應用電化學簡單題附答案

1、應用電化學1、何謂電毛細曲線？何謂零電荷電勢？由 lippman 公式可進一步得到界面雙電層的微分電 容 Cd, 請給出 Cd 的數(shù)學表達式。答:將理想極化電極極化至不同電勢 （）,同時 測出相應的界面張力（c值）,表征-6關系的曲 線為“電毛細曲線” 。“零電荷電勢”就是指 c -曲線上最高點處 d c /d=0即q=0（表面不 帶有剩余電荷）相應的電極電勢，用0表示。由 lippma n 公式:q=-（d c /d ）卩 i ,卩 2,、卩 i；及 Cd=dq/d 得 Cd=-cf c /d 22、何謂電化學極化？產生極化的主要原因就是什么？試分析極化在電解工業(yè)（如氯堿工業(yè)）、電 鍍行業(yè)與

2、電池工業(yè)的利弊。 答:電化學極化就是指外電場作用下 ,由于電化 學作用相對于電子運動的遲緩性改變了原有的 電偶層而引起電極電位變化。 （即電極有凈電流通 過時,陰、陽電流密度不同 ,使平衡狀態(tài)受到了破 壞，而發(fā)生了電極電位的“電化學極化”）。原 因:電化學反應遲緩、 濃差極化。 從能量角度來 瞧,極化對電解就是不利的 ;超電勢越大 ,外加電壓 越大,耗能大。極化在電鍍工業(yè)中就是不利的,氫在陰極上析出就是不可避免的副反應 ,耗能大 ,但 同時使陰極上無法析出的金屬有了析出的可能。 極化使電池放電時電動勢減少 ,所做電功也減小 , 對電池工業(yè)不利3、參比電極需選用理想極化電極還就是不極化 電極？目

3、前參比電極有那些類型？選擇參比電 極需考慮什么？答: 參比電極選用理想不極化電極。類型 ： 標 準 氫 電 極 , 飽 與 甘 汞 電 極 ,Ag/Agcl 電 極,Hg/HgO/OH-電極?？紤]的因素：電極反應可 逆,穩(wěn)定性好 ,重現(xiàn)性好,溫度系數(shù)小以及固相溶解 度小,與研究體系不反應4、零電荷的電勢可用哪些方法測定？零電荷電 勢說明什么現(xiàn)象？能利用零電荷電勢計算絕對 電極電位不？答:電毛細法與微分電容法。零電荷電勢表 明了“電極 /溶液”界面不會出現(xiàn)由于表面剩余 電荷而引起的離子雙電層現(xiàn)象 ; 不能將此電勢 瞧成相間電勢的絕對零點 , 該電勢也就是在一定 參比電極下測得的 , 所以不能用于

4、計算絕對電極 電位。5、 為什么鹵素離子在汞電極上吸附依F Cl cF-、特性吸附在 兩種曲線上的左半支曲線不同 ,零電荷電勢負移。6、何謂非穩(wěn)態(tài)擴散？其初始條件與一個邊界條 件就是什么？另一邊界條件由極化條件決定。答:非穩(wěn)態(tài)擴散 :在電化學反應開始階段 ,由于反 應粒子濃度變化幅度較小 ,液相傳質不足 ,粒子被 消耗,此時濃度極化處于發(fā)展階段 ,稱之為傳質過 程的非穩(wěn)態(tài)階段初始條件 :Ci（x,0）=Ci0 開始電 極前擴散粒子完全均勻分布在液相中。邊界條 件:Ci ,t）=Ci,無窮遠處不出現(xiàn)濃度極化。另一 邊界條件 :極化條件7、溶液中有哪幾種傳質方式 , 產生這些傳質過程 的原因就是什

5、么？答:對流、擴散、電遷移。對流：由于流體各部 分之間存在濃度或溫度差或者外部機械作用力 下所引起 ; 擴散 : 由于某一組分存在濃度梯度 , 粒子由高濃度向低濃度轉移 ; 電遷移 : 在外電 場作用下 , 液相中帶電粒子作定向移動。8、穩(wěn)態(tài)擴散與非穩(wěn)態(tài)擴散的特點就是什么 , 可以 用什么定律來表示？答: 穩(wěn)態(tài)擴散 : 擴散粒子的濃度只與距離有關 , 與時間無關。用 Fick 第一定律表示J表示擴散流量。非穩(wěn)態(tài)擴散：擴散粒子的 濃度同時就是距離與時間的函數(shù)。用 Fick 第二 定律9、說明標準電極反應速度常數(shù) ks與交換電流密 度i0的物理意義，并比較兩者的區(qū)別。答:ks:當電極電勢為反應體系

