 2D 2 2 5 3 2 2 4 96500 1 . 2 10 ( 0 . 1 10 ) 0 i ci i 0.056s 2 2 当t=1×10-3s时，转换上面公式得
应用电化学答案
一，简比较电子导体和离子导体的异同点（1）电子导体（第一类导体）：荷电粒子是电子或电子空穴，它既包括普通的金属导体也包括半导体。
离子导体（第二类导体）：荷电粒子是离子，例如，电解质溶液或熔融盐。
（2）电子导体的特点：A.自由电子或电子空穴作定向移动而导电 B.导电过程中导体本身不发生变化 C.温度升高，电阻也升高 D.导电总量全部由电子承担（3）离子导体的特点：A.正、负离子作反向移动而导电 B.导电过程中有化学反应发生 C.温度升高，电阻下 D.导电总量分别由正、负离子分担二，简述电极极化的原因（1）在有限的电流通过时，电极系统的电极电势偏离其平衡电极电势的现象，称为电极的极化现象。
（2）A，浓差极化在有限电流通过电极时，因离子传质过程的迟缓性而导致电极表面附近离子浓度与本体溶液中不同，从而使电极电位偏离其平衡电极电位的现象，叫作浓差极化。
B，活化极化（电化学极化）在有限电流通过电极时，由于电化学反应进行的返缓造成电极上带电程度与可逆状态下不同，从而导致的电极电位偏离其平衡电极电位的现象，叫做‘活化极化”．三，试说明参比电极因具有的性能和用途答：参比电极是理想不极化电极，它应具备下列性能：应是可逆电极，其电极电势符合Nernst方程；参比电极反应应有较大的交换电流密度，流过微小的电流时电极电势能迅速恢复原状；应具有良好的电势稳定性和重现性等。
参比电极是指一个已知电势的接近于理想不极化的电极，参比电极上基本没有电流通过，用于测定研究电极(相对于参比电极)的电极电势。
实际上，参比电极起着既提供热力学参比，又将工作电极作为研究体系隔离的双重作用。
四，试描述双电层理论的概述（1）Helmholtz“平板电容器”模型（1853年）按照这种模型，认为“电极／溶液”界面两侧的剩余电荷都紧密地排列在界面的两侧，形成类似于荷电平板电容器的界面双电层结构。
按照这种模型，界面微分电容值只依赖于界面层厚度（d），而与q和Φ值均无关系。
《应用电化学》复习思考题参考答案
《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。
电化学原理及其应用(习题及答案)
电化学原理及其应用(习题及答案)一、电化学原理概述电化学是研究化学反应与电现象之间关系的科学。
电化学反应涉及电子的转移，是化学能与电能之间的转化过程。
电化学原理广泛应用于电镀、电池、电解、电合成等领域。
1. 电化学反应的基本概念电化学反应包括氧化还原反应和电解质溶液中的离子反应。
氧化反应是指物质失去电子的过程，还原反应是指物质获得电子的过程。
电解质溶液中的离子反应是指阳离子和阴离子在电极上发生反应。
2. 电极与电解质电极是电化学反应中传递电子的导体，分为阳极和阴极。
阳极是电子流出的地方，阴极是电子流入的地方。
电解质是能在水溶液中导电的物质，包括酸、碱、盐等。
3. 电动势与电极电位电动势是指电池两极间的电位差。
电极电位是指电极在电解质溶液中的电位。
根据电极电位可以判断氧化还原反应的方向。
二、电化学应用1. 电池电池是利用电化学反应将化学能转化为电能的装置。
电池分为一次性电池和可充电电池。
一次性电池包括碱性电池、锌碳电池等；可充电电池包括铅酸电池、镍氢电池、锂电池等。
以下为几个习题及答案：习题1：碱性电池的正极材料是什么？答案：碱性电池的正极材料是二氧化锰（MnO2）。
习题2：铅酸电池的负极材料是什么？答案：铅酸电池的负极材料是海绵铅（Pb）。
2. 电解电解是利用电化学反应将电能转化为化学能的过程。
电解广泛应用于电镀、电解铝、电解水制氢等领域。
习题3：电解水制氢时，阳极产生的气体是什么？答案：电解水制氢时，阳极产生的气体是氧气（O2）。
习题4：电解铝时，阴极产生的物质是什么？答案：电解铝时，阴极产生的物质是铝（Al）。
3. 电镀电镀是利用电解原理在金属或非金属表面沉积一层金属或合金的过程。
电镀广泛应用于防护、装饰、修复等领域。
习题5：电镀过程中，阳极材料是什么？答案：电镀过程中，阳极材料是待镀金属。
习题6：电镀过程中，阴极材料是什么？答案：电镀过程中，阴极材料是待镀物体。
