應(yīng)用電化學(xué)教學(xué)大綱

1、 應(yīng)用電化學(xué)教學(xué)大綱 # #課程性質(zhì)：專業(yè)方向課程總學(xué)時：34理論學(xué)時：32開課學(xué)院：化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院大綱執(zhí)筆人：杜金艷教研室主任審核：吳華強先修課程：物理化學(xué)、有機化學(xué)電極過程動力學(xué)學(xué)分:2討論學(xué)吋：2（無課程實驗）適用專業(yè)：化學(xué)教育、應(yīng)用化學(xué)、材料化學(xué)大綱編寫時間:2006年8月教學(xué)院長審定：朱昌青 # 一、說明1、課程的性質(zhì)、地位和任務(wù)應(yīng)用電化學(xué)是高等院校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的一門主要專業(yè)方向課程。本課程目的是在已學(xué)過一-些先修課程（物理化學(xué)、有機化學(xué)電極過程動力學(xué)）的基礎(chǔ)上，運用數(shù)學(xué)、物理的有關(guān)理論、方法和電化學(xué)基本原理，解決科學(xué)研究和生產(chǎn)實際中涉及電化學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)有關(guān)金屬腐蝕、金屬電沉積及

2、化學(xué)電源等方面的實際問題。其任務(wù)是使學(xué)生了解各種化學(xué)電源的基本原理、結(jié)構(gòu)和制造過程，以及利用電解制造金屬、電鍍層和各種不同化學(xué)產(chǎn)品的可能途徑。為學(xué)生將來從事電化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域工作、科學(xué)研究及開拓新技術(shù)打下堅實基礎(chǔ)。應(yīng)用電化學(xué)主要內(nèi)容：（1）電化學(xué)基礎(chǔ)（2）化學(xué)電源；（3）金屬表面精飾；（4）無機物的電解工業(yè)；（5）有機物的電解合成；（6）電化學(xué)腐蝕與防護。2、課程教學(xué)的基本要求（1）通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解電化學(xué)基礎(chǔ)知識及基本原理,初步學(xué)會分析和解決電化學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域中各種實際問題的能力。（2）通過教學(xué)的各個環(huán)節(jié)，要求學(xué)生了解化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程，以及利用電能制造金屬，電鍍層和各種不同化學(xué)產(chǎn)品的

3、可能途徑。（3）通過課內(nèi)教學(xué)、討論，培養(yǎng)學(xué)生具備堅實的專業(yè)基礎(chǔ)知識，對電化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域有深刻的了解。3、本課程的重點與難點重點：本課程的有關(guān)基本理論和基本概念，常用化學(xué)電源的種類及充放電原理，有機、無機電解工業(yè)的原理及工藝，金屬的衣面修飾和金屬的腐蝕及防腐。難點：電化學(xué)的基本原理，有機、無機電解原理，金屬防腐二、課堂教學(xué)時數(shù)及課后作業(yè)題型分配早目教學(xué)內(nèi)容教學(xué)時數(shù)教學(xué)方式或手段課后作業(yè)思考題練習(xí)題電化學(xué)理論基礎(chǔ)8講授V二化學(xué)電源6講授（討論）V三金屬表而精飾6講授V四無機物的電解工業(yè)6講授V五有機物的電解合成4講授V7電化學(xué)腐蝕與防護4講授（討論）V合計34三、本文第一章電化學(xué)理論基礎(chǔ)【教學(xué)目的】

4、通過本章教學(xué)，使學(xué)生明確應(yīng)用電化學(xué)的學(xué)科性質(zhì)、基本內(nèi)容和學(xué)習(xí)意義，掌握電化學(xué)的相關(guān)基礎(chǔ)理論知識。了解本門課程的教學(xué)要求和學(xué)習(xí)方法?！局攸c難點】電化學(xué)的相關(guān)基礎(chǔ)理論知識，重點掌握電化學(xué)的研究方法，電化學(xué)過程熱力學(xué)和法拉第過程。第一節(jié)電化學(xué)體系的基本單元一、電極二、隔膜三、電解質(zhì)溶液四、電解池的設(shè)計與安裝第二節(jié)電化學(xué)過程熱力學(xué)一、可逆電化學(xué)過程的熱力學(xué)二、不可逆電化學(xué)過程的熱力學(xué)第三節(jié)M/S界面的性能一、電極的電容和電荷二、雙電層理論概要第四節(jié)影響電極反應(yīng)速度的因素一、電極反應(yīng)種類和機理二、影響電極反應(yīng)速度的因素及電極的極化第五節(jié)電化學(xué)研究方法一、穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)二、點位掃描技術(shù)循環(huán)伏安法三、控制點位技

