应用电化学论文
燃料电池的发展方面和商业化
（应化二班 2008302037 甘贻迪）
摘要：燃料电池的原理是在19th被发现的，而它的第一个可行的原型于大约五十年前才被构建出来。在过去的10年中,趋于商业利益的目的，人们开始广泛的研究燃料电池，从而使得该产业从单纯的科学研究转向了更深层次的早期实际应用阶段。本文将介绍燃料电池当前在商业和技术两方面的发展状况,例如将介绍如其发展中面临的挑战以及其解决办法，并且还介绍了目前燃料电池生产的实际产量和类型。同时本文将讨论一些围绕燃料电池在工业和商业方面的引入问题和它是否会对当前领先科技产生影响问题，和铂离子交换膜燃料电池能否被应用甚至代替当前的电池科技。
关键词：燃料电池、质子交换膜燃料电池、汽车、铂金属
一、总体介绍
尽管燃料电池也不是一种新技术，其原理早在1839年被发现。然而鉴于其重要性，人们依然用了大量时间努力将它转化为实际应用。而它最早是被使用于空间项目中,目的为在轨宇宙飞船提供电力和饮用水。之后，在1970到1980,燃料电池有一些具体的应用，特别是作为固定发电装置，但直到1990年代,汽车工业才开始认真研究燃料电池的使用价值，这才使得其快速发展起来。现在，燃料电池被看成是一种很时髦的可以用于许多不同消费领域和工业产品的技术。显而易见,当燃料电池与不断增长的市场相结合后，其知名度已急剧上升，并被认为是一个潜在的应用于零部件和材料的市场。
二、燃料电池的应用
燃料电池像什么,简单的说,就是一个黑色的盒子,燃料和空气被放在里边，而电、热、水等同时被生产出来的产品。只要是需要电和热的地方它都能被广泛的应用，而这个范围可以从手机所需毫瓦或瓦的电量,到相当于传统的发电站几个兆瓦电量。
使用燃料有许多特定的优势,并且使得个人消费市场的应用科技得到进一步的发展比如,电池的峰值功率和总能量都是由其大小决定的。一个燃料电池系统中,燃料电池的体积大小可以控制其峰值功率，而储存的总能量由其数量决定。由于便携式设备需要电量持久，功率大的电池，因而功率和能量鱼与熊掌不能兼得的现状不断被改变，最终燃料电池因为其更轻,电量更持久的特点击败了它的对手们。因此, 作为传统电池的替代品，电子工业部门对燃料电池极为感兴趣。
与此同时,汽车行业中具有极低甚至为零的尾气排放的燃料电池汽车,吸引了环境立法者和汽车公司本身极大的关注。在这里,从汽车中燃料电池技术的应用是已被测试的完全不同于传统燃油汽车的应用技术，且其更为清洁的，能更有效代替传统燃油发动机提供动力。三、燃料电池种类
事实上,燃料电池领域比你想象的复杂得多。根据所含电解液的不同，燃料电池被典型地区分开来，形成了许多种类型。电解液有:碱性电解液,熔融碳酸盐,含磷酸的电解液、质子交换膜(和类似的含甲醇的电解液),以及固体氧化物。每种燃料电池都有某些特定的属性和优势,见表1。其中最重要的属性是其操作温度。一个在低温下工作的燃料电池通常意味着它可以快速启动并且反应快速,允许它应用到某些方面，比如为汽车提供主要动力,如引擎的替代对温度更为敏感。一个更高的操作温度,另一方面,导致效率因电能的利用和产生热而提高。因而对于大规模的发电设备，运行成本的成比例增加与原始的投入相比较是很重要的。
工作温度也影响其他领域。或许最重要的是,在较高温度下电生成反应可以迅速发生,而不需要在燃料电池的电极中加入催化剂。从而间接地降低对金属铂组需求。同时提高工作温度后，燃料电池中杂质和毒药的存在影响作用也较低,从而允许设计更简单又好又便宜的电池系统
当然,也存在其他因素影响使得一个特定的燃料电池最适合被实施应用。虽然，表1列
出了每个类型的燃料电池最宜采应用范围，但这篇文章并没有将其余因素全部列举出来,我们不仅可以看见燃料电池与新的电池科技以及当代电池科技的竞争，还可以看到不同种类燃料电池之间的竞争。而同样清楚的是,铂质子交换膜燃料电池是最适宜被采纳,能找到最广泛的应用的技术。
图一、燃料电池汽车生产数量
五、留给我们的挑战
尽管燃料电池技术还没有充分的开发出来，同时也存在许多问题,它需要去解决允许燃料电池发展的一个更大的市场。其中的一些技术方面是电池的耐久性、寿命和性能满足要求,但最重要的是商业化。
引入一种新产品总是具有独特的挑战性,尤其是去取代现任的产品。在燃料电池的发展中有一些特定的性能目标必须达到,才能使燃料电池产业繁荣起来。当然最重要的是其可靠性,特别是成本。图2，给出了产生每千瓦能量的燃料电池和竞争者的成本。当前价格能让一些客户利益(例如,军队)但是涉及的原料和部件的成本以及制造的费用对进入更大的市场起着重要的作用。
图二、各技术发电成本
事实上,汽车制造商已被报道的称要达到成本50-100美元每千瓦的言论,对于今天是一个非常具有挑战性的需要大量改进的目标
证明性能(假定燃料电池技术被证明能达到有关绩效水平放在首位)不是本身困难。然而,它的确需要很多时间去证明其持久性:一些市场显示对于汽车运行5000小时或40000小时(5年)为更大规模的电源。这些时间规模将限制燃料电池技术的进入市场
它也需要专业的人力和金钱资源去运行这些测试并提供支持。而在这一段时间内，较低的收入将是这个部门这个工业的从业者面临的最大挑战。尽管如此,这些挑战正在得到解决几乎所有的受访者相信少部分甚至多数人能够最终成功。
六、生态循环
虽然还有其他的利益驱动力，但燃料电池依然被认为是是一种很合理的
环保技术。如果它们被成功的采用的话,那么能否达到它们的全部的环境潜在能力将是很重要的。
