應(yīng)用電化學(xué)簡(jiǎn)單題附答案

1、lippman 公式可進(jìn)一步得到界面雙電層的微分電xxCd,請(qǐng)給出Cd的數(shù)學(xué)表達(dá)式。答：將理想極化電極極化至不同電勢(shì)（）， 同時(shí)測(cè)出相應(yīng)的界面張力（。值），表征 46關(guān) 系的曲線為 電毛細(xì)曲線”“零電荷電勢(shì)” 是指廳曲線上最高點(diǎn)處d dd=0即q=0 （表 面不帶有剩余電荷）相應(yīng)的電極電勢(shì)，用 0 表示。由lippman公式：q二-（d d /d）卩1,卩2,.ai;及 Cd=dq/d 得 Cd=-d2 d /d 22. 何謂電化學(xué)極化？產(chǎn)生極化的主要原因是什 么？試分析極化在電解工業(yè)（如氯堿工業(yè)）、電 鍍行業(yè)和電池工業(yè)的利弊。答： 電化學(xué)極化是指外電場(chǎng)作用下，由于電化 學(xué)作用相對(duì)于電子運(yùn)動(dòng)的

2、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(guò)時(shí)，陰、陽(yáng)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(xué)極化 ”）12 / 13 原因：電化學(xué)反應(yīng)遲緩、濃差極化。 從能量 角度來(lái)看，極化對(duì)電解是不利的；超電勢(shì)越大， 外加電壓越大，耗能大。極化在電鍍工業(yè)中是不 利的，氫在陰極上析出是不可避免的副反應(yīng)，耗 能大，但同時(shí)使陰極上無(wú)法析出的金屬有了析出 的可能。極化使電池放電時(shí)電動(dòng)勢(shì)減少，所做電 功也減小，對(duì)電池工業(yè)不利3. 參比電極需選用理想極化電極還是不極化電 極？目前參比電極有那些類(lèi)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(lèi)型：

3、標(biāo)準(zhǔn)氫電極，飽和甘汞電極， Ag/Agcl 電極，Hg/HgO/OH-電極。 考慮的因素：電極反應(yīng)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(yīng)4. 零電荷的電勢(shì)可用哪些方法測(cè)定？零電荷電 勢(shì)說(shuō)明什么現(xiàn)象？能利用零電荷電勢(shì)計(jì)算絕對(duì) 電極電位嗎？答： 電毛細(xì)法和微分電容法。 零電荷電勢(shì)表 明了“電極/溶液”界面不會(huì)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(shì)看成相間電勢(shì)的絕對(duì)零點(diǎn)，該電勢(shì)也是在一定參比電極下測(cè)得的，所以不能用于計(jì)算絕對(duì)電極電位。5. 為什么鹵素離子在汞電極上吸附依 Fci-F-. 特性吸 附在兩種曲線上的左半支曲線不同，零電荷電勢(shì)負(fù)移。6

4、. 何謂非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散？其初始條件和一個(gè)邊界條件是什么？另一邊界條件由極 化條件決定。答：非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散：在電化學(xué)反應(yīng)開(kāi)始階段，由于反應(yīng)粒子濃度變化幅度 較小，液相傳質(zhì)不足，粒子被消耗，此時(shí)濃度極化處于發(fā)展階段，稱(chēng)之為傳質(zhì) 過(guò)程的非穩(wěn)態(tài)階段 初始條件：Ci(x,0)=C0i開(kāi)始電極前擴(kuò)散粒子完全均勻分布在液相中。邊界條件：COi(x, t) =Ci，無(wú)窮遠(yuǎn)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(zhì)方式，產(chǎn)生這些傳質(zhì)過(guò)程的原因是什么？答：對(duì)流、擴(kuò)散、電遷移。 對(duì)流：由于流體各部分之間存在濃度或溫度 差或者外部機(jī)械作用力下所引起； 擴(kuò)散：由于某一組分存在濃度梯度，粒子 由高濃度向低

