電化學(xué)原理思考題答案

1、電化學(xué)原理思考題答案（注：我只做了老師要求做的）第三章1 .自發(fā)形成的雙電層和強(qiáng)制形成的雙電層在性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上有無不同？為什么？2 .理想極化電極和不極化電極有什么區(qū)別？它們在電化學(xué)中有什么重要用途？答：當(dāng)電極反應(yīng)速率為0,電流全部用于改變雙電層的電極體系的電極稱為理想極化電極，可用于界面結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的研究。理想不極化電極是指當(dāng)電極反應(yīng)速率和電子反應(yīng)速率相等時(shí)，極化作用和去極化作用平衡，無極化現(xiàn)象，通向界面的電流全部用于電化學(xué)反應(yīng)，可用作參比電極。3 .什么是電毛細(xì)現(xiàn)象？為什么電毛細(xì)曲線是具有極大值的拋物線形狀？答：細(xì)現(xiàn)泵是?？搜猭另加1低1位變花而現(xiàn)豪。吊液魚而"i雙而層，剩余電荷無論

2、帶正電還是負(fù)電，同性電荷間相互排斥，使界面擴(kuò)大，而界面張力力圖使界面縮小，兩者作用效果相反，因此帶電界面的張力比不帶電時(shí)小，且電荷密度越大，界面張力越小，因此電毛細(xì)曲線是具有極大值的拋物線形狀。4 .標(biāo)準(zhǔn)氫電極的表面剩余電荷是否為零？用什么辦法能確定其表面帶電狀況？答：不一定，標(biāo)準(zhǔn)氫電極電位為0指的是氫標(biāo)電位，是人為規(guī)定的，電極表面剩余電荷密度為0時(shí)的電位指的是零電荷電位，其數(shù)值并不一定為0;因?yàn)樾纬上嚅g電位差的原因除了離子雙電層外還有吸附雙電層偶極子雙電層金屬表面電位?？赏ㄟ^零電荷電位判斷電極表面帶電狀況，測定氫標(biāo)電極的零電荷電位，若小于0則電極帶正電，反之帶負(fù)電。5 .你能根據(jù)電毛細(xì)曲線的

3、基本規(guī)律分析氣泡在電極上的附著力與電極電位有什么關(guān)系嗎？為什么有這種關(guān)系？（提示：液體對電極表面的潤濕性越高，氣體在電極表面的附著力就越小。）6 .為什么在微分電容曲線中，當(dāng)電極電位絕對值較大時(shí)，會出現(xiàn)“平臺”？7 .雙電層的電容為什么會隨電極電位變化？試根據(jù)雙電層結(jié)構(gòu)的物理模型和數(shù)學(xué)模型型以解釋。8 .雙電層的積分電容和微分電容有什么區(qū)別和聯(lián)系？9 .試述交流電橋法測量微分電容曲線的原理。10 .影響雙電層結(jié)構(gòu)的主要因素是什么？為什么？答：靜電作用和熱運(yùn)動。靜電作用使符號相反的剩余電荷相互靠近，貼于電極表面排列，熱運(yùn)動使荷電粒子外散，在這兩種作用下界面層由緊密層和分散層組成。11 .什么叫4

4、1電位？能否說。1電位的大小只取決于電解質(zhì)總濃度而與電解質(zhì)本性無關(guān)？41電位的符號是否總是與雙電層總電位的符號一致？為什么？-1-.-*-1-1-11.-.I.答：距離電極表面d處的電位叫少1電位。不能，因?yàn)椴煌木o密層d的大小不同，而緊密層的厚度顯然與電解質(zhì)本性有關(guān)，所以不能說少1電位的大小只取決于電解質(zhì)總濃度而與電解質(zhì)本性無關(guān)。當(dāng)發(fā)生超載吸附時(shí)少1電位的符號與雙電層總電位的符號不一致。12 .試述雙電層方程式的推導(dǎo)思路。推導(dǎo)的結(jié)果說明了什么問題？13 .如何通過微分電容曲線和電毛細(xì)曲線的分析來判斷不同電位下的雙電層結(jié)構(gòu)？答：14 .比較用微分電容法和電毛細(xì)曲線法求解電極表面剩余電荷密度的優(yōu)