燃料电池对环境的影响周期是很短暂的，因而将这种燃料作为“绿色”能源是可行的。这个问题是在初始设计阶段中中第一个正被处理的问题，使许多行业许多公司意识到 (包括便携式电子产品和汽车市场)并去制定了对于他们自己的产品的回收目标。因此,集成电路和次元件被设计成可回收和重复使用的。这个工业在有决心回收高价值的组成部分的同时，例如膜和含铂的催化剂，显然已经影响到了材料的使用。
第二个问题是燃料电池与已经被广泛讨论的可再生氢能源的结合。
从环境和社会的情况出发，长远考虑采用燃料电池这一方案不能被忽视。然而,
我们很清楚,在当前以经济可行的方式，将这两套不同技术融合在一起是不可行的。
因此，在短期内,通过燃料电池驱动汽车的小数量引入,不可能展现其全部可适用于未来的环境利益。在他们可以投入使用之前，有限的车辆试验,政府补贴和有远见的立法者,证明燃料电池的可行性都是很重要的。
七、对铂族金属的的影响
正如表1所提到的,特定类型的燃料电池技术,即碱、直接甲醇,磷酸和质子交换膜都需要使用铂金或其他白金集团的金属(PGM)催化剂。而对于该金属或族金属得大量选择，及其使用比例,都精确依赖于技术和燃料利用。然而,如果这些技术中的任何一个得到大规模的商业成功,它都将会为铂金属类催化剂提供一个有利可图的新的具体应用。
已经有许多对于贵重金属消费量的定量尝试，最近的一项研究显示与一个全球性的市场200吨每年的消费量对比，电池领域在2010年铂金的消费量是15。然而,这依然非常困难,甚至是不可能的去准确预测，关于产生每千瓦电能对铂金属需求量的科技的发展和燃料电池作为单独的部门进入市场的占有率。因而坚持去了解被期望的铂金属的准确需求量是十分重要的
美国能源部已制定其目标，如果燃料电池技术能商业化，则将必须去满足每辆车对铂金的需求。他们将许多不同行业的评论员的意见聚集在一起后，从长远的负担考虑得出每辆发动机功率被定格为75kw时的汽车需要10g的铂金属是很合理的，也就是0·13克Pt/kW-1。一个图表，可以很合理被利用去显示一个从长远考虑的质子交换膜燃料电池对白金的使用量。相比之下,反应更困难的直接甲醇电池技术将会需要10倍量的铂金去产生一千瓦的电能。
看着燃料电池的潜在应用前景以及这些应用在销售数量上的增加(比如说10%的当前市场),很清楚地表明的最重要的市场应该来源于对燃料电池在低环境污染汽车上的应用和其最值得去监测的铂金属作为新资源的长期潜在的需求市场。
八、总结
燃料电池是在大范围的能量中产生电、热的一种非常灵活的，在许多不同的应用中具有
潜能的技术。对于各种各样的特殊的燃料电池技术应被确保他们至少能在某些市场获得成功,尽管商业发展还处于相对早期的阶段。
对于各种类型的燃料电池,尤其是许多利用低温度技术的燃料电池都利用铂金去作为电极催化剂得关键组成。其中,质子交换膜燃料电池的似乎是应用范围最广的,并且应该在这些新颖的应用中主要地决定对铂金的需求。
展望对铂金的需求是极其困难的，其关键因素包括市场渗透的程度，科技发展的速度的提高，以及一次性产品的再循环得以利用的数量。总的来说,这个新兴产业正在取得进展，以及未来几年的发展将使得铂族金属工业的影响规模更被了解。
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浅谈应用电化学与生活中的化学
浅谈应用电化学与生活中的化学 电化学是研究电和化学反应之间的相互作用。电化学技术成果与人类的生活和生产实际密切相关,如化学电池、腐蚀保护、表面精饰、金属精炼、电化学传感器等等，同时也应用于电解合成、环境治理、人造器官、生物电池、心脑电图、信息传递等方面。它的发展推动了世界科学的进步，促进了社会经济的发展，对解决人类社会面临的能源、交通、材料、环保、信息、生命等问题已经作出并正在作出巨大的贡献。 下面简单介绍几种应用电化学在生活中的应用： 一、金属腐蚀防护 金属腐蚀在生活中十分常见，全世界每年因腐蚀而造成的金属损失相当于全世界金属产量的1/4以上，我国因腐蚀造成的经济损失达200亿以上。因此金属腐蚀防护研究具有很高的现实意义。 由于绝大部分的金属腐蚀都是电化学腐蚀，因此，电化学方法在金属防护上有极大的应用。 常用的防腐蚀方法有调节PH、阴极保护、阳极保护、金属钝化、金属镀层。 金属的电化学腐蚀：若金属与非电解介质直接反应而腐蚀称为化学腐蚀。 1：金属与电解质溶液(潮湿空气，溶解有杂质或污染物的水，海水)接触。 2：金属/电解质溶液界面可发生阳极氧化溶解过程。 3：若存在相应的阴极还原反应，就构成了自发的原电池，持续放电而腐蚀。 金属之所以受到腐蚀，是由于在金属表面的区域之间存在着电极电势差，即存在着电化学不均匀而造成的，各种不均匀性加速腐蚀，称为局部腐蚀。 金属腐蚀的防护： 1：金属的化学钝化(强氧化剂作用，在表面形成一层致密的氧化物膜)。 2：选配设计合金，改善钝化性能。 3：阴极保护(牺牲阳极，与直流电源的负极相连使成为阴极)。 4：阳极保护(与直流电源的正极相连，使处于f -pH图的钝化区，阳极钝化)。 5：镀层(耐腐蚀金属，油漆，搪瓷，塑料，橡胶等)。 6：缓蚀剂 a：在介质中添加，无机盐类，氧化剂，有机物，减慢反应速度，加大极化。 b：生成胶体粒子，生成难溶性沉淀，发生钝化，有机分子吸附，从而覆盖电极表面，妨碍反应进行，阻止或减缓金属腐蚀。 二、化学电源 1：干电池 酸性锌锰干电池：负极为锌筒，正极为MnO2和活性炭混合物，电解质溶液为NH4Cl和ZnCl2水溶液，加淀粉糊凝固，电极反应为Zn氧化和MnO2还原。 碱性锌锰干电池：负极为汞齐化的锌粉，正极为MnO2粉和炭粉混合物装在一个钢壳内，电解质溶液为KOH水溶液。 2：蓄电池 锂电池：质量轻，Li/Li+标准电极电势最负，导电性和机械性能都很好。 以金属锂或锂合金作为负极，无机物或有机材料做正极如锂|二硫化钼，锂|钒氧化物，锂|二氧化锰，有机聚合物或导电高分子作正极。 3：燃料电池：是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。 a：燃料电池中的燃料和氧化剂都是由外部供给，理论上电池的电极不消耗。 b：只要连续供给燃料和氧化剂，电池就可以连续对外放电。 c：燃料电池所发生的电化学反应实质上就是燃料的燃烧反应。