5、濃度轉(zhuǎn)移； 電遷移：在外電場(chǎng)作用下，液相中帶電粒子作定向 移動(dòng)。8. 穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散和非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散的特點(diǎn)是什么，可以用什么定律來(lái)表示？答：穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散：擴(kuò)散粒子的濃度只與距離有關(guān)，與時(shí)間無(wú)關(guān)。用Fick第一定律表示，J表示擴(kuò)散流量。非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散：擴(kuò)散粒子的濃度同時(shí)是距離和 時(shí)間的函數(shù)。用Fick第二定律9. 說(shuō)明標(biāo)準(zhǔn)電極反應(yīng)速度常數(shù) kS和交換電流密度i0的物理意義，并比較兩者的區(qū)別。答：kS:當(dāng)電極電勢(shì)為反應(yīng)體系的標(biāo)準(zhǔn)平衡及反應(yīng)粒子為單位濃度時(shí)，電極反應(yīng)進(jìn)行的速率（md/s ）。iO :反應(yīng)在平衡電勢(shì)下的電流密度，即有 i0=ia=ik相同點(diǎn)：數(shù)值越大，表示該反應(yīng)的可逆性越強(qiáng)。不同點(diǎn)：kS與濃度無(wú)關(guān)，iO

6、與反應(yīng)體系各種組分的濃度有關(guān)。10. 為什么有機(jī)物在電極上的可逆吸附總是發(fā)生在一定的電位區(qū)間內(nèi)？ 答：越正的電勢(shì)，有機(jī)物易被氧化；電勢(shì)越負(fù)，易被還原，因此其可逆吸附發(fā)生在平衡電勢(shì)附近值，即一定的電位區(qū)間內(nèi)。11. 試說(shuō)明鋰離子電池的正極和負(fù)極材料是何物質(zhì)？為什么其溶劑要用非水有機(jī)溶劑 ?鋰離子電池比一般的二次電池具有什么特點(diǎn)？答： 正極：主要是嵌鋰化合物，包括三維層狀的 LiCoO2,LiNiO2,三維的 TiO2。負(fù)極：主要是碳長(zhǎng)，自放電小，無(wú)記憶效應(yīng)，工作溫度范圍寬， 不含有害金屬鉛、鎘，無(wú)污染。12. 何謂電池的放電曲線？從放電曲線可得到那些有關(guān)電池性能的信息？答： 放電曲線：在指定負(fù)載

7、和溫度下放電時(shí)，工作電壓隨時(shí)間的變化曲線； 從曲線上可知工作電壓、終止電壓、開(kāi)路電壓、理論電動(dòng)勢(shì)的值， 放電平臺(tái)越長(zhǎng)，電池性能越好。13. 如何得到Eva ns圖？從該圖可達(dá)到那些電化學(xué)信息？在一般條件下鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕，說(shuō)明 鋼鐵腐蝕過(guò)程的控制步驟是什么？ 答：Eva ns圖即腐蝕極化圖，這種圖是把表征 腐蝕電池的陰、陽(yáng)極極化曲線畫(huà)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(yīng)阻力大；反之，反應(yīng)容易進(jìn)行。極 化作用使陰陽(yáng)的電位交于一點(diǎn)，對(duì)應(yīng)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(guò)程：陰極氧的擴(kuò)散14. 鋼鐵腐蝕使用

8、的電化學(xué)保護(hù)主要有幾種？簡(jiǎn) 述它們的基本原理。答：陽(yáng)極保護(hù)法和陰極保護(hù)法。原理：陽(yáng)極保護(hù) 法是把被保護(hù)金屬變成陽(yáng)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(hù)。陰極保護(hù)法是提供陰極極化，改變金屬表 面電子能級(jí)結(jié)構(gòu)，使金屬電位負(fù)移進(jìn)入免蝕區(qū)。15. 兩種金屬共沉積形成合金的基本條件是什么？如何才能實(shí)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，可采用改變濃度和改變沉積電流密度；若相差較大，可采用加入絡(luò)合劑和添加劑。16. 一般金屬鍍層大多為多晶體，試根據(jù)金屬電 結(jié)晶理論，若要得到晶體細(xì)小的鍍層一般要采用 什么措施進(jìn)行電沉積？答：即抑制核的生長(zhǎng)速