5、缺點(diǎn)。15 .什么是特性吸附？哪些類型的物質(zhì)具有特性吸附的能力？答：溶液中的各種粒子還可能因非靜電作用力而發(fā)生吸附稱為特性吸附。大部分無機(jī)陰離子，部分無機(jī)陽離子以及表面活性有機(jī)分子可發(fā)生特性吸附。16 .用什么方法可以判斷有無特性吸附及估計(jì)吸附量的大?。繛槭裁?？17 .試根據(jù)微分電容曲線和電毛細(xì)曲線的變化，說明有機(jī)分子的特性吸附有哪些特點(diǎn)？而且表面活性有機(jī)分子的濃度越高,答：1、吸附發(fā)生在零電荷電位附近的一定電位范圍內(nèi),發(fā)生吸附的電位范圍越寬，界面張力下降的越多。2、零電荷電位正移負(fù)移視情況而定3、界面張力下降，且濃度上升，下降的程度越大4、濃度上升，微分電容下降，兩側(cè)出現(xiàn)電容峰值。18 .有

6、機(jī)表面活性物質(zhì)在電極上的特性吸附為什么有一定的吸附電位范圍？無機(jī)離子發(fā)生特rriL,rrr-ll.一mMjrriL,rrr'rrfjrirrillrwur.ri_riilcrr-LUirr,-jr-4尸lllcrrf-rr-i-le一.-rjLLLrrf-L尸lrrl-rrii-i-jrrI廣lfrj-i-i性吸附時(shí)，有沒有一定的吸附電位范圍？答：這種變化是由于表面活性有機(jī)分子的介電常數(shù)通常比水小，而分子體積比水大得多而引起的。無機(jī)離子吸附主要發(fā)生在比零電荷電位更正的范圍內(nèi)，即發(fā)生在帶異號電荷的電極表面。19 .利用電毛細(xì)曲線和微分電容曲線研究氫和氧的吸附時(shí)有什么困難？為什么？20 .

7、試小結(jié)一下微分電容曲線上出現(xiàn)峰值的原因可能有哪些。21 .什么是零電荷電位？為什么說它不是電極絕對電位的零點(diǎn)？答：零電荷電位指的是電極表面剩余電荷密度為0時(shí)的電位淇數(shù)值并不一定為0；因?yàn)樾纬上嚅g電位差的原因除了離子雙電層外，還有吸附雙電層偶極子雙電層金屬表面電位。22 .據(jù)你所知，可以用哪些方法確定某一個(gè)電極體系的零電荷電位？第四章1、什么是電極的極化現(xiàn)象？電極極化的原因是什么？試用產(chǎn)生極化的原因解釋陰極極化和陽極極化的區(qū)別答：有電流通過時(shí)電極電位偏離平衡電位的現(xiàn)象叫。原因：電子運(yùn)動速率大于電極反應(yīng)單位時(shí)間內(nèi)陰極還原反應(yīng)來不及消耗流入的電子，造成電子在陰極積累，陰極電極電位比平衡電位更負(fù)，而當(dāng)

8、氧化反應(yīng)來不及補(bǔ)充流出的電子，造成正電荷的積累，陽極的電極電位比平衡電位更正2、極化有哪些類型？為什么可以分成不同的類型答：極化分為濃差極化和電極極化，按照控制步驟的不同來分類，濃差極化：液相傳質(zhì)步驟成為控制步驟時(shí)引起的電極極化叫濃差極化。電極極化：電化學(xué)反應(yīng)步驟成為控制步驟時(shí)引起的電極極化叫電極極化。3、比較電解池和原電池的極化圖，解釋兩者不同的原因。答：（看圖）原電池陰極為正極，陽極為負(fù)極，電解池剛好與之相反。8、有人說。若為非可答：不對，平衡電位是指可逆電極的電位，必須先判斷電極體系是否為可逆電極,逆電極，還需要根據(jù)穩(wěn)定電位判斷析出傾向。9、假設(shè)。答：不對，電極過程中各單元的速度快慢時(shí)相

9、對的，若通過攪拌使液相傳質(zhì)步驟速率大大增加，控制步驟會相應(yīng)的改變，極化的類型可能改變，但仍會發(fā)生極化。10、有人說。答：極化度。極化度表示電極極化的趨勢，反映了電極過程進(jìn)行的難易程度，極化度越大，電極極化的傾向越大，電極過程越不易進(jìn)行。11、名詞解釋平衡電位：可逆電極的電極電位標(biāo)準(zhǔn)電位：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的平衡電位穩(wěn)定電位：電荷交換速度平衡而物質(zhì)交換速度不平衡時(shí)界面的電極電位極化電位：有電流通過時(shí)離平衡電位的的電極電位過電位：在一定電流密度下，電極電位偏離平衡電位的差值編輯版word極化值：有電流通過時(shí)電極電位與靜止電位的差值第五章1、在電極界面附近的液層中，是否總存在三種傳質(zhì)方式？為什么？每種傳質(zhì)方