应用电化学答案总结
1，电化学实际应用的范围及分类有哪些？ 答：(1)电合成无机物和有机物，例如氯气、氢氧化钠、高锰酸钾、己二腈、四烷基铅； (2)金属的提取与精炼，例如熔盐电解制取铝、湿法电冶锌、电解精练铜； (3)电池，例如锌锰电池、铅酸电池、镍硌电池、锂电池、燃料电池、太阳 能电池； (4)金属腐蚀和防护的研究，采取有效的保护措施，例如电化学保护、缓蚀剂保护； (5)表面精饰，包括电镀、阳极氧化、电泳涂漆等； (6)电解加工，包括电成型(电铸)、电切削、电抛磨； (7)电化学分离技术，例如电渗析、电凝聚、电浮离等应用于工业生产或废水处理； (8)电分析方法在工农业、环境保护、医药卫生等方面的应用。 3，试说明参比电极应具有的性能和用途。 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。 4 , 试说明工作电极应具有的性能和用途。 答：工作电极(working electrode，简称WE)：又称研究电极，是指所研究的反应在该电极上发生。一般来讲，对工作电极的基本要求是：所研究的电化学反应不会因电极自身所发生的反比而受到影响，并且能够在较大的电位区域中进行测定；电极必须不与溶剂或电解液组分发生反应；电极面积不宜太大，电极表面最好应是均一、平滑的，且能够通过简单的方法进行表面净化等等。工作电极可以是固体，也可以是液体，各式各样的能导电的固体材料均能用作电极。通常根据研究的性质来预先确定电极材料，但最普通的“惰性”固体电极材料是玻碳(GC)、铂、金、银、铅和导电玻璃等。采用固体电极时，为了保证实验的重现性，必须注意建立合适的电极预处理步骤，以保证氧化还原、表面形貌和不存在吸附杂质的可重现状态。在液体电极中，汞和汞齐是最常用的工作电极，它们都是液体，都有可重现的均相表面，制备和保持清洁都较容易，同时电极上高的氢析出超电势提高了在负电位下的工作窗口，已被广泛用于电化学分析中。 5，试说明辅助电极应具有的性能及用途。 答：辅助电极和工作电极组成回路，使工作电极上电流畅通，以保证所研究的反应在工作电极上发生，但必须无任何方式限制电池观测的响应。由于工作电极发生氧化或还原反应时，辅助电极上可以安排为气体的析出反应或工作电极反应的逆反应，以使电解液组分不变，即辅助电极的性能一般不显著影响研究电极上的反应。但减少辅助电极上的反应对工作电极干扰的最好办法可能是用烧结玻璃、多孔陶瓷或离子交换膜等来隔离两电极区的溶液。为了避免辅助电极对测量到的数据产生任何特征性影响，对辅助电极的结构还是有一定的要求。如与工作电极相比，辅助电极应具有大的表面积使得外部所加的极化主要作用于工作电极上，辅助电极本身电阻要小，而且不容易极化，同时对其形状和位置也有要求。
电化学基础及其应用(1)(教师版)
2021届新课标高考化学一轮复习同步测控（教师版） 专题2：电化学基础及其应用（1）（精品） 第I卷选择题（50分） 一、选择题（本题共10小题，共50分。在每小题给出的A、B、C、D四个选项中， 只有一项是符合题目要求的。） 1、（2020·盐城模拟）下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是 A. HCl、 CuCl2、 Ba(OH)2 B. NaOH、CuSO4、 H2SO4 C. NaOH、H2SO4、 Ba(OH)2 D. NaBr、 H2SO4、 Ba(OH)2 2、（2020郴州模拟）将镁片、铝片平行插入到一定浓度的NaOH溶液中，用导线连接成闭合回路，该装置在工作时，下列叙述正确的是 A．镁比铝活泼，镁失去电子被氧化成Mg2＋ B．铝是电池的负极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀生成 C．该装置的内、外电路中，均是电子的定向移动形成电流 D．该装置开始工作时，铝片表面的氧化膜可不必处理 【解析】对NaOH溶液而言Al比Mg活泼，故Al为负极，Mg为正极，负极电极反应式为：Al＋4OH－－3e－===AlO－2＋2H2O，故A、B两项均不正确；内电路 是阴、阳离子定向移动形成电流，故C项不正确；Al表面氧化膜不必另外处理， 溶液中NaOH即可使其溶解，故D项正确。 3、（2020江西五校联考）碱性电池具有容量大，放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌－锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn＋2MnO2＋2H2O＝Zn(OH)2＋2MnOOH，下列说法错误的是