5、術(shù)一一單電勢階躍法四、控制電流技術(shù)恒電流電解五、光譜電化學(xué)方法【思考題】1、試推導(dǎo)下列各電極反應(yīng)的類型及電極反應(yīng)的過程。Ce4+2eCe2+O2+2H2O+4e4OHN嚴+2wtM(4)MnO2(s)+f+比OtMnOOH+OH-2、試說明參比電極應(yīng)具有的性能和用途。3、試描述雙電層理論的概要。4、試推導(dǎo)高正超電勢-/關(guān)系式，并同Dfel方程比較。5、簡述你所了解的電化學(xué)研究方法。第二章化學(xué)電源【教學(xué)目的】通過本章教學(xué)，使學(xué)生明確化學(xué)電源的分類，各種化學(xué)電池的構(gòu)造、性能及充放電過程及原理。了解當(dāng)前化學(xué)電池的研究進展和前沿。【重點難點】運用電化學(xué)理論的相關(guān)知識，解釋各種化學(xué)電池的充放電原理，尤其

6、是鋰電池的特殊性。第一節(jié)概述一、主要術(shù)語二、化學(xué)電源的主要性能三、化學(xué)電源的選擇和應(yīng)用第二節(jié)一次電池一、一次電池的通性及應(yīng)用二、堿性鋅猛電池三、其他幾種鋅一次電池四、鋰電池第三節(jié)二次電池一、二次電池的一般性質(zhì)及應(yīng)用二、鉛酸蓄電池三、堿性Ni/Cd電池四、氫線電池五、鋰電池和鋰離子電池第四節(jié)燃料電池一、燃料電池的歷史和發(fā)展二、燃料電池的特點和分類三、國內(nèi)外燃料電池的研究現(xiàn)狀【思考題】1、試寫岀下列電池的電極反應(yīng)、成流反應(yīng)以及電解液和集電器名稱：堿性鋅錨原電池鋰二氧化錨原電池鋅氧化汞電池堿性線鎘電池氫線蓄電池氫氧燃料電池2、試依據(jù)熱力學(xué)數(shù)據(jù)計算堿性鋅空氣電池的理論容量、電池的電動勢。3、試敘述燃料

7、電池的類型及特點。4、請寫出鉛酸蓄電池的電極反應(yīng)和成流反應(yīng)，并敘述影響其壽命和容量減小的原理及鉛酸需電池的改進方法。第三章金屬表面精飾【教學(xué)目的】通過本章教學(xué)，使學(xué)生掌握金屬電沉積原理及金屬電沉積過程中表面活性物質(zhì)的作用，電鍍生產(chǎn)工藝和幾種典型的電鍍過程，金屬的陽極氧化?！局攸c難點】金屬電沉積原理，金屬的陽極氧化第一節(jié)金屬電沉積原理一、簡單金屬離子的述原二、金屬絡(luò)離子的還原三、金屬共沉積原理四、金屬電沉積過程中表面活性物質(zhì)的作用第二節(jié)電鍍工藝一、鍍層的主要性能二、影響鍍層質(zhì)量的因素三、電鍍生產(chǎn)工藝四、幾種典型的電鍍過程第三節(jié)金屬的陽極氧化一、金屬陽極氧化原理二、鋁的陽極氧化三、鈦的陽極氧化【思

8、考題】1、試敘述影響電鍍層質(zhì)量的因素2、試敘述電鍍過程中添加劑的作用原理。3、試敘述電鍍生產(chǎn)的主要工藝對電鍍質(zhì)量的影響。4、寫出酸性光亮鍍銅、鍍亮線和鍍銘的電極反應(yīng)，并簡要說明鍍液中各成分的作用。5、在鋁的陽極氧化中分別要得到厚層和薄層氧化物膜對應(yīng)的電解質(zhì)條件、溫度條件和電流密度條件各是什么？并說明原因。第四章無機物的電解工業(yè)【教學(xué)目的】通過本章教學(xué)，使學(xué)生掌握典型的無機物電解工業(yè)，包括氯堿工業(yè)，氯酸鹽、高氯酸鹽的電解合成，猛化合物的電解合成以及電解法生產(chǎn)過氧化氫等，掌握這些工藝的原理，工藝流程及電解過程中應(yīng)注意的問題等?！局攸c難點】氯堿工業(yè)三種電解生產(chǎn)方法，尤其是離子般電解法；氯酸鈉，高氯酸

9、鈉的電解工藝。第一節(jié)概述第二節(jié)氯堿工業(yè)一、隔般槽電解法二、汞槽電解法三、離子膜電解法四、氯堿工業(yè)未來發(fā)展的展望第三節(jié)氯酸鹽和高氯酸鹽的電合成一、氯酸鈉二、高氯酸鈉第四節(jié)猛化合物的電解合成、電解MnO?二、咼猛酸鉀第五節(jié)電解法生產(chǎn)過氧化氫【思考題】1、試比較氯堿工業(yè)中三種不同電解槽的優(yōu)缺點。2、試寫出下列無機電合成的電極反應(yīng)和總反應(yīng)。（1）水銀式電解槽制備4和（2）氯酸甲的電合成（3）二氧化鎰的電合成（4）堿性介質(zhì)中電解水（5）高氯酸鈉的電合成（6）由的猛礦電解合成KMnO,3、氯堿工業(yè)卬在陰極的改進方面，人們試用氧化述原反應(yīng)代替/T的析出反應(yīng)，即用陰極反應(yīng)：-O,+H.O+2e=2OH,=0.