9、度，通過(guò)增加陰極極化、 適當(dāng)?shù)慕档椭鼷}濃度，在較大的電流密度下進(jìn)行 電沉積。17. 目前氯堿工業(yè)陽(yáng)極廣泛使用形穩(wěn)電極代替石XX,其組成是什么？什么叫形穩(wěn)電極？答：DSA的組成：以鈦為基地，涂鍍 TiO2、RuO2 要求電極的結(jié)構(gòu)具備什么特點(diǎn)？試舉例說(shuō)明之。 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 ?。患饩?，三維軌道結(jié)構(gòu)。19. 鎳氫電池（儲(chǔ)氫電池）是一種重要的二次電池，該電池正極和負(fù)極材料 是何物質(zhì)？寫(xiě)出電池反應(yīng)。何謂儲(chǔ)氫合金？答： 正極材料： Ni（OH）2;負(fù)極：混合稀土氫合金（ LaNiHx）或鈦鎳合金（MHx） 。電池反應(yīng)： MNNi5H6+6NiOHMNNi

10、+6Ni（ OH）2 儲(chǔ)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(xué)腐蝕，其陰極電極反應(yīng)主要是什么反 應(yīng)？控制步驟是什么？答： 陰極反應(yīng)為吸氧反應(yīng)： O2+4H+4e 2H2O控制步驟：氧的擴(kuò)散步驟21. 何謂電解提取？何謂電解精煉？舉例說(shuō)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(zhì)中的金屬。 電解精 煉：利用電解方法將含有金屬的物質(zhì)進(jìn)行提純。 區(qū)別：電解提取采用不溶性 陽(yáng)極，如以 Pt 為電極，電解 Al2O3得到Al;電解精煉采用可溶性陽(yáng)極，如以粗銅為陽(yáng)極，用以精煉 .22. 試敘述赫爾槽的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和在電鍍中的用途。答：特點(diǎn)

11、：陰極各個(gè)部位與陽(yáng)極的距離不同，有近端與遠(yuǎn)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(zhì)的大 致含量；可用于選擇不同的操作條件，如改變?yōu)闇囟龋琾H值、電流密度23. 與其它陰極過(guò)程相比，金屬電沉積有何特點(diǎn)？答： 液相傳質(zhì)，反應(yīng)粒子向電極表面遷移； 前置轉(zhuǎn)化，發(fā)生化學(xué)轉(zhuǎn)化 反應(yīng)；電荷傳遞，反應(yīng)粒子還原為吸附態(tài)金屬原子；電結(jié)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(xiě)出陰極和陽(yáng)極反 應(yīng)？答：陰極： 2CH2二CHCN+2H+24 NC (CH2)4CN的濃堿溶液試寫(xiě)出其正極反應(yīng)，負(fù)極反應(yīng)，電池 反應(yīng)。答：正極：負(fù)極：總反應(yīng)：26

12、. 試述有關(guān)化學(xué)電源主要性能的概念，如電動(dòng) 勢(shì)、開(kāi)路電壓、工作電壓、截止電壓。答：電動(dòng)勢(shì)E:電池兩極在斷路且處于可逆平 衡狀態(tài)時(shí)兩極電勢(shì)之差。 開(kāi)路電壓U:電池兩 極在斷路時(shí)的穩(wěn)定電極電勢(shì)之差。 工作電壓 V： 有電流通過(guò)外電路時(shí)，兩極的電勢(shì)差。 截止電 壓：放電時(shí)，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(hù)法中的外加電流法； 涂防銹漆； 鍍上惰性金屬鍍層； 用緩蝕劑加以保護(hù)28. 什么是析氫腐蝕和耗氧腐蝕？答：析氫腐蝕：以H+還原反應(yīng)為陰極，生成H2的過(guò)程。 耗氧腐蝕：消耗 O2 的還原反應(yīng)為陰極，生成0H或H2O 的過(guò)程。堿性