6、的標準平衡及反 應粒子為單位濃度時,電極反應進行的 速率 （md/s）。i0:反應在平衡電勢下的電流密度,即有i0=ia=ik相同點：數(shù)值越大，表示該反應的可逆性 越強。不同點:ks與濃度無關與反應體系各種組 分的濃度有關。10、為什么有機物在電極上的可逆吸附總就是發(fā) 生在一定的電位區(qū)間內？答:越正的電勢 ,有機物易被氧化 ;電勢越負 ,易被 還原 ,因此其可逆吸附發(fā)生在平衡電勢附近值 ,即 一定的電位區(qū)間內。11、試說明鋰離子電池的正極與負極材料就是何 物質？為什么其溶劑要用非水有機溶劑 ? 鋰離 子電池比一般的二次電池具有什么特點？答: 正極 : 主要就是嵌鋰化合物 , 包括三維層狀 的L

7、iCoQLiNiO 2,三維的TiO?。負極：主要就是碳 素材料,如石墨、碳纖維。鋰遇水反應生成 也應用電化學 可能有爆炸的危險，所以要用非水有機溶劑。 特點: 工作電壓高 , 比能量高 , 穩(wěn)定性好 , 壽命長 , 自放電小 , 無記憶效應 , 工作溫度范圍寬 , 不含有 害金屬鉛、鎘 , 無污染。12、何謂電池的放電曲線？從放電曲線可得到那 些有關電池性能的信息？答:放電曲線 :在指定負載與溫度下放電時 ,工作 電壓隨時間的變化曲線；從曲線上可知工作電 壓、終止電壓、開路電壓、理論電動勢的值 ,放電 平臺越長 ,電池性能越好。13、如何得到Eva ns圖？從該圖可達到那些電化學信息？在一般

8、條件下鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕,說明鋼鐵腐蝕過程的控制步驟就是什么？答:Evans圖即腐蝕極化圖，這種圖就是把表征 腐蝕電池的陰、陽極極化曲線畫在同一圖上而成 的從該圖可知極化曲線較陡 ,表明電極的極化 率較大 ,反應阻力大 ；反之,反應容易進行。極化作 用使陰陽的電位交于一點 ,對應電位為腐蝕電位 (Ecorr),電流為腐蝕電流(Icorr);金屬以此電流不 斷地腐蝕。過程：陰極氧的擴散14、鋼鐵腐蝕使用的電化學保護主要有幾種？簡 述它們的基本原理。答:陽極保護法與陰極保護法。原理 :陽極保護法 就是把被保護金屬變成陽極 ,用極化的方式使金 屬鈍化 ,并維持穩(wěn)定狀態(tài) ,腐蝕速率降低 ,得以保 護。陰

9、極保護法就是提供陰極極化 ,改變金屬表面 電子能級結構 ,使金屬電位負移進入免蝕區(qū)。15、兩種金屬共沉積形成合金的基本條件就是什 么？如何才能實現(xiàn)合金電沉積？答:基本條件：析出電位十分相近或相等；若析 出電位相差較小 ,可采用改變濃度與改變沉積電 流密度 ; 若相差較大 ,可采用加入絡合劑與添加 劑。16、一般金屬鍍層大多為多晶體 ,試根據(jù)金屬電結 晶理論 ,若要得到晶體細小的鍍層一般要采用什 么措施進行電沉積？答:即抑制核的生長速度 ,通過增加陰極極化、適 當?shù)慕档椭鼷}濃度 , 在較大的電流密度下進行電 沉積。17、目前氯堿工業(yè)陽極廣泛使用形穩(wěn)電極代替石 墨,其組成就是什么？什么叫形穩(wěn)電極？

