电化学原理

电化学原理与方法预习思考题

第一章 绪论

1.你认为电化学体系与其它电子导体构成的电路体系的根本区别是什么？

2.简述电极反应的基本历程。

3.三电极体系指的是什么？三电极体系中有那些回路, 在每个回路中是否有电流

流过？

4.电化学反应与普通氧化还原反应的区别是什么？

5.电化学测量过程中一般采用三电极体系，为什么？

6.为什么电流或电流密度可以表示电化学反应的速度？

第二章 电极-溶液界面结构

1.出现相间电势的可能原因有哪些？举例说明？

2.解释概念：内电为、外电位、表面电势、电化学势、零电荷电势、

3.金属/溶液相间平衡电势是如何建立的，以Zn|ZnSO4(α =1,水溶液)为例说明。

4.阐明电极|溶液界面双电层电容与紧密层和分散层电容的关系？

5.理想极化电极和理想不极化电极。

6.金属电极中电子在各能级上是如何分布的？

第三章 传质过程动力学

1.液相传质过程有哪些，写出它们的作用范围？

2.液相传质过程有无电子转移？当该步骤成为电极过程的控速步骤时，该步骤的

速度如何表示？为什么？

3.当液相传质步骤成为电极过程的控速步骤时，能否应用能斯特方程？如果能应

注意什么？为什么？

4.什么是稳态和非稳态？造成稳态和非稳态的原因是什么？

5.列出理想情况下和实际情况下的稳态扩散过程的电流表达式。

6.解释概念：扩散层的有效厚度

7.按以下情况列出电化学反应O＋ne|R在液相传质为控制步骤下的稳态I∼ϕ曲

线：反应生成独立相、反应产物可溶、开始反应前O与R均存在且可溶。

8.已知一个电化学反应，如何通过实验证明其是扩散控制过程？

9.液相传质过程为控制步骤时，用恒电位阶跃的暂态动力学关系说明单纯扩散过

程能否建立稳态传质过程。

10.解释液相传质过程为控制步骤时，恒电流阶跃暂态过程中“过渡时间”的概念

及物理意义。

11.对于电化学反应O＋ne|R，列出静止液层中平面电极上电位阶跃时的暂态电

流表达式。

第四章 电化学步骤的动力学

1.当一个电子传递反应的交换电流密度较大时，线性电位扫描为什么会出现电流

峰？在峰电流是否对应与稳态扩散过程中的极限扩散电流？

2.电极过程中的电子传递控制和扩散控制

3.解释概念：极化、过电位、交换电流密度

4.外电流密度(I)与过电位之间(η)的线性关系和半对数关系各在什么条件下出

现？这是否意味着电化学极化有两种截然不同的动力学特征？

5.电极电势以哪两种不同的方式影响电化学反应速度的速度？阐述在上述两种

方式中电极电势如何影响电化学反应的速度？

6.从理论上推导出Tafel关系。

7.在不同的平衡电位下，交换电流密度是否相同？为什么？

8.对于电子传递步骤控制的电极过程，如何确定电极反应的基本动力学参数？

9.为什么说决定电化学极化程度的主要因素是净电流密度与交换电流密度的相

对大小？

10.从所学的电化学动力学方程推导出平衡时电极电势的能斯特方程。

11.当电化学极化和浓差极化共存时，利用I，i°和I d分析造成过电位的主要原因。

12.当电化学极化和浓差极化共存时，如何利用暂态恒电位阶跃法确定电极反应(电

子传递步骤)的基本动力学参数？

第五章 电子传递步骤的机理

1.什么是电化学反应中的外球电子迁移反应和内球电子迁移反应？

2.怎样理解Frank-Condon原理？

3.均相氧化还原反应活化能的物理实质是什么？

4.电化学反应中电极电势如何影响电子迁移步骤的活化能？什么是重组（改组）

能？

5.反应自由能变化图说明电极电势偏离平衡位置向正或负方向移动时，电化学反

应R+ ne → P的活化自由能如何变化，反应速率如何变化？

6.溶液中氧化还原对上的电子在各能级上是如何分布的？

7.结合金属电极上和溶液中氧化还原对上的电子分布模型分析平衡电位下和电

化学极化条件下的电子迁移过程及速度。（画出平衡电势、阴极极化和阳极极

化条件下的能级匹配图，并根据该图进行说明）

8.画出金属电极体系处于平衡、阴极极化和阳极极化时的电子能级匹配图，并根

据电极－溶液中电子能级的匹配图说明为什么电极电位向负方向移动有利于

还原反应，而电极电势向正方向移动有利于氧化反应。假定溶液中氧化态和还

原态物质的浓度相等。

第六章 电化学表征技术

1.什么是恒电位阶跃法、恒电流阶跃法、动电位扫描法，上述方法中的暂、稳态

（如果存在）的判断。

2.在理想不极化电极上如何利用CV法获得电极/溶液双电层电容，为什么？

3.交流阻抗谱中的等效电路

4.掌握基本电路元件组合、实际电化学体系的阻抗平面图。了解阻抗平面图中给

出的信息。

5.（1）给出考虑溶液电阻后的理想极化电极和纯电化学极化电极的等效电路；

（2）绘出它们的复平面阻抗谱，并说明对于纯电化学极化电极如何从阻抗谱

中确定溶液电阻R s、反应电阻R r和双电层电容C dl。

6.用电化学阻抗谱研究电极反应时，（1）什么原因使复平面阻抗图出现如下情

况？（2）利用图（b）可以得到电极过程的哪些信息？

第七章 复杂电极过程

1.在简单两电子反应中，如何利用表观传递系数帮助判断哪个单电子步骤为控速

步骤？

2.如何理解简单两电子反应中交换电流密度相对较大的单电子步骤的热力学平

衡基本上未受到破坏？

3.表面转化步骤如何分类？

4.解释概念：均相表面转化步骤、异相表面转化步骤、CE反应、EC反应、EC

催化反应。

5.CE反应I－ϕ曲线有三种情况，阐明为什么会出现上述三种情况。

6.CE反应的动力学特征与哪一过程的动力学特征相同？

7.画出EC反应的极化曲线。

8.EC反应中，如何通过循环伏安法判断R*B R过程是否可逆？

9.画出EC催化反应的极化曲线，通过化学反应速度的快慢分析其对极化曲线的

影响。

10.什么是EC催化反应，举例说明。

11.EC催化反应的稳态极化曲线有几种情况，为什么会出现这些情况？

12.已知一个电极过程的控制步骤是均相表面转化步骤，如何确定该表面转化步骤

是CE过程还是EC过程，说明原因。

13.异相前置表面转化步骤的极化曲线公式是如何获得的？

14.异相随后表面转化步骤的极化曲线公式是如何获得的？

第八章 半导体电化学与光电化学

1.解释概念：本征半导体、n-型半导体、p-型半导体、半导体电极的平带电势、光

电压、光电流的量子效率。

2.固体的能带是如何形成的？如何根据能带模型区别固体的导电性？

3.半导体电极和溶液接触时形成空间电荷层，半导体电极的空间电荷层有几种类

型？

4.n-型半导体和p-型半导体电极与溶液接触时，其耗尽层是如何形成的？用半导

体电极/溶液界面能级图表示。光照后能带又发生怎样的变化？