应用电化学答案分析解析

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。显然这种模型是过于简单了，只有在电解液很浓及q值较大时才能这样近似处理

（2）Gouy-Chapman“分散双电层”模型（1913）

这一模型考虑了界面溶液一侧荷电粒子热运动的影响，认为溶液中的剩余电荷不可能紧密地排列在界面上而应按照势能场中粒子的分布规律统计分布在邻近界面的液层中，形成电荷“分散层”；并假设离子电荷为没有几何尺寸的理想点电荷，可以（但不一定）无限靠近电极表面。

该模型比“平板电容器”模型有了发展，能较满意地解释稀溶液中Φ0附近出现的电容极小值。主要问题来自于离子电荷并非理想点电荷。

（3）Stern双电层模型（1924年）

这是在上述“分散双电层”模型的基础上发展起来的，同时又吸取了初期“紧密双电层”模型的合理部分。根据这一模型，双电层可以同时具有紧密性和分散性。

（4）其它模型（1950年之后）

在以上模型的基础上，不少学者提出了多种更为精细的模型，但仍然难以完满解释已有的全部实验事实。

五，电极过程的主要特征

（1）一般电极过程的基本步骤串联进行，当整个电极过程达到稳态时，各个基本步骤的净反应速度相等。

（2）整个电极过程的速度受速度最慢（活化能最大）的基本步骤控制，该步骤称为“控制步骤”。

（3）“分区进行”——即氧化、还原反应可以分别在阳极和阴极进行，反应中涉及的电子通过电极或外电路传递。

（4）“电极/溶液”界面附近的条件（电场、传质）对电极过程的影响。在“电极/溶液”界面上我们有可能在一定范围内随意的控制反应表面的“催化活性”与反应条件。所以说电极过程是一种很特殊的异相催化反应过程。

六,电催化与常规化学催化反应的区别

反应时，在反应界面上电子的传递过程存在本质差别。

常规化学催化：

(1)反应物和催化剂之间的电子传递是在限定区域内进行的，既不能从外电路中

输入电子，也不从反应体系中导出电子。

(2)电子的转移无法从外部加以控制。

电催化：

(3)利用外部回路控制过电势，使反应速度容易控制。

(4)改变电极电势，可以控制氧化或还原反应的方向。

(5)输入的电流可以用来作为反应速度的依据。

(6)反应前后的自由能变化幅度大。

七，影响电催化剂的因素

1.电催化剂的性能具备的特点：（1）催化剂有一定的电子导电性。（2）高的

催化活性。（3）催化剂的电化学稳定性

2.电催化剂的结构和组成

3.电催化剂的氧化－还原电势

4.电催化剂的载体对电催化活性的影响

5.电催化剂的表面微观结构和状态、溶液中的化学环境

八，图示说明氧气与电极表面的作用方式的还原机理

1，氧分子在电极相表面吸附的方式：侧基式（Griffiths）端基式(Pauling) 桥式

2，侧基式吸附（4电子反应模式）

3.桥式吸附（4电子反应模式）

4.端基式吸附（两电子反应模式）

九．说明甲醇在Pt电极上的氧化机理

甲醇在铂电极上发生吸附，然后脱氢同时发生解离吸附反应，生成一系列表面

吸附物种(CH X OH)ad(X=0~3)

Pt+CH3OH→Pt-(CH3OH)ad⑴

Pt+Pt-(CH3OH)ad→Pt-(CH2OH)ad +Pt-H ad⑵

Pt+Pt-(CH2OH)ad→Pt-(CHOH)ad+Pt-H ad⑶

Pt+Pt-(CHOH)ad→Pt-(COH)ad+Pt-H ad⑷

Pt+Pt-(COH)ad→Pt-(CO)ad+Pt-H ad⑸

Pt-H ad→Pt + H+ + e （6）10.燃料电池的工作原理和特点

（1）工作原理