10、答:DSA的組成：以鈦為基地 滁鍍Ti02、RuO2加 催化劑(Pt、PbO2)。形穩(wěn)電極就是指電解過程中 耐腐蝕、尺寸穩(wěn)定、壽命長的不溶性陽極。18、二次電池要求充放電反應可逆性要好 ,一般要 求電極的結構具備什么特點？試舉例說明之。簡單題附答案答:如鋰離子電池 ,電極材料二維層狀 ;自由嵌入、 嵌出 ;體積膨脹率小 ;尖晶石,三維軌道結構。19、鎳氫電池 (儲氫電池 )就是一種重要的二次電 池,該電池正極與負極材料就是何物質？寫出電 池反應 。何謂儲氫合金？答:正極材料 :Ni(OH) 2;負極 :混合稀土氫合金 (LaNiH x) 或 鈦 鎳 合 金 (MH x) 。 電 池 反 應:M

11、NNi5H6+6NiOHMNNi+6Ni(OH) 2儲氫合金 :在一定條件下可逆的吸收放出 H2 的新 型合金。20、海洋性環(huán)境下鋼鐵主要發(fā)生電化學腐蝕 ,其陰 極電極反應主要就是什么反應？控制步驟就是 什么？答:陰極反應為吸氧反應：O2+4H+4e-f 2H2O 控制步驟 :氧的擴散步驟21、何謂電解提?。亢沃^電解精煉？舉例說明兩 者之間的區(qū)別？答:電解提取 :直接利用通電的方式提取電解質 中的金屬。電解精煉：利用電解方法將含有金屬 的物質進行提純。 區(qū)別 :電解提取采用不溶性陽 極,如以Pt為電極，電解AI2O3得到Al;電解精煉采 用可溶性陽極 ,如以粗銅為陽極 ,用以精煉、22、試敘述

12、赫爾槽的結構特點與在電鍍中的用 途。答:特點:陰極各個部位與陽極的距離不同 ,有近端 與遠端 ,其電流密度不同。用途 : 確定渡液各組 分的合適含量；確定渡液中添加劑或雜質的大 致含量 ; 可用于選擇不同的操作條件 ,如改變?yōu)?溫度,pH值、電流密度23、與其它陰極過程相比 ,金屬電沉積有何特點？ 答:液相傳質，反應粒子向電極表面遷移；前置 轉化，發(fā)生化學轉化反應；電荷傳遞，反應粒子還 原為吸附態(tài)金屬原子；電結晶，吸附態(tài)金屬原子 形成晶體。24、采用鋼鐵電極以丙稀氰為主要原料電合成己 二氰,寫出陰極與陽極反應？答:陰極:2CH2=CHCN+2H +2e- NC(CH 2)4CN 陽極:H2O

13、2e- 1/2O2+2H+25、堿性鋅氧化銀電池以鋅粉為負極 , 以氧化銀 粉(Ag2O)壓制成正極，電解液為飽與了鋅酸鹽 的濃堿溶液試寫出其正極反應 , 負極反應 , 電池 反應。答: 正極:負極 : 總反應 :26、 試述有關化學電源主要性能的概念, 如電動應用電化學 勢、開路電壓、工作電壓、截止電壓。答：電動勢E:電池兩極在斷路且處于可逆平衡 狀態(tài)時兩極電勢之差。開路電壓U:電池兩極在 斷路時的穩(wěn)定電極電勢之差。工作電壓V:有電 流通過外電路時，兩極的電勢差。截止電壓：放 電時 , 電壓下降到不宜繼續(xù)放電的最低工作電 壓。數(shù)值：EUV截止電壓27、防止鋼鐵腐蝕主要措施有？答: 陰極保護法

14、中的外加電流法 ; 涂防銹漆 ; 鍍上惰性金屬鍍層 ; 用緩蝕劑加以保護28、什么就是析氫腐蝕與耗氧腐蝕？答:析氫腐蝕：以H*還原反應為陰極,生成H2的 過程。耗氧腐蝕：消耗Q的還原反應為陰極，生 成0H或H20的過程。堿性介質：2H2O+2e=H+2OH（析氫）1/202+2e +f0=20H 耗氧）酸性介質：2H+2e=H（析氫）2H+1/2Q+2e=H0（耗氧）29、陰極保護的方法有哪幾種 , 畫圖并簡述一下 各種方法 , 也可舉例說明。答： 外加電流法 ： 在電解質中加入輔助電極 , 將 需要保護的金屬基體連接到外電源負極 , 調節(jié)施 加電流 , 從而保護金屬。圖示 , 把陰極極化曲線