4. 电合成电合成是利用电解原理将两个或多个反应物在电极上发生化学反应，生成目标产物。
应用电化学答案 2
一、填空题1、二价锡易氧化；易水解2、下降；升高3、铅；铅合金4、250g/L；2.5g/L5、除氰；光亮层6、有氰镀铜；无氰镀锌7、必须分隔在两个区域进行；必须通过外电路8、电流通过电池时所受到的阻力；极化内阻9、Zn-Ag蓄电池10、PbO11、电极；隔离物；电解液；外壳二、简答题1．1）在空气中二氧化碳的作用下易分解2NaCN+H2O+CO2 Na2CO3+2HCN2)因电解液加热而分解，生成各种化合物如氨、甲酸钠等NaCN+2H2O+CO2 HCOONa+NH33）因被阳极氧化而分解，分解速度与阳极上氧的生成量成正比4NaCN+4H2O+O2 2Na2CO3+2HCN+2NH32NaCN+2NaOH+2H2O+O2 2Na2CO3+2NH32.1)光亮镀镍溶液中，必须加入光亮剂，而且光亮剂分为两种、三种的组合，初级光亮剂经常使用糖精，也有以糖精为主再复配一些其他成分，它们的功能也稍有不同，有的只起光亮作用，有的具有光亮与整平作用，而辅助光亮剂则起到提高光、整平速度的作用。
2）以操作条件来看，光亮镀镍的pH值比暗镍的要低，，温度则比暗镍高。
加上采用搅拌镀液的措施，故允许的电流密度比暗镍大，因此。
沉积速度也比暗镍快。
3）虽然电解镍和铸造镍是常用的阳极材料，但对光亮镍来说，含硫阳极具有更好的效果，它不仅溶解电压低，溶解性能好，而且阳极中所含的微量硫随阳极溶解而进入废液，可以把镀液中铜杂质沉淀，有净化镀液金属杂质的作用。
3．在硫酸盐镀锡中，锡阳极要先入槽，，阴极要带电入槽，以防止镀碱被强酸腐蚀。
镀完后，阳极可以保留在槽内，以抑制溶液中二价锡被氧化。
在碱性镀锡中，阴极先入槽，然后按照阴阳面积比（通常2:1）挂入阳极，出槽是要先出阳极，后出阴极，以保证阳极保持一定的镀化强度。
4.1）阴极周围缺少泡沫，这意味着Sn2+开始生成2）槽电压低于4V时，应注意阳极上是否有金黄色膜形成。
因为阳极钝化时的槽电压一般在4V以上。
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。
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应用电化学，杨辉卢文庆 全书思考题和习题 第一章习题解答:1试推导下列各电极反应的类型及电极反应的过程。
（1）++→+242Ce e Ce解：属于简单离子电迁移反应，指电极/溶液界面的溶液一侧的氧化态物种4Ce +借助于电极得到电子，生成还原态的物种2Ce+而溶解于溶液中,而电极在经历氧化—还原后其物理化学性质和表面状态等并未发生变化， (2)-→++OH e O H O 44222解：多孔气体扩散电极中的气体还原反应。
气相中的气体2O 溶解于溶液后，再扩散到电极表面,然后借助于气体扩散电极得到电子，气体扩散电极的使用提高了电极过程的电流效率。
（3）Ni e Ni →++22解：金属沉积反应。
溶液中的金属离子2Ni +从电极上得到电子还原为金属Ni ，附着于电极表面，此时电极表面状态与沉积前相比发生了变化。
（4）-+→++OH s MnOOH O H e s MnO )()(22解：表面膜的转移反应。
覆盖于电极表面的物种（电极一侧）经过氧化—还原形成另一种附着于电极表面的物种,它们可能是氧化物、氢氧化物、硫酸盐等.（5）2)(22OH Zn e OH Zn→-+-；--→+242])([2)(OH Zn OH OH Zn解：腐蚀反应：亦即金属的溶解反应，电极的重量不断减轻。
即金属锌在碱性介质中发生溶解形成二羟基合二价锌络合物，所形成的二羟基合二价锌络合物又和羟基进一步形成四羟基合二价锌络合物。
2．试说明参比电极应具有的性能和用途.参比电极(reference electrode,简称RE ）：是指一个已知电势的接近于理想不极化的电极，参比电极上基本没有电流通过,用于测定研究电极（相对于参比电极）的电极电势。