13、介質(zhì)： 2H-2O+2e=H+2OH（- 析氫）2+2e-+H2O=2OH-（耗氧）酸性介質(zhì)： 2H+2e-=H2（析氫）2H+-2+2e=H20（耗氧）29. 陰極保護(hù)的方法有哪幾種，畫(huà)圖并簡(jiǎn)述一下 各種方法，也可舉例說(shuō)明。答： 外加電流法：在電解質(zhì)中加入輔助電極，將需要保護(hù)的金屬基體連接到外電源負(fù)極，調(diào)節(jié)施加電流，從而保護(hù)金屬。圖示，把陰極極化曲線的電流調(diào)到 a 點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的腐蝕電流 Icorr 即 Ia變小，若調(diào)制 b 點(diǎn)，則為 0,起到對(duì)陰極的保護(hù)。 犧牲陽(yáng)極法：在金屬基體上附上更活潑的金屬，構(gòu)成短路的原電池，活潑金屬為陽(yáng)極，不斷溶解，陰極得到保護(hù)，例：鋼板上鍍鋅，防止被海水腐蝕。30.

14、 發(fā)生鈍化的金屬或合金具有的一些特點(diǎn)？有哪幾種主要的鈍化理論？答：特點(diǎn)：形成致密氧化膜，隔離腐蝕介質(zhì)，包括Al。Cr、Ti。理論：成相膜理論和吸附理屬腐蝕的少量物質(zhì)。 機(jī)理：形成氧化膜促進(jìn)鈍化；形成沉淀膜；形成吸附膜32.金屬離子還原繼而形成結(jié)晶層的電結(jié)晶一般過(guò)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(kuò)散 -電子遷移反應(yīng)-失去溶劑化 外殼，形成吸附原子-吸附原子經(jīng)表面擴(kuò)散，到缺陷等位置-電還原的金 屬原子聚集，核化 - 結(jié)合到晶格中，核化生長(zhǎng) - 沉積物的結(jié)晶及形態(tài)發(fā)展31、什么是電解的電流效率和電能效率？?jī)烧邊^(qū)別是？nE=區(qū)別：電流效率反映副反應(yīng)的程度大小，電能效率反映能量的

15、利用率32. 簡(jiǎn)述電解冶金的方法，并說(shuō)出電解冶金與火法冶金比較有哪些特點(diǎn)？答：電解治金可分為水溶液電解，熔鹽電解，有機(jī)溶劑電解。（水溶液 電解是電解金屬氯化物或硫酸鹽的水溶液，電流效率高，操作簡(jiǎn)單；對(duì)于堿金 屬，堿土金屬，電解時(shí)易析出氫氣，采用熔鹽體系電解來(lái)提?。?特點(diǎn)：電解 治金采用電子作還原劑，而火法冶金一般采用 CO， C,H2 為還原劑；耗電、能耗大33. 對(duì)鍍鋅層采用什么后處理方法？鍍鋅層為什么要進(jìn)行鈍化處置？答： 對(duì)鍍鋅層采用 Cr2O3/H2SO4 鈍化后處理。 為了使陽(yáng)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(shuō)明其作用和選擇。答： 主鹽：進(jìn)行沉積的金屬

16、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(huì) 影響沉積速度。（通常選用高濃度的硫酸鹽和氯化物）。 導(dǎo)電鹽：調(diào)節(jié) pH 值，降低槽壓，增加鍍液導(dǎo)電能力，提高鍍液的分散能力（選擇導(dǎo)電能力較強(qiáng) 的電解質(zhì)） 絡(luò)合劑：使金屬離子的陰極還原極化得到提高，得到細(xì)致、緊密 的鍍層，成本高。（通常是氰化物，現(xiàn)在已向無(wú)氰方向發(fā)展） 添加劑：增加 鍍層硬度，改變界面雙電層結(jié)構(gòu)，提高陰極還原過(guò)程超電勢(shì)。（對(duì)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(chǎn)工藝有哪些？有何作用？和烘干。36. 在光亮硫酸鹽鍍銅中，陽(yáng)極用什么材料？通常在電鍍過(guò)程中呈現(xiàn)什么狀態(tài)？答：陽(yáng)極用 %磷銅為材料，呈現(xiàn)微溶狀態(tài)。37. 作為復(fù)合電鍍中的固體微粒主要有哪幾類(lèi)？ 粒徑多大？舉例說(shuō)明。答：高硬度的微粒：SiO2、金剛石、SiC氮化硼；潤(rùn)滑性能的微粒：石墨、聚四氟乙烯、氟 化石墨； 有特殊功能的微粒： WC、SiC