10、式的傳質(zhì)速度如何表示（電遷移、對流和電遷移傳質(zhì)作用可以忽因此電極界面附近液層J 來表示。答：電極界面附近的液層通常是指擴(kuò)散層，可以同時(shí)存在著三種傳質(zhì)方式（電遷移、對流和擴(kuò)散），但當(dāng)溶液中含有大量局外電解質(zhì)時(shí)，反應(yīng)離子的遷移數(shù)很小，略不計(jì)，而且根據(jù)流體力學(xué)，電極界面附近液層的對流速度非常小，主要傳質(zhì)方式是擴(kuò)散。三種傳質(zhì)方式的傳質(zhì)速度可用各自的電流密度（公式自己輸。）2. 在什么條件下才能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過程？實(shí)際穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過程的規(guī)律與理想穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過程有什么區(qū)別？答：一定強(qiáng)度的對流的存在是穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過程的前提。（區(qū)別見筆記）3. 旋轉(zhuǎn)圓盤電極和旋轉(zhuǎn)圓環(huán)圓盤電極有什么優(yōu)點(diǎn)？它們在電化學(xué)測量中有什么重要用途？

11、答：旋轉(zhuǎn)圓盤電極和旋轉(zhuǎn)圓環(huán)圓盤電極上各點(diǎn)的擴(kuò)散層厚度是均勻的，因此電極表面各處的電流密度分布均勻。這克服了平面電極表面受對流作用影響不均勻的缺點(diǎn)。它們可以測量并分析極化曲線，研究反應(yīng)中間產(chǎn)物的組成及其電極過程動力學(xué)規(guī)律。4. 試比較擴(kuò)散層、分散層和邊界層的區(qū)別。擴(kuò)散層中有沒有剩余電荷？答：緊靠電極表面附近，有一薄層，此層內(nèi)存在反應(yīng)粒子的濃度梯度，這層叫做擴(kuò)散層；電極表面的荷電粒子由于熱運(yùn)動而傾向于均勻分布，從而使剩余電荷不可能完全緊貼著電極表面分布，而具有一定的分散性，形成所謂分散層；靠近電極表面附近的液流層叫做邊界層，越接近電極表面，其液流流速越小。5. 假定一個(gè)穩(wěn)態(tài)電極過程受傳質(zhì)步驟控制，

12、并假設(shè)該電極過程為陰離子在陰極還原。試問在電解液中加入大量局外電解質(zhì)后，穩(wěn)態(tài)電流密度應(yīng)增大還是減?。繛槭裁?？答：當(dāng)電解液中沒有加入大量局外電解質(zhì)，電遷移作用不能忽略，而該電極過程為陰離子在陰極還原，此時(shí)電遷移與擴(kuò)散兩者作用方向相反，起互相抵消的作用。因此在電解液中加入大量局外電解質(zhì)后，擴(kuò)散作用增大，穩(wěn)態(tài)電流密度應(yīng)增大。6. 穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散和非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散有什么區(qū)別？是不是出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散之前都一定存在非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散階段？為什么？答：穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散與非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散的區(qū)別，主要看反應(yīng)粒子的濃度分布是否為時(shí)間的函數(shù)，即穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散時(shí)c=f（x），非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散時(shí)c=f（x,t）。穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散出現(xiàn)之前都一定存在非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散階段，因?yàn)榉磻?yīng)初期擴(kuò)

13、散的速度比較慢，擴(kuò)散層中各點(diǎn)的反應(yīng)粒子是時(shí)間和距離的函數(shù)；而隨著時(shí)間的推移，擴(kuò)散的速度不斷提高，擴(kuò)散補(bǔ)充的反應(yīng)粒子數(shù)與反應(yīng)所消耗的反應(yīng)粒子數(shù)相等，反應(yīng)粒子在擴(kuò)散層中各點(diǎn)的濃度分布不再隨時(shí)間變化而變化，達(dá)到一種動態(tài)平衡狀態(tài)。7. 為什么在濃差極化條件下，當(dāng)電極表面附近的反應(yīng)粒子濃度為零時(shí)，穩(wěn)態(tài)電流并不為零，反而得到極大值（極限擴(kuò)散電流）？答：當(dāng)電極表面反應(yīng)粒子濃度下降到零，則反應(yīng)粒子的濃度梯度達(dá)到最大值，擴(kuò)散速度也最大，整個(gè)電極過程由擴(kuò)散步驟來控制，這時(shí)的濃差極化稱為完全濃差極化。意味著擴(kuò)散過來一個(gè)反應(yīng)粒子，立刻就消耗在電極反應(yīng)上了，擴(kuò)散電流也就達(dá)到了極大值。8. 試用數(shù)學(xué)表達(dá)式和極化曲線說明穩(wěn)