A．电池工作时，锌失去电子 B．电池正极的电极反应式为：2MnO2＋2H2O＋2e－＝2MnOOH＋2OH－ C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D．外电路中每通过0.2 mol 电子，锌的质量理论上减少6.5 g 4、(2020·天津高考，4)锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,下列有关叙述正确的是 A.铜电极上发生氧化反应 B.电池工作一段时间后,甲池的c(S)减小 C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加 D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡 【解析】由锌铜原电池原理可知,锌电极为负极,失电子,发生氧化反应,铜电极为正极,得电子,发生还原反应,A项错误;阳离子交换膜只允许阳离子和水分子 通过,两池中c(S)不变,B项错误;电解过程中Zn2+由甲池通过阳离子交换膜进 入乙池,乙池中Cu2++2e-Cu,其溶液中的离子转换为Cu2+→Zn2+,摩尔质量 M(Cu2+) 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)μ 1 ,μ 2 ,...μi ;及Cd=dq/d Φ得Cd=-d 2σ/d Φ2 2.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。 5.为什么卤素离子在汞电极上吸附依F ﹤Cl ﹤I 的顺序而增强，特性吸附在电毛细曲线和微分电容曲线上有何表现？ 答：①卤素离子为表面活性物质，阴离子吸附主要发生在比零电荷电势更正的电势范围，由于 F - 、cl - 、 I -离子半径依次增大，可极化度增大，吸附能力增强，所以在汞电极上，I ->cl ->F -.②特性吸附在两种曲线上的左半支曲线不同，零电荷电势负移。 6.何谓非稳态扩散？其初始条件和一个边界条件是什么？另一边界条件由极化条件决定。 答：①非稳态扩散：在电化学反应开始阶段，由于反应粒子浓度变化幅度较小，液相传质不足，粒子被消耗，此时浓度极化处于发展阶段，称之为传质过程的非稳态阶段②初始条件：C i （x,0）=C i 0 开始电极前扩散粒子完全均匀分布在液相中。边界条件：C i （∞，t ）=C i 0，无穷远处不出现浓度极化。③另一边界条件：极化条件 7.溶液中有哪几种传质方式，产生这些传质过程的原因是什么？ 答：对流、扩散、电迁移。①对流：由于流体各部分之间存在浓度或温度差或者外部机械作用力下所引起；②扩散：由于某一组分存在浓度梯度，粒子由高浓度向低浓度转移；③电迁移：在外电场作用下，液相中带电粒子作定向移动。 8.稳态扩散和非稳态扩散的特点是什么，可以用什么定律来表示？ 答：①稳态扩散：扩散粒子的浓度只与距离有关，与时间无关。用Fick 第一定律 表示，J 表示扩散流量。②非稳态扩散：扩散粒子的浓度同时是距离和时间的函数。用Fick 第二定律 9.说明标准电极反应速度常数k S 和交换电流密度i 0的物理意义，并比较两者的区别。 答：①k S ：当电极电势为反应体系的标准平衡及反应粒子为单位浓度时，电极反应进行的速率（md/s ）。i 0：反应在平衡电势下的电流密度，即有i 0=i a =i k ②相同点：数值越大，表示该反应的可逆性越强。不同点：k S 与浓度无关，i 0与反应体系各种组分的浓度有关。 10.为什么有机物在电极上的可逆吸附总是发生在一定的电位区间内？ 答：越正的电势，有机物易被氧化；电势越负，易被还原，因此其可逆吸附发生在平衡电势附近值，即一定的电位区间内。 11.试说明锂离子电池的正极和负极材料是何物质？为什么其溶剂要用非水有机溶剂? 锂离子电池比一般的二次电池具有什么特点？ 答：①正极：主要是嵌锂化合物，包括三维层状的LiCoO 2,LiNiO 2,三维的TiO 2。负极：主要是碳素材料，如石墨、碳纤维。②锂遇水反应生成H 2，可能有爆炸的危险，所以要用非水有机溶剂。③ 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得微分电容Cd，请给出Cd得数学表达式。 答：①将理想极化电极极化至不同电势（Φ），同时测出相应得界面张力（σ值），表征Φ-6关系得曲线为“电毛细曲线”。②“零电荷电势”就是指σ-Φ曲线上最高点处dσ/dΦ=0即q=0（表面不带有剩余电荷）相应得电极电势，用Φ 0表示。③由lippman公式：q=-（dσ/dΦ)μ 1 , μ 2 ,、、、μ i ;及Cd=dq/dΦ得Cd=-d2σ/dΦ2 2、何谓电化学极化？产生极化得主要原因就是什么？试分析极化在电解工业（如氯碱工业）﹑电镀行业与电池工业得利弊。 答：①电化学极化就是指外电场作用下，由于电化学作用相对于电子运动得迟缓性改变了原有得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，而发生了电极电位得“电化学极化”）。 ②原因：电化学反应迟缓、浓差极化。③从能量角度来瞧，极化对电解就是不利得；超电势越大，外加电压越大，耗能大。极化在电镀工业中就是不利得，氢在阴极上析出就是不可避免得副反应，耗能大，但同时使阴极上无法析出得金属有了析出得可能。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就是不极化电极？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，饱与甘汞电极，Ag/Agcl电极，Hg/HgO/OH-电极。