既然参比电极是理想不极化电极，它应具备下列性能：应是可逆电极，其电极电势符合Nernst 方程；参比电极反应应有较大的交换电流密度，流过微小的电流时电极电势能迅速恢复原状；应具有良好的电势稳定性和重现性等.不同研究体系可以选择不同的参比电极,水溶液体系中常见的参比电极有：饱和甘汞电极（SCE)、Ag/AgCl 电极、标淮氢电极(SHE 或NHE ）等.许多有机电化学测量是在非水溶剂中进行的，尽管水溶液参比电极也可以使用，但不可避免地会给体系带入水分，影响研究效果,因此，建议最好使用非水参比体系。
常用的非水参比体系为Ag/Ag+(乙腈）。
工业上常应用简易参比电极，或用辅助电极兼做参比电极.在测量工作电极的电势时,参比电极内的溶液和被研究体系的溶液组成往往不—样，为降低或消除液接电势，常选用盐桥;为减小末补偿的溶液电阻，常使用鲁金毛细管。
3．试描述双电层理论的概要。
解:电极/溶液界面区的最早模型是19世纪末Helmholtz 提出的平板电容器模型(也称紧密层模型)，他认为金属表面过剩的电荷必须被溶液相中靠近电极表面的带相反电荷的离子层所中和，两个电荷层间的距离约等于离子半径，如同一个平板电容器.这种由符号相反的两个电荷层构成的界面区的概念，便是“双电层”一词的起源。
继Helmholtz 之后,Gouy 和Chapman 在1913年不谋而合地提出了扩散双电层模型。
他们考虑到界面溶液侧的离子不仅受金属上电荷的静电作用，而且受热运动的影响，因此，电极表面附近溶液层中的离子浓度是沿着远离电极的方向逐渐变化的，直到最后与溶液本体呈均匀分布.该模型认为在溶液中与电极表面离子电荷相反的离子只有一部分紧密地排列在电极/溶液界面的溶液一侧（称紧密层,层间距离约为一、二个离子的厚度），另一部分离子与电极表面的距离则可以从紧密层一直分散到本体溶液中(称扩散层),在扩散层中离子的分布可用玻尔兹曼分布公式表示.Gouy —Chapman 模型的缺点是忽略了离子的尺寸，把离子视为点电荷，只能说明极稀电解质溶液的实验结果。
由于亥姆霍茨模型和古依—查普曼模型都有不足之处，1924年,Stern 吸取了Helmholtz 模型和Gouy —Chapman 模型的合理因素，提出整个双电层是出紧密层和扩散层组成的，从而使理论更加切合实际。
Stern 还指出离子特性吸附的可能性，可是没有考虑它对双电层结构的影响。
目前普遍公认的是在GCS 模型基础上发展起来的BDM （Bockris —Davanathan-muller ）模型最具有代表性,其要点如下。
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（离子成分子），这种内层也称为紧密层、Helmholtz 层或Stern 层。
4．根据电极反应ne Ox +Red,已知：*R c ＝*Ox c ＝1mmol ·L -l ，θk ＝10-7cm ·s -1，α＝03,1=n；（1)计算交换电流密度A I j /00=（以2-⋅cm A μ表示)；(2）试画出阳极电流和阴极电流在6002-⋅cm A μ范围内的Tafel 曲线(η-I lg ）。
T=298K,忽略物质传递的影响。
解：（1)*(1)*000/OX R j I A zFk c C αα-==＝1×96500 Ｃ·mol -1×10—7 cm ·s —1×(1 mmol ·L —l )0.7×(1 mmol ·L —l ）0.3 =1×96500 Ｃ×10-7 cm -2·s —1×1×10—6＝9。
65×10—9 c ·cm —2·s —1 ＝9.65×10-9 A ·cm -2=9。
65×10-3μ A ·cm —2 （１Ｃ＝１A ·s ） 也可以等于9。
6４８４×10—3μ A ·cm -2 .(2)对于阴极：000RT RTln ln 0.059120.05912 lg lg 0.1971(lg /)0.30.3i i zF zFi i i i ηαα-=-=⨯＝（1）对于阳极极：00RT RTln ln 0.08446lg(/)i i i i zF zFηββ-=＝（2）电流/μ A ·cm —2 1 500 600 lgi2。
0002。
301 2.477 2。
602 2.699 2.778 阴极超电势/V—0.7914-0.8508—0。
8855-0.9101-0.9292—0。
9448阳极超电势/V -0。
33910。
36460。
