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。

6：影响电极电位的因素有哪些？

答：1）、电极的本性。组成电极的物质不同，得失电子能力不同，因

而形成的电极电位不同；2）、电极的表面状态；3）、金属的机械变形

和内应力（影响不大）；4）、溶液的PH 值对电极电位由明显影响；5）、

溶液中的氧化剂；6）、溶液中的络合剂。影响金属离子存在的形态而

影响电极电位；7）、溶剂。电极在不同溶剂中的电极电位的数值不同。

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Ag ++e⇔Ag ，φ0=0.799；氯化银的溶度积K s =1.7×

10−10。

解：（计电池Ag 与AgCl 的电池即可解出该电极的平衡电位。）

8：已知φCu 2+/Cu 0=0.337,φZn 2+/Zn 0=−0.763,求25℃时，电池Zn

|Zn 2+(a 1=0.1) ||Cu 2+ (a 2=0.01) |Cu 的电动势和反应平衡常数。

答：（电池电动势求解，直接用能斯特方程和K 的表达式）

9：原电池电动势有哪几部分组成？（这道题相当扯淡）

答：在电池中没有电流通过时，原电池两个终端相之间的电势差叫做

该电池的电动势。通常用原电池电动势这一参数来衡量一个原电池做

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？

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电

量，即只会在外电路中引起瞬间电流（与电容器的充电过程相似）。

在这种界面上，外界输入的电量全部被用来改变界面构造，将电极极化到不同的电位，这种电极称为理想极化电极（理想极化电极是不可逆电极）。研究界面结构一般采用界面行为较简单的电极作为研究对象。而在理想化电极中当外电路输入的电量全部用于储存在电极的双电层中，而不会引起电极反应时，电极电位迅速变化，阻止外电路电荷的进一步流入，外电路中的电流只能维持很短的时间，即电极上只有瞬间充电电流，很快电流为零，即电极体系的等效电路相当于一个电容，所以它特别适合用于界面研究。（太笼统，不好归纳）

2：电极电位变化为什么能导致界面张力发生变化？

答：界面张力的变化与界面上吸附的粒子性质和吸附量有关，而电极表面剩余电荷密度是随电极的电极电位而变化的，所以会影响界面张力

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？（重要概念之“电毛细现象”）

答：电毛细现象是电极/溶液界面张力σ随电极电位变化的现象。（解释它为什么是抛物线，这也非常扯淡）由Lippman公式知：

)u

q=-(∂σ

∂E

当q=0时，界面上没有因同性电荷相斥所引起的使界面扩张的作用力，因而界面张力达到最大值，此时对应的电极电位为零，称为零点荷电位。

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？（重要概念之“零电位”）

答：当界面张力达到最大值，对应的电极电位即为零电位。（或‘标准解释’：一个电极表面没有任何过剩的自由电荷时的电势称为零电荷电位。）零电荷电位仅仅表示电极表面剩余电荷为零时的电极电位，而不表示电极/溶液相间电位或绝对电极电位的零点。

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”？

答：在零点荷电位附近的电极电位范围，微分电容随着电极电位的变化比较明显，而剩余电荷密度增大时，电容之爱也趋于稳定值，进而出现电容值不随电极电位变化的平台区。（‘朱版’解释：在零电荷电位附近，电容受电极电位影响较大，说明电极表面剩余电荷较少，界面层结构不稳定；随着剩余电荷密度增大，界面层结构变稳定，电极电位不再影响电容，曲线出现平台）。

6：什么是特性吸附？哪些类型的物质具有特性吸附的能力？

答：溶液中的离子因非静电作用而发生的吸附称为特性吸附。凡是能在电极/溶液表面发生特性吸附而使界面张力下降的物质，叫做表面活性物质，如：水化能较小的离子如Tl+，多元醇、苯胺及其衍生物等。

7：画出Ag/AgNO3(0.002 mol/Kg)电极在零电荷电位（φ0= –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。

答：