③考虑得因素：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、零电荷得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电毛细法与微分电容法。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得离子双电层现象；③不能将此电势瞧成相间电势得绝对零点，该电势也就是在一定参比电极下测得得，所以不能用于计算绝对电极电位。 5、为什么卤素离子在汞电极上吸附依F﹤Cl﹤I 得顺序而增强，特性吸附在电毛细曲线与微分电容曲线上有何表现？ 答：①卤素离子为表面活性物质，阴离子吸附主要发生在比零电荷电势更正得电势范围，由于F-、cl- 、I-离子半径依次增大，可极化度增大，吸附能力增强，所以在汞电极上，I->cl->F-、②特性吸附在两种曲线上得左半支曲线不同，零电荷 电势负移。 6、何谓非稳态扩散？其初始条件与一个边界条件就是什么？另一边界条件由极化条件决定。答：①非稳态扩散：在电化学反应开始阶段，由于反应粒子浓度变化幅度较小，液相传质不足，粒子被消耗，此时浓度极化处于发展阶段，称之为传质过程得非稳态阶段②初始条件：C i（x,0）=C i0 开始电极前扩散粒子完全均匀分布在液相中。边界条件：C i（∞，t）=C i0，无穷远处不出现浓度极化。③另一边界条件：极化条件 7、溶液中有哪几种传质方式，产生这些传质过程得原因就是什么？ 答：对流、扩散、电迁移。①对流：由于流体各部分之间存在浓度或温度差或者外部机械作用力下所引起；②扩散：由于某一组分存在浓度梯度，粒子由高浓度向低浓度转移；③电迁移：在外电场作用下，液相中带电粒子作定向移动。8、稳态扩散与非稳态扩散得特点就是什么，可以用什么定律来表示？ 答：①稳态扩散：扩散粒子得浓度只与距离有关，与时间无关。用Fick第一定律表示，J表示扩散流量。②非稳态扩散：扩散粒子得浓度同时就是距离与时间得函数。用Fick第二定律 9、说明标准电极反应速度常数k S与交换电流密度i0得物理意义，并比较两者得区别。 答：①k S：当电极电势为反应体系得标准平衡及反应粒子为单位浓度时，电极反应进行得速率（md/s）。i0：反应在平衡电势下得电流密度，即有i0=i a=i k②相同点：数值越大，表示该反应得可逆性越强。不同点：k S与浓度无关，i0与反应体系各种组分得浓度有关。 10、为什么有机物在电极上得可逆吸附总就是发生在一定得电位区间内？ 答：越正得电势，有机物易被氧化；电势越负，易被还原，因此其可逆吸附发生在平衡电势附近值，即一定得电位区间内。 11、试说明锂离子电池得正极与负极材料就是何物质？为什么其溶剂要用非水有机溶剂? 锂离子电池比一般得二次电池具有什么特点？ 答：①正极：主要就是嵌锂化合物，包括三维层状得LiCoO 2 ,LiNiO 2 ,三维得TiO 2 。负极：主要就是碳素材料，如石墨、碳纤维。②锂遇水反应生 成H 2 ，可能有爆炸得危险，所以要用非水有机溶 装置特点：化学能转化为电能。 ①、两个活泼性不同的电极； 形成条件：②、电解质溶液（一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应）； 原 ③、形成闭合回路（或在溶液中接触） 电 负极：用还原性较强的物质作负极，负极向外电路提供电子；发生氧化反应。 池 基本概念： 正极：用氧化性较强的物质正极，正极从外电路得到电子，发生还原反应。 原 电极反应方程式：电极反应、总反应。 理 氧化反应 还原反应 反应原理：Zn-2e -=Zn 2+ 2H ++2e -=2H 2↑ 1．下列变化中，属于原电池反应的是( ) A ．在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层 B ．镀锌铁表面有划损时，也能阻止铁被氧化 C ．红热的铁丝与水接触表面形成蓝黑色保护层 D ．铁与稀H 2SO 4反应时，加入少量CuSO 4溶液时，可使反应加速 2．100 mL 浓度为2 mol/L 的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的量，可采用的方法是( ) A ．加入适量的6 mol/L 的盐酸 B ．加入数滴氯化铜溶液 C ．加入适量的蒸馏水 D ．加入适量的氯化钠溶液 3．称取三份锌粉，分别盛于甲、乙、丙三支试管中，按下列要求另加物质后，塞上塞子，定时测定生成氢气的体积。甲加入50 mL pH ＝3的盐酸，乙加入50 mL pH ＝3的醋酸，丙加入50 mL pH ＝3的醋酸及少量胆矾粉末。若反应终了，生成氢气的体积一样多，且没有剩余的锌。请用“＞”“＝”或“＜”回答下列各题。 (1)开始时，反应速率的大小为__________。 (2)三支试管中参加反应的锌的质量为__________。 (3)反应终了，所需时间为__________。 (4)在反应过程中，乙、丙速率不同的理由是(简要说明)__________。 失e -,沿导线传递，有电流产生 《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 Red H2HCHO + 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 应用电化学在生活中的应用电化学是研究电和化学反应之间的相互作用。