应用化学电化学原理 教学大纲---

《电化学原理》课程教学大纲
课程代码：080331038
课程英文名称： Principle of Electrochemistry
课程总学时：48 讲课：48 实验：0 上机：0
适用专业：应用化学专业
大纲编写（修订）时间：2017.7
一、大纲使用说明
（一）课程的地位及教学目标
本课程是应用化学专业的专业基础必修课，为学生学习专业课和从事本专业的科研，生产工作打下必备的理论基础，它是培养应用化学类工程技术人才整体知识结构及能力结构的重要组成部分。

本课程重点介绍电化学的基本概念、基本规律和水溶液电化学的基本原理，讲授的内容包括电化学热力学、电极/溶液界面的结构与性质、电极过程概述、液相传质步骤动力学、电子转移步骤动力学、气体电极过程。

教学目标是通过本课程的学习，使学生掌握水溶液电化学的基本概念和基本规律，能正确、熟练地进行电化学计算，有运用基本理论分析和解决金属腐蚀与防护过程中的电化学问题的能力和了解基本的电化学实验原理。

着重培养学生的理论基础和自然科学素养。

（二）知识、能力及技能方面的基本要求
通过课堂教学，课后作业，要求学生准确掌握电化学的基本概念及电化学反应的基本规律，较熟练地进行电化学计算，具有能运用所学理论分析、解决电化学腐蚀与防护技术问题的初步能力。

（三）实施说明
以培养学生的专业基础理论为目标。

在教学中可以使用多媒体教学手段。

对于难点内容，在讲授过程中可适当设置部分章节的自学讨论课。

讲授过程中多吸收新的理论和研究成果，科学合理地处理教材内容。

（四）对先修课的要求
高等数学、无机化学、物理化学
（五）对习题课、实验环节的要求
本课程全部为理论教学内容。

可设置1-2次习题课，集中讲解。

（六）课程考核方式
1．考核方式：考试
2．考核目标：在考核学生对电化学基本知识、基本原理和方法的基础上，重点考核学生的理解能力、分析能力和计算能力。

3．成绩构成：本课程的总成绩主要由两部分组成：平时成绩（包括作业情况、出勤情况等）占20%，期末考试成绩占80%。

平时成绩由任课教师视具体情况按百分制给出。

（七）参考书目
《电化学原理》，李荻主编，北京航天航空大学出版社，2008年（第三版）
《电极过程动力学导论》，查全性主编，科学出版社，2002年（第三版）
《电化学教程》，郭鹤桐主编，天津大学出版社，2000年版
《电化学测试技术》，刘永辉编著，北京航空航天大学出版社，1987年版
《电化学方法：原理和应用》，A.J.Bard 主编，邵元华译，化学工业出版社出版，2005年版
《腐蚀电化学研究方法》，宋诗哲编著，化学工业出版社出版，1988年版
二、中文摘要
电化学原理是应用化学专业学生必修的一门理论性很强的主干专业基础课。

课程通过电化学基础理论值系统讲述，使学生掌握电化学的基本知识、基本原理以及基本方法。

课程主要内容包括电化学热力学、电极溶液界面的结构与性质、电极过程动力学等。

本课程为学生进行后续专业课的学习、相关课程设计实验、毕业论文以及将来的工作、研究提供专业知识基础。

三、课程学时分配表
四、教学内容及基本要求
第1部分绪论
总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0
第1.1部分电化学科学的概述（讲课2学时）
具体内容：
1）电化学科学的研究对象
2）电化学在实际生活中的应用
3）电化学科学的发展简史和发展趋势
具体内容：
1）两类导体、三种导电回路、阴阳极、电化学反应、电极反应等
2）应用和发展简史
重点：两类导体、三种导电回路、阴阳极、电化学反应、电极反应等概念难点：两类导体、三种导电回路、阴阳极、电化学反应、电极反应等概念。

第2部分电化学热力学
总学时(单位：学时):6 讲课:6 实验:0 上机:0
第2.1部分相间电位、电极电位与电化学体系（讲课2学时）
具体内容：
1）相间电位概念及其形成原因，主要类型
2）绝对电位与相对电位，氢标电位及其符号规定
3）常用参比电极
4）自发电池、电解池、腐蚀电池的特点
5）原电池电动势的热力学计算及实验测定原理
6）浓差电池概念、特点及其电动势
重点：相间电位概念及其形成原因、绝对电位与相对电位、
难点：相间电位概念及其形成原因及电动势的计算
第2.2部分平衡电极电位与不可逆电极（讲课4学时）
具体内容：
1）电池和电极的可逆性
2）可逆电极分类及其电极电位计算
3）标准电化序及其应用
4）电极电位的测量原理
5）如何判断电极是否可逆
6）可逆电池热力学
重点：电极电位的测量与计算
难点：可逆电池热力学、标准电化序
第3部分电极溶液界面的结构与性质
总学时(单位：学时):8 讲课:8 实验:0 上机:0
第3.1部分电毛细现象（讲课2学时）
具体内容：
1）理想极化电极，电极体系的等效电路
2）电毛细曲线分析及其应用
重点：理想极化电极，电毛细曲线分析及其应用
难点：电毛细曲线分析及其应用
第3.2部分双电层的微分电容与双电层结构（讲课2学时）
具体内容：
1）双电层结构模型的发展过程
2）斯特恩双电层模型及其数学表达式，紧密层结构
3）微分电容概念及测量原理
4）微分电容曲线分析及其应用
重点：微分电容曲线分析及其应用，双电层结构。