15、的 電流調到a點，對應的腐蝕電流I corr 即I a變小, 若調制 b 點, 則為 0, 起到對陰極的保護。 犧牲陽極法 ： 在金屬基體上附上更活潑的金屬 構成短路的原電池 , 活潑金屬為陽極 , 不斷溶解 , 陰極得到保護 , 例： 鋼板上鍍鋅 , 防止被海水腐 蝕。30、發(fā)生鈍化的金屬或合金具有的一些特點？有 哪幾種主要的鈍化理論？答： 特點 ： 形成致密氧化膜 , 隔離腐蝕介質 , 包 括 Al。 Cr、Ti 。理論： 成相膜理論與吸附理論。31 、什么叫緩沖劑 , 其防蝕機理如何？ 答： 緩蝕劑 ： 加入到一定介質中能明顯抑制金 屬腐蝕的少量物質。機理：形成氧化膜促進鈍 化;形成沉淀

16、膜 ; 形成吸附膜 32、金屬離子還原繼而形成結晶層的電結晶一般 過程由哪些基本步驟組成及次序？ 答:溶液中的離子向電極表面擴散一電子遷 移反應失去溶劑化外殼,形成吸附原子 吸附原子經表面擴散，到缺陷等位置電還原 的金屬原子聚集 , 核化結合到晶格中 , 核化 生長沉積物的結晶及形態(tài)發(fā)展31、什么就是電解的電流效率與電能效率？兩者 區(qū)別就是？簡單題附答案n i =n e=區(qū)別 ： 電流效率反映副反應的程度大小 , 電能效 率反映能量的利用率32、簡述電解冶金的方法 , 并說出電解冶金與火 法冶金比較有哪些特點？答： 電解治金可分為水溶液電解 , 熔鹽電解 , 有 機溶劑電解。 （ 水溶液電解就

17、是電解金屬氯化物 或硫酸鹽的水溶液 , 電流效率高 , 操作簡單 ; 對于 堿金屬 , 堿土金屬 , 電解時易析出氫氣 , 采用熔鹽 體系電解來提取 ） 特點 ： 電解治金采用電子作 還原劑 , 而火法冶金一般采用 C0,C,H2 為還原劑 ; 耗電、能耗大33、對鍍鋅層采用什么后處理方法？鍍鋅層為什 么要進行鈍化處置？答:對鍍鋅層采用Cr2Q/H2S0鈍化后處理。為 了使陽極溶解速率減慢 , 耐腐蝕性能大大提高34、試述一般的鍍液的組成？并說明其作用與選 擇。答 ： 主鹽 ： 進行沉積的金屬離子鹽 , 濃度高 的鍍層較粗糙 , 電流密度大 ; 濃度低的電流密度 小, 會影響沉積速度。 （通常

18、選用高濃度的硫酸鹽 與氯化物 ） 。導電鹽 ： 調節(jié) pH 值, 降低槽壓 , 增 加鍍液導電能力 , 提高鍍液的分散能力 （ 選擇導 電能力較強的電解質）絡合劑：使金屬離子的 陰極還原極化得到提高 , 得到細致、緊密的鍍層 , 成本高。 （ 通常就是氰化物 , 現(xiàn)在已向無氰方向發(fā) 展） 添加劑 ： 增加鍍層硬度 , 改變界面雙電層結 構, 提高陰極還原過程超電勢。 （對于 Zn,Ni,Cu, 可選擇含硫化合物的光亮劑 ） 緩沖劑用于穩(wěn)定 鍍液 pH35、電鍍的生產工藝有哪些？有何作用？答： 鍍前處理 ： 獲得良好鍍層 , 包括機械加工、 酸洗、除油等步驟。電鍍：鍍上鍍層金屬或合 金。鍍后處理：除去吸附著的鍍液，包括水洗與 烘干。36、在光亮硫酸鹽鍍銅中 , 陽極用什么材料？通 常在電鍍過程中呈現(xiàn)什么狀態(tài)？答： 陽極用 0、 06%磷銅為材料 , 呈現(xiàn)微溶狀態(tài)。37、作為復合電鍍中的固體微粒主要有哪幾類？ 粒徑多大？舉例說明。答:高硬度的微粒：Si0 2、金剛石、SiC、氮化硼； 潤滑性能的微粒 ： 石墨、聚四氟乙烯、氟化石 墨;有特殊功能的微