14、態(tài)濃差極化的規(guī)律。答：9. 什么是半波電位？它在電化學(xué)應(yīng)用中有什么意義？答：當(dāng)電流密度等于極限擴(kuò)散電流密度的二分之一時(shí)的電極電位，叫做半波電位。半波電位代表指定氧化-還原系統(tǒng)之特征性質(zhì)，可以用來作為定性分析的依據(jù)。10. 對于一個(gè)穩(wěn)態(tài)電極過程，如何判斷它是否受擴(kuò)散步驟控制？答：可以根據(jù)是否出現(xiàn)濃差極化的動力學(xué)特征，來判別電極過程是否由擴(kuò)散步驟控制。濃差極化的動力學(xué)特征如下：當(dāng)電極過程受擴(kuò)散步驟控制時(shí)，在一定的電極電位范圍內(nèi)，出現(xiàn)一個(gè)不受電極電位變化影響的極限擴(kuò)散電流密度jd,而且jd受溫度變化的影響較小。濃差極化的動力學(xué)公式。電流密度j和極限電流密度jd隨著溶液攪拌強(qiáng)度的增大而增大。擴(kuò)散電流密

15、度與電極表面的真實(shí)表面積無關(guān)，而與電極表面的表觀面積有關(guān)。11. 什么是過渡時(shí)間？它在電化學(xué)應(yīng)用中有什么用途？答：在恒電流極化條件下使電極表面反應(yīng)粒子濃度降為零所需要的時(shí)間，稱為過渡時(shí)間。通常也把過渡時(shí)間定義為：從開始恒電流極化到電極電位發(fā)生突躍所經(jīng)歷的時(shí)間。利用過渡時(shí)間，可以測定電極體系的動力學(xué)參數(shù)。12. 小結(jié)平面電極在不同極化條件下非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過程的特點(diǎn)。答：在完全濃差極化條件下，反應(yīng)粒子表面濃度、擴(kuò)散層有效厚度和擴(kuò)散電流密度都隨著時(shí)間而不斷變化；產(chǎn)物不溶時(shí)恒電位陰極極化下，反應(yīng)粒子表面濃度不變，擴(kuò)散層有效厚度和擴(kuò)散電流密度都隨著時(shí)間而不斷變化；在恒電流陰極極化下，電流密度恒定，反應(yīng)粒子和

16、產(chǎn)物粒子的表面濃度都是與，呈線性關(guān)系；電極電位隨時(shí)間變負(fù)；13. 從理論上分析平面電極上的非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散不能達(dá)到穩(wěn)態(tài)，而實(shí)際情況下卻經(jīng)過一定時(shí)間后可以達(dá)到穩(wěn)態(tài)。這是為什么？答：在理論上，當(dāng)僅存在擴(kuò)散作用時(shí)，反應(yīng)粒子濃度隨時(shí)間不斷發(fā)生變化，始終不能建立穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散。然而在實(shí)際情況下，由于液相中不可避免地存在對流作用，非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過程不會持續(xù)很長的時(shí)間，當(dāng)非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散層的有效厚度接近或等于由于對流作用形成的對流擴(kuò)散層厚度時(shí)，電極表面的液相傳質(zhì)過程就可以轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)。14. 球形電極表面上的非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過程與平面電極有什么不同？答：平面電極只考慮了垂直于電極表面一維方向上的濃度分布，而對于球形電極，當(dāng)擴(kuò)散層的有效厚度

17、大體上與電極表面曲率半徑相當(dāng)時(shí)，就要考慮三維空間的非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散。第六章18.用電位的變化為什么會影響電化學(xué)反應(yīng)步驟的速度？在什么條件下必須考慮這種響？答：電子轉(zhuǎn)移步驟是在緊密層中進(jìn)行的，影響反應(yīng)活化能和反應(yīng)速度的電位差是緊密層平面與電極表面之間的電位差，即緊密層電位（j-郎）。當(dāng)如電位不能忽略時(shí)，31電位變化就會影響電化學(xué)反應(yīng)步驟的速度。在稀溶液中，尤其是電極電位接近于零電荷電位和發(fā)生表面活性物質(zhì)特性吸附時(shí)，31電位在整個(gè)雙電層電位差中占有較大的比重。因此，在這條件下，不得不考慮31電位的變化對電化學(xué)反應(yīng)步驟速度的影響。11 .當(dāng)電極過程為電子轉(zhuǎn)移步驟和擴(kuò)散步驟共同控制時(shí)，其動力學(xué)規(guī)律有什么特點(diǎn)？答：從電化學(xué)極化和濃差極化共存時(shí)的動力學(xué)公式中可以看出，混合控制時(shí)的過電位是由兩部分組成的（電化學(xué)過電位和濃差過電位）。12 .根據(jù)極化電流密度j,交換電流密度j0和極限擴(kuò)散電流密