37940.39000.39820.40495．试推导高正超电势时η~I 关系式,并同Tafel 方程比较.解：高超电势时，方程(1。
43）右式两项中的一项可以忽略。
当电极上发生阴极还原反应，且η很大时(此时，电极电势非常负,阳极氧化反应是可以忽略的)，对于一定条件下在指定电极上发生的特定反应，0ln )/(i zF RT α和zF RT α/-为一确定的值，即方程（1.47）可以简化为:i b a lg +=η。
因此，在强极化的条件下，由Butler —Volmer 方程可以推导出Tafel 经验方程.Tafel 经验方程中的a,b 可以确定为:6。
根据文献提供的数据，Pt|)20()(136-+⋅L mmol CN Fe ，)20()(146-+⋅L mmol CN Fe ，)0.1(1-⋅L mmol NaCl 在25℃时的A I j /00=＝20.2-⋅cm mA ，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11-⋅L mol 时，的交换电流密度0j ；(3）电极面积为0.12cm ，溶液中两种络合物浓度为410-1-⋅L mol 时的电荷传递电阻。
解：（1）θk 的值：*(1)*2110.510.52331112.0196500(20)(20)2.0 =10 1.03610cm 19650020ROX i AzFc c mA cm k C mol mmol L mmol L mA cms C mol mmol Lαβθ----------⋅==⨯⋅⨯⋅⋅⋅⨯=⨯⋅⨯⋅⨯⋅(2)**11OXR c c mol L -==⋅0*(1)*030.50.521.036101965001199.974i OX RA j k zFc c mA cmθαβ---===⨯⨯⨯⨯⨯=⋅(3）*(1)*01231410.5410.57272 1965000.1 1.03610(10)(10) 9.9974109.997410OX Ri zFAk c c C mol cm cm s mol L mol L C cm A s cm θαβ------------==⨯⋅⨯⨯⨯⋅⨯⋅⨯⋅=⨯⋅=⨯⋅⋅ 708.314298.1525693.921965009.997410ct RT R zFi -⨯===Ω⨯⨯⨯ 7．根据文献J Am ．Chem 。
Soc 。
，77,6488（1955）报道，研究电极反应：)(22Hg Cd e Hg Cd →+++，当40.0)(=Hg Cd c 1-⋅L mol 时，得到如下实验数据:试计算α和θk 的值。
解：2*(1)**(1)*0()OX R Cd Hg Cd j zFk c c zFk c c θαβθαβ+--==由标中数据可得：1113010.4117.30.50.40.5ααβαβ---⨯⎛⎫== ⎪⨯⎝⎭（1）11117.30.50.40.510.10.250.40.25ααβαβ---⨯⎛⎫== ⎪⨯⎝⎭（2)11110.10.250.40.254.940.100.40.10ααβαβ---⨯⎛⎫== ⎪⨯⎝⎭（3）对方程（1)取对数：30ln(1)ln 217.3α=- 得：1—α＝0。
7942,α＝0.2058对方程（2）取对数：17.3ln (1)ln 210.1α=- 得：1-α＝0。
7764，α＝0。
2236 对方程（3)取对数:10.10ln(1)ln 2.54.94α=- 得:1-α＝0.7805，α＝0。
2195 所以：α=(0.2058+0.2236+0.2195）/3=0。
2163232*(1)*13110.216310.7837()321630.7837330.783733010296500(1.010)(0.4)3010 296500(1.010)(0.410)3010 =Cd Hg Cd j A cm k zFc c C mol mol L mol L A cm A s mol mol cm mol cm A c θαβ+----------------⨯⋅==⨯⋅⨯⨯⋅⨯⋅⨯⋅=⨯⋅⋅⨯⨯⋅⨯⨯⋅⨯⋅1-416=0.15544=1..554410 2965009.68110m cm s m s A s ---⋅⨯⋅⨯⋅⋅⨯……………………………8。