10、40IV,2-代替析氫反應(yīng)。（1）試寫出改進前的電極反應(yīng)和總反應(yīng)（2）陰極反應(yīng)改進后，理論分解電壓降低多少？（3）理論上，每生產(chǎn)1噸M/OH將節(jié)約多少電能？第五章有機物的電解工業(yè)【教學(xué)目的】通過本章教學(xué)，使學(xué)生掌握一些典型的無有機物電解工業(yè)，如己二月青、苯二酚的電解合成等，掌握電解合成原理，工藝流程及電解過程中應(yīng)注意的問題等。了解有機化合物的電化學(xué)氟化，國內(nèi)外有機電解合成研究動向?！局攸c難點】己二膳和苯二酚的電解合成法原理和電解方法第一節(jié)概述第二節(jié)己二猜的電解合成一、己二臍的傳統(tǒng)生產(chǎn)線路一一化學(xué)合成法二、電解合成法原理三、電解方法四、新的改進第三節(jié)苯二酚第四節(jié)有機化合物的電化學(xué)氟化第五節(jié)有機電

11、解合成研究動向一、陽極氧化反應(yīng)二、陰極述原反應(yīng)【思考題】1、有機化合物的電解合成方法有何優(yōu)缺點？目前比較肯定的或帶有方向性的課題有哪些？2、何謂有機化合物的電化學(xué)氟化？電氟化過程的基本特征有哪些？3、早期的關(guān)于電解法生產(chǎn)己二月青的工業(yè)設(shè)計，主要的理論依據(jù)是什么？20世紀70年代后出現(xiàn)的關(guān)于電解合成己二月青的幾種改進方法的特點是什么？4、寫出電解法生產(chǎn)己二膳的合成反應(yīng)，試計算生產(chǎn)每噸己二猜的理論能量消耗，若槽電壓為11.65V,電流效率為80%,試計算實際能耗和能量效率。近年來，經(jīng)過改進,槽電壓已降為3.84V,相應(yīng)的數(shù)值又如何？第六章電化學(xué)腐蝕與防護【教學(xué)目的】通過本章教學(xué)，使學(xué)生掌握金屬腐蝕

12、與防護的意義，電化學(xué)腐蝕的原理，以及金屬的電化學(xué)防腐的方法。【重點難點】金屬電化學(xué)腐蝕的原理，防腐原理第一節(jié)金屬腐蝕與防護的意義第二節(jié)金屬的電化學(xué)腐蝕第三節(jié)腐蝕電池第四節(jié)金屬的電化學(xué)防腐蝕一、金屬鍍層二、陽極保護三、陰極保護四、緩蝕劑保護【思考題】1、局部腐蝕只是局部問題，為什么說比均勻腐蝕更為嚴重？試舉例說明孔蝕，晶間腐蝕，應(yīng)力腐蝕破裂和沖蝕。2、什么叫局部電池和局部電流，它們與局部腐蝕關(guān)系如何？試列農(nóng)對均勻腐蝕和局部腐蝕的特點加以說明。3、試根據(jù)金屬腐蝕的電化學(xué)機理，說明可能的防腐方法,說明陰極保護和陽極保護的異同。4、什么叫緩蝕劑？其防腐機理如何？試說明之。5、英國在羅馬人征服期的遺址發(fā)現(xiàn)人量的鐵釘（有1噸以上）。像山一樣的鐵的四周幾乎都腐蝕了，但放在中心部的鐵釘沒有腐蝕。敘述不腐蝕與腐蝕的原因。述有在FI本琦玉、千葉發(fā)現(xiàn)的古噴時代的帶有金象眼的鐵劍幾乎都腐蝕了，說明它與鐵釘?shù)那闆r有何不同？【課程考試】本課程考試方式采取閉卷形式?？荚嚦煽儯ㄕ?0%）+平時成績（占30%）二總評成績。考試主要考查電化學(xué)的基本概念、基本理論和基本知識，測評學(xué)生的理解、判斷、分析、應(yīng)用、綜合等能力。題型分為選擇題、填空題、簡答題和計算題。四、使用教材與教學(xué)參考書目【使用教材】楊輝，盧文慶：應(yīng)用電化學(xué)（高等院校選用教材），科學(xué)出版社，2001年3月【教學(xué)參考書目】1、F.