电化学技术成果与人类的生活和生产实际密切相关,如化学电池、腐蚀保护、表面精饰、金属精炼、电化学传感器等等，同时也应用于电解合成、环境治理、人造器官、生物电池、心脑电图、信息传递等方面。它的发展推动了世界科学的进步，促进了社会经济的发展，对解决人类社会面临的能源、交通、材料、环保、信息、生命等问题已经作出并正在作出巨大的贡献。应用电化学在生活中的应用有几个方面： 首先是金属的腐蚀防护。金属腐蚀在生活中十分常见，全世界每年因腐蚀而造成的金属损失相当于全世界金属产量的1/4以上，我国因腐蚀造成的经济损失达200亿以上。因此金属腐蚀防护研究具有很高的现实意义。由于绝大部分的金属腐蚀都是电化学腐蚀，因此，电化学方法在金属防护上有极大的应用。 金属的电化学腐蚀是指金属与非电解介质直接反应而造成的腐蚀。 能造成金属电化学腐蚀的原因有：金属与电解质溶液(潮湿空气，溶解有杂质或污染物的水，海水)接触；金属/电解质溶液界面可发生阳极氧化溶解过程；若存在相应的阴极还原反应，就构成了自发的原电池，持续放电而腐蚀。总之，金属之所以受到腐蚀，是由于在金属表面的区域之间存在着电极电势差，即存在着电化学不均匀而造成的，各种不均匀性加速腐蚀，又称为局部腐蚀。 常见的金属腐蚀的防护有：金属的化学钝化(强氧化剂作用，在表面形成一层致密的氧化物膜)；选配设计合金，改善钝化性能；阴极保护(牺牲阳极，与直流电源的负极相连使成为阴极)；阳极保护(与直流电源的正极相连，使处于f -pH 图的钝化区，阳极钝化)；镀层(耐腐蚀金属，油漆，搪瓷，塑料，橡胶等)；缓蚀剂。例如在介质中添加，无机盐类，氧化剂，有机物，减慢反应速度，加大极化，或者生成胶体粒子，生成难溶性沉淀，发生钝化，有机分子吸附，从而覆盖电极表面，妨碍反应进行，阻止或减缓金属腐蚀。 其次，是有机物的电解合成。医药品、农药、香料等精细化学品，采用电解合成，相对于传统的有机合成和发酵合成，有许多优势。有机电合成方法可以在温和的条件下，制取许多精细化学品。用电子代替高污染的氧化剂与还原剂，是一种对环境友好的洁净合成。且反应电流电压可调，反应易控制。它的优点主要有：可以免于使用有毒或危险的试剂，而且电子是最清洁的反应剂，在反应体系中除了原料和生成物外，通常不再含其他反应试剂，因此所得到的产物容易分离和提纯，产品纯度高，环境污染小；可以通过改变电极电势制备不同的有机产品，具有高度的选择性，副反应少；对于使用化学方法难以合成，或者热力学上非自发的反应也可以进行；电合成反应一般在常温常压下就可进行，与化学法相比，无需加热和加压设备；有些电化学反应体系，电反而可能成为化学品生产的副产物，从而减低电能的消耗；反应的装置具有通用性，同一电解合成槽可用于多种合成反应；可以通过调节超电势控制反应速率，甚至可以随时终止或启动反应；电能直接转换化学能效率高。 电解合成由于其易于控制、对环境污染小、可在常温常压下进行等优势，具有良好的应用前景。但由于有消耗大量电能、占用厂房面积大、电极制造困难、电极易受污染易被腐蚀等缺点，限制了其应用前景。现阶段，国内外电解合成精细化学品的研究极为活跃，研究成果众多。 此外，在其他应用和研发中也涉及到了电化学。例如：电解和电镀；金属电化学加工；金属的提炼，电溶解与电沉积，成型和表面性能加工，微建造；电极的 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 化学专题复习：电化学基础(完整版) ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： I F Z I I I F Z 高考化学专题复习：电化学基础 要点一 原电池、电解池、电镀池的比较 原电池 电解池 电镀池 定 义 将化学能转变成电能的装置 将电能转变成化学能的装置 应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置。一种特殊的电解池 装 置 举 例 形 成 条 件 ①活动性不同的两电极(连接) ②电解质溶液(电极插入其中 并与电极自发反应) ③形成闭合回路 ①两电极接直流电源 ②两电极插人电解质溶液 ③形成闭合回路 ①镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极 ②电镀液必须含有镀层金属的离子 电 极 名 称 负极：较活泼金属； 正极：较不活泼金属(或能导电的非金属等) 阳极：电源正极相连的电极 阴极：电源负极相连的电极 阳极：镀层金属； 阴极：镀件 电 子 流 向 负极正极 电源负极 阴极 电源正极 阳极 电源负极阴极 电源正极 阳极 电 极 反 应 负极（氧化反应）：金属原子失电子； 正极（还原反应）：溶液中的阳离子得电子 阳极（氧化反应）：溶液中的阴离子失电子，或金属电极本身失电子； 阴极（还原反应）：溶液中的阳离子得电子 阳极（氧化反应）：金属电极失电子； 阴极（还原反应）：电镀液中阳离子得电子 离 子流向 阳离子：负极→正极（溶液中） 阴离子：负极←正极（溶液中） 阳离子→阴极（溶液中） 阴离子→阳极（溶液中） 阳离子→阴极（溶液中） 阴离子→阳极（溶液中） 练习1、把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液 混合溶液的玻璃皿中（如图所示），经一段时间后， 观察到溶液变红的区域是（ ） A 、I 和III 附近 B 、I 和IV 附近 C 、II 和III 附近 D 、II 和IV 附近 中国海洋大学本科生课程大纲 课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修 一、课程介绍 1.