冶金电化学习题.doc

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=(©Zn—©Cu)+(©S—©Zn)+(©Cu_©Zn)二Azn©s+As©Cu+Acu©Zn这样本欲测量电极电位Azn©S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-H0体系电位-pH图中各区域可能发生的电极反应2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°C时氯化银电极Ag|AgCl（S）,KCl（0.5mol/L）的平衡电位已知：对于AgeoAg,（po=0.799；氯化银的溶度积K=1.7xs1o-1o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^…=0.337,^o=0.763，求25C时，电池Zn*Cu2/CuZn2/Zn|Zn2+（a=0.1）||Cu2+（a=0.01）|Cu的电动势和反应平衡常数12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：q=-（空）dEu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，女口：水化能较小的离子如T1+,多元醇、苯胺及其衍生物7：画出Ag/AgNO3(0.002mol/Kg)电极在零电荷电位(©0=-0.7V)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8：简述三种双电层结构模型的优缺点？答：HelmholtzModel：电极/溶液界面两侧剩余电荷都紧密排列在界面两侧，形成类似于荷电平板电容器的紧密双电层结构—双电层厚度X（离子半径）该模型适用于浓溶液中，特别是电位差较大时用该模H型计算出的电容值能较好的符合实验结果缺点是：只考虑静电作用没有考虑电解质浓度的影响；忽略了第一层外物质（吸附物质）和电极之间的相互作用稀溶液计算结果与实验偏差较大Gouy—ChapmanModel：优点：1）、较好地解释微分电容最小值的出现；2）、解释电容随电极电位的变化。

缺点：把离子作为点电荷，没有体积，可无限制靠近电极（即忽略紧密层），导致Cd无限大无法解释浓溶液和偏离零电荷电位时的情况,尤其是解释不了微分电容曲线“平台区”的出现还无法解释离子的特殊吸附性SternModel：优点：1）、较好地反映界面结构真实情况,对分散层讨论较深入2）、对C〜©做出较完美解释，且与实测值接近；3）、模型包含Helmholtzd紧密层，可同样解释〜e曲线缺点：目前的模型不能解释：零电荷电位处，电容不为0第三章：电极过程动力学1.比较电解池和原电池的极化图，并解释两者不同的原因？答：极化图如下：解释：原电池与电解池的计划规律比较原电池电解池阴极(+)f负移阳极一正移阳极(-)f正移阴极f负移E〉VE

3. 简述电极过程的基本历程和特点又是个PPT上没有的）答：基本历程：1）、反应粒子（离子、分子等）向电极表面附近液层迁移，称为液相传质步骤2）、反应粒子在电极表面或电极表面附近液层中进行电化学反应前的某种没有电子参与，反应速度与电极电位无关的过程，这一过程称为前置转化；3）、反应粒子在电极/溶液界面上得到或失去电子，生成还原反应或氧化反应的产物，这一过程称为电子转移步骤；4）、反应产物在电极表面或表面附近液层中进行电化学反应后的转化过程，如产物自电极表面脱附等，这一过程称为随后转化；5）、反应产物生成新相，如生成气体等称为新相生成步骤电极过程的特点：1）、电极过程服从一般异相催化反应的动力学规律；2）、界面电场对电极过程进行速度有重大影响；3）、电极过程是一个多步骤的连续进行的复杂过程4. 简述测量极化曲线的基本原理答：实验测得过电位随电流密度变化的关系曲线就叫做极化曲线由于过电位是电极反应的动力，动力越大，反应越快，而反应速度可以通过电流密度来表示，所以，过电位和电流密度之间有一定的依赖关系，可通过实验测得作用：从极化曲线上可求得任一电流密度下的过电位或极化值；了解整个电极过程中电极电位变化的趋势；比较不同电极过程的极化规律5. 什么是电极的极化，其产生的原因是什么？答：把电流通过电极时，使电极电位偏离电极电位的现象叫做极化。

产生原因：电流通过电极时，会产生一对矛盾作用，电子的流动在电极表面积累电荷，使在电极电位偏离平衡电位，即极化作用；还有电子会参与化学反应吸收电子，使电极电位恢复平衡，即去极化电流流过电极由于电子的流动速度极快，电荷就会积累在电极表面，使电极电位偏离平衡电极电位而起极化的作用6. 实验测得铁在溶液A和溶液B中的两条阳极极化曲线，其实验数据如下表所示请根据实验数据绘出极化曲线，并判断铁在哪个溶液中更容易腐蚀溶解？为什么？假定阳极反应只有Fe-Fe2++2e—种"(A/cn?)甲（在溶液百中）/V强在溶液B中#V0-0*400-0.4600.1-0.380-0,4500.2-0.365-0,4400.4-0.330-0.4200.8-(L270-0.380LO；-0.240一0.360在B溶液中的极化曲线电流密度位由以上两条阳极极化曲线知：在A溶液中的极化度（即斜率）是大于B溶液中的极化度的，故在B溶液中更易进行反应，即在B溶液中铁更易受腐蚀原因：极化度表示了某一电流密度下电极极化程度变化的趋势，因而反映了电极过程进行的难易程度：极化度越大，电极极化的倾向越大，电极反应速度的微小变化也会引起电极电位的明显变化；或者说，电极电位显著变化时，反应速度却变化很小，这表明电极过程不容易进行，受到的阻力比较大。

7. 实现稳态扩散过程的条件是什么？实际稳态扩散过程和理想稳态扩散过程的区别是什么？答：一定强度的对流的存在，是实现稳态扩散的必要条件区别：1）、在理想条件下，认为地将扩散区与对流区分开了；真实的电化学体系中，扩散区与对流区是互相重叠、没有明确界限的；2）、真实体系的稳态扩散中，由于对流作用于扩散作用的重叠，只能根据一定的理论来近似地求得扩散层的有效厚度。