電化學(xué)原理簡(jiǎn)答題

第三章電極/溶液界面的構(gòu)造與性質(zhì)1.為什么電毛細(xì)曲線是具有極大值的拋物線外形？溶液界面存在雙電層，剩余電荷無(wú)論帶正電還是負(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，目電荷密度越大，界面張力越小，因此電毛細(xì)曲線是具有極大值的拋物線外形。2?標(biāo)準(zhǔn)氫電極的外表剩余電荷是否為零？不一走,標(biāo)準(zhǔn)氫電極電位為O指的是氫標(biāo)電位,是人為規(guī)定的，電極外表剩余電荷密度為O時(shí)的電位指的是零電荷電位,其數(shù)值并不

定為0;由于形月 間電位差的緣由除了離子雙電層外,還有吸附雙電層\偶極子雙電層冶屬外表電位。影響雙電層構(gòu)造的主要因素是什么？為什么？靜電作用和熱運(yùn)動(dòng)。靜電作用使符號(hào)相反的剩余旦荷相互靠近，貼于電極外表排列，熱運(yùn)動(dòng)使荷電粒子外散，在這兩種作用下界面層由嚴(yán)密層和分散層組成。什么叫Pl電位？能否說(shuō)Wl1電位的符號(hào)是否總是與雙電層總電位的符號(hào)全都？為什么？距離電極外表d處的電位叫屮］電位。不能，由于不同的嚴(yán)密層d的大/」懷同，而嚴(yán)密層的厚1珂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(wú)關(guān)。當(dāng)發(fā)生超載吸附時(shí)灼電位的符號(hào)與雙電層總電位的符號(hào)不全都。5?簡(jiǎn)要概括電極/溶液界面進(jìn)展的四個(gè)階段、優(yōu)缺點(diǎn)及其主要內(nèi)容。主要內(nèi)容：將雙電層比作是平行板電容器優(yōu)點(diǎn):a能夠解釋界面張力隨電極電位變化b能夠解釋微分電容曲線上所消滅的平臺(tái)區(qū)域缺點(diǎn):a解釋不了界面電容隨電極電位和溶液總濃度的變化規(guī)律b解釋不了在稀溶液中,零電荷電位下微分電容最小等試驗(yàn)事實(shí)②GOUy和ChaPman分散層模型:主要內(nèi)容：溶液中的離子在靜電作用和熱運(yùn)動(dòng)作用下，按位能場(chǎng)中粒子的波爾茲曼安排律分布,完全無(wú)視嚴(yán)密層,只考慮分散層。優(yōu)點(diǎn)：a能較好解釋微分電容最小值的消滅b能較好解釋電容隨電極電位的變化規(guī)律缺點(diǎn):a理論計(jì)算微分電容值與試驗(yàn)事實(shí)相差