课程描述： 电化学基础是在学习无机化学和物理化学的基础上开设的电化学入门课程，是材料化学专业的学科基础必修课程。主要介绍电化学材料科学的基本理论、基本概念等内容，为今后学习奠定基础。 2.设计思路： 尽管先修课程物理化学中有专门一章介绍电化学，但是随着电化学材料科学的快速发展，电化学技术在材料科学与工程领域中的应用越来越广泛。本课程着重介绍电化学的基本知识、基本原理和电化学技术应用。 3.课程与其他课程的关系 本课程的先修课程是物理化学。为后期更好的学习新能源材料概论、金属腐蚀与防护、功能高分子材料等专业课程，更好的开展毕业论文（设计）工作奠定基础。二、课程目标 本课程的目标是让学生在前期学习物理化学等课程的基础上，系统学习电化学的基本理论、基本原理等内容，并能够应用于后续其他专业课程的学习。了解、掌握电 - 1 - 化学材料科学研究所涉及的基本理论和基本原理以及电化学技术的应用。 三、学习要求 本课程要求学生（或小组）及时关注网络教学（包括移动客户端）的阅读资料、思考讨论题等，按照要求在课前完成相关的资料检索汇总及思考；在课堂上认真听讲，积极参与课堂讨论；课后积极参与小组活动并完成作业。 四、教学内容 五、参考教材与主要参考书 [1] (美)巴德等. 电化学方法原理和应用（第二版）. 化学工业出版社. 2005.5 [2] 高鹏等. 电化学基础教程. 化学工业出版社. 2013.9 [3] (德)哈曼等. 电化学. 化学工业出版社. 2010 六、成绩评定 （一）考核方式 A.闭卷考试：A.闭卷考试 B.开卷考试 C.论文 D.考查 E.其他（二）成绩综合评分体系： - 1 - 1、一个电化学体系通常有哪些相间电位？它们有哪些共性和区别？ 外电位差(金属的接触电位):直接接触两相之间的外电位差，ψα-ψβ，可以直接测量。 内电位差：直接接触或通过导体连接的两相之间的内电位差，φα-φβ ,不可测量的量 电化学位差：μiα= μiβ 2、为什么不能测出电极的绝对电位？我们平时所用的电极电位是怎么得到的？ 电极电位是两类导体界面所形成的相间电位。相间电位中的内电位是无法直接测量的。故无法直接测出电极的绝对电位。我们平时所用的电极电位都是相对电极电位。 3、什么是盐桥？为什么能消除液接电位？能完全消除吗？ 盐桥是指能将电池中的两种不同的电解液隔开的中间溶液。原因：该溶液的浓度要很高而且所含正负离子的迁移数应比较接近。安装盐桥后在两个界面上行成的液接电位比原来的数值小的多，同时两个界面上的液接电位方向正好相反，因此数值更小。但盐桥不能消除液接电位。 4、理想极化电极和不极化电极的区别？ 区别：所谓理想极化电极就是在一定条件下电极上不发生电极反应的电极。如果电极反应速度很大．以致于去极化与极化作用接近于平衡，有电流通过时电极电位几乎不变化，即电极不出现极化现象. 5、什么是特性吸附？哪些类型的物质具有特性吸附的能力？ 特性吸附是双电层吸附中除静电吸附以外的吸附。表面活性物质具有特性吸附能力。 6、什么是零电荷电位？为什么说它不是电极绝对电位的零点？ 零电荷电位：电极表面不带有剩余电荷时的电极电位。因为任何一相表面层中某些离子的特性吸附，偶极分子的走向排列，金属相表面层中的原子极化等因素都可以引起表面电势。因此不能将零电荷电势看成电极绝对电位的零点。 7、电极界面附近液层中存在哪三种传质方式？ ①电迁移②对流③扩散 8、对于一个稳定电极过程，如何判断它是否受扩散步骤控制？ 通过浓差极化方程式及其极化曲线等特征可以正确判断电极过程是否由扩散步骤控制。 9、什么是极化现象？电极产生极化的原因是什么？极化由哪些类型？ 极化现象：有电流通过电极时电极电位偏离平衡电位的现象叫做电极的极化。 原因：电极极化现象是极化与去极化两种矛盾作用的综合结果，其实质是电极反应速度跟不上电子运动速度而造成的电荷在界面的积累，即产生电极极化现象的内在原因正是电子运动速度与电极反应速度之间的矛盾。类型：极化有电化学极化和浓差极化。 10、比较电解池和原电池的极化图，并解释两者不同的原因？ 从电解池的极化曲线图可见随着电流的增大，电解池两电极之间的电位差增大，这说明了增加电解电流．就要增大外加电压，即消耗更多的电能。 从原电池的极化曲线看，因为阳极的电位比阴极的电位负，所以阳极极化曲线在阴极极化曲线的右边。原电池两电极之间的电位差随着电流的增大而减少，此电位差就是原电池的输出电压；这说明了放电电流越大，原电池能做的电功越小。 11、电化学反应的基本动力学参数有哪些？说明它们的物理意义？ 通常认为传递系数(α和β)、交换电流密度( j0 )和电极反应速度常数(K)为基本的动力学参数。①传递系数(α和β) 即表示电极电位对还原反应活化能和氧化反应活化能影响的程度，又称为对称系数；②交换电流密度( j0 ) 交换电流密度就是在平衡电位下,正逆两个方向粒子交换的速度.简称交换电流；③电极反应速度常数(K)可定义为电极电位为标准电极电位和反应粒子浓度为单位浓度时电极反应的进行速度 12、阳极上阴离子的放电顺序，阴极上阳离子的放电顺序？ 阳极：F->Cl->Br->I->S2->P3- 其电极电位越低，越先放电阴极：Au>Pt>Ag>Hg>Cu>Fe3+>Zn>Al3+电极电位越高越先放电 13、离子共析出与共沉淀原理？ 