难点：微分电容曲线、双电层结构的分析及应用
第3.3部分零电荷电位（讲课2学时）
具体内容：
1）零点荷电位概念
2）零标电位
3）零点荷电位的应用
重点：零点荷电位概念
难点：零点荷电位的应用
第3.4部分电极、溶液界面的吸附现象（讲课2学时）
具体内容：
1）特性吸附概念
2）无机离子吸附特点及其对双电层结构与性质的影响
3）有机分子吸附特点及其对双电层结构与性质的影响
4）氢原子与氧原子吸附的规律
重点：
无机离子、有机分子吸附对双电层结构与性质，特别是对电毛细曲线和微分电容曲线的影响
难点：
1）无机离子吸附对双电层结构与性质的影响
2）有机分子吸附对双电层结构与性质的影响
第4部分电极过程概述
总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0
第4.1部分电极的极化现象；原电池和电解池的极化图（讲课2学时）
具体内容：
1）电极极化概念
2）极化曲线测量原理
3）过电位与极化度
4）电池的极化图
重点：电极极化、电池的极化图
难点：电池的极化图
第4.2部分电极过程的基本历程和速度控制步骤；电极过程的特性（讲课2学时）
具体内容：
1）电极过程的基本历程
2）速度控制步骤
3）极化的分类
重点：电极过程的基本历程和速度控制步骤
难点：电极过程的基本历程、电极过程的特征
第5部分液相传质步骤动力学
总学时(单位：学时):12 讲课:12 实验:0 上机:0
第5.1部分液相传质的三种方式（讲课2学时）
具体内容：液相传质的三种方式——扩散、对流、电迁移
重点：稳态与非稳态扩散
难点：稳态与非稳态扩散差别
第5.2部分稳态扩散过程（讲课2学时）
具体内容：
1）理想情况下的稳态扩散过程
2）对流扩散理论
3）旋转园盘电极
4）电迁移对稳态扩散的影响
重点：理想情况下的稳态扩散过程
难点：理想情况下的稳态扩散过程动力学规律
第5.3部分浓差极化的规律和浓差极化的判别方法（讲课4学时）
具体内容：稳态浓差极化方程和极化曲线
重点：稳态浓差极化方程和极化曲线
难点：稳态浓差极化方程和极化曲线
第5.4部分非稳态扩散过程（讲课2学时）
具体内容：非稳态扩散过程
重点：非稳态扩散过程
难点：非稳态扩散过程
第5.5部分滴汞电极的扩散电流（讲课2学时）
具体内容：滴汞电极的基本性质、扩散极谱电流
重点：滴汞电极的基本性质、扩散极谱电流
难点：滴汞电极扩散极谱电流
第6部分电子转移步骤动力学
总学时(单位：学时):12 讲课:12 实验:0 上机:0
第6.1部分电极电位对电子转移步骤反应速度的影响（讲课2学时）
具体内容：电极电位对电子转移步骤活化能、反应速度的影响
重点：电极电位对电子转移步骤活化能、反应速度的影响
难点：电极电位对电子转移步骤活化能、反应速度的影响
第6.2部分电子转移步骤的基本动力学参数（讲课2学时）
具体内容：电子转移步骤的基本动力学参数（反应传递系数、交换电流密度、反应速度常数）重点：交换电流密度，电极反应可逆性
难点：交换电流密度
第6.3部分稳态电化学极化规律（讲课2学时）
具体内容：稳态电化学极化方程（巴-伏方程、塔菲尔关系、线性极化关系）和极化曲线重点：稳态电化学极化方程和极化曲线
难点：稳态电化学极化方程
第6.4部分多电子的电极反应（讲课2学时）
具体内容：多电子的电极反应
重点：多电子的电极反应规律
难点：多电子的电极反应动力学方程
第6.5部分双电层结构对电化学反应速度的影响（Ψ1效应）（讲课2学时）
具体内容：双电层结构对电化学反应速度的影响（Ψ1效应）
重点：双电层结构对电化学反应速度的影响（Ψ1效应）
难点：双电层结构对电化学反应速度的影响分析
第6.6部分电化学极化与浓差极化共存时的动力学规律；（讲课2学时）
具体内容：电化学极化与浓差极化共存时的动力学规律
重点：电化学极化与浓差极化共存时的动力学规律
难点：电化学极化与浓差极化共存时的动力学规律分析
第7部分气体电极过程
总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0
第7.1部分研究氢电极过程的重要意义、氢电极的阴极过程（讲课2学时）
具体内容：
1）研究氢电极过程的重要意义
2）氢电极的阴极过程
重点：氢电极阴极过程
难点：氢电极阴极过程
第7.2部分氧电极的阳极过程、氧的阳极析出反应、氧的阴极还原过程（讲课2学时）具体内容：
1）氧电极的阳极过程
2）氧的阳极析出反应
3）氧的阴极还原过程
重点：氧电极的阴极过程
难点：氧的阳极析出反应。