共沉淀：当一种沉淀从溶液中析出时，溶液的某些其他组分在该条件下本来是可溶的，但它们却被沉淀带下来而混杂于沉淀之中，这种现象称为。共析出：是指溶液中某些组分析出沉淀之后，另一种本来析出沉淀的组分在该沉淀表面上析出的现象。 14、电池充放电过程中电压的变化由哪些原因引起，如何减少电池端电压的变化，减小的实际意义？ 1）电池的欧姆内阻（2）电化学极化（3）浓差极化 ①阳极过电位，阴极过电位和电池内的欧姆电压降。 ②减少它们的电压降。阳极过电位和阴极过电位的大小与电极材料﹑结构有关，因而要选择合适的电极材料。减少电极间的间距可减少溶液电阻的电压降。增大隔膜的通透率，减少电阻。有气体产生时，增大压强可提 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。 电化学基础原理及应用 电化学是研究化学能与电能相互转化的装置、过程和效率的科学，它的应用十分广泛，在分析、合成等领域应用很广，由此形成的工业也很多，如电解、电镀、电冶金、电池制造等。因此本课题有利于学生了解电化学反应所遵循的规律，知道电化学知识在生产、生活和科学研究中的作用。同时，通过设计一些有趣的实验和科学探究活动，可以激发和培养学生探索化学反应原理的兴趣，树立学习和研究化学的志向。 电化学是高考命题的热点之一。电化学中的电路、电量等与物理学联系紧密，既可以综合学科内知识，又可以与生产、生活、新科技、新技术等相联系，是不容忽视的知识点。预计在今后的高考中，对该部分内容的考查仍会保持目前东风热度。在题型上应以传统题型为主，其中原电池的工作原理、电解产物的判断与相关计算、电极反应式及电池反应方程式的书写、离子的转移方向、溶液pH的变化仍会是高考的热点。 本课题共包括原电池、化学电源、电解池、金属的电化学腐蚀与防护四部分内容。 计划课时安排： 原电池2课时 化学电源2课时 电解池2课时 金属的电化学腐蚀与防护2课时 电化学原理综合应用2课时 Zn 专题一 原电池 【课标要求】 体验化学能与电能相互转化的探究过程,认识原电池，掌握原电池的 工作原理。 【学习重点】 1.初步认识原电池概念、原理、组成及应用； 2. 了解原电池的工作原理，探究组成原电池的条件，会写电极反应 式和电池反应方程式 【学习难点】 通过对原电池实验的研究，从电子转移角度理解化学能向电能转化 的本质，以及这种转化的综合利用价值。 再现历史：1799年意大利物理学家——伏打 如右图所示，组成的原电池： 问题：①. 锌片和铜片分别插入稀硫酸中有什么现象发生？ ②. 锌片和铜片连接在一起插入稀硫酸，现象又怎样？ ③. 锌片的质量有无变化？溶液中C(H +)如何变化？ ④. 锌片和铜片上变化的反应式怎样书写？ ⑤. 电子流向如何？ 〖思考与交流〗 当电解质溶液为CuSO 4溶液时： Zn 电极是____极，其 电极反应为____________ _，该反应是________反应；Cu 电极是____ 电化学在实际中的应用 王斌 0809401046 摘要：本文介绍了电化学在物理化学中的地位，在实际中的应用。 关键词：电化学氰化金钾 物理化学是大学里很重要的一门课，对于想考化学方向研究生的人来说，物理化学尤为重要。它的研究对象涵盖范围广阔，是一门基础课程，几乎每个学校化学方向的考研都要考物理化学，学好物理化学这门课是考研的必要条件。电化学是物理化学的一个重要组成部分，它不仅与无机化学、有机化学、分析化学和化学工程等学科相关，还渗透到环境科学、能源科学、生物学和金属工业等领域。在物理化学的众多分支中，电化学是唯一以大工业为基础的学科。 它的应用分为以下几个方面：1 电解工业，其中的氯碱工业是仅次于合成氨和硫酸的无机物基础工业、耐纶66的中间单体己二腈是通过电解合成的；铝、钠等轻金属的冶炼，铜、锌等的精炼也都用的是电解法；2 机械工业要用电镀、电抛光、电泳涂漆等来完成部件的表面精整；3 环境保护可用电渗析的方法除去氰离子、铬离子等污染物；4化学电源；5金属的防腐蚀问题，大部分金属腐蚀是电化学腐蚀问题；6许多生命现象如肌肉运动、神经的信息传递都涉及到电化学机理；7应用电化学原理发展起来的各种电化学分析法已成为实验室和工业监控的不可缺少的手段。我想谈谈电化学合成方面的应用，同时也借此加深对电化学的理解。 何谓电化学？电化学就是主要研究电能和化学能之间互相转化以及转化过程中相关规律的科学。我们物理化学书上涉及到的电化学知识，有三个方面，分别是：电解质溶液；可逆电池的电动势及其应用；电解与极化作用。这三个方面总结起来看，就是介绍的电解池与原电池的各个部分。电解质溶液研究的是这两个池的导电介质，可逆电池的电动势及其应用研究的是电池的电动势，电解与极化作用谈论的是电极极化作用和电解池的电解。可见电池是贯穿电化学始终的关键概念。 电化学的应用实际就是利用电化学反应进行电化学合成。如何使本来不能自发进行的反应能够进行下去呢？较便捷的方法就是给反应体系通电，这就是电化学反应。利用电化学反应进行合成的方法即为电化学合成法。电化学合成本质上是电解。要想将电能输入反应体系，使不能自发进行的反应能够进行，就必须利用电化学的反应器—电解池或者简称电池。应用电化学 简单题附答案
应用电化学简单题附答案
电化学基础知识点总结
《应用电化学》复习思考题参考答案
浅谈应用电化学与生活中的化学
应用电化学答案分析解析
化学专题复习：电化学基础(完整版)
电化学基础-王玮
应用电化学
应用电化学部分习题答案(供参考)
电化学基础原理及应用
(完整word版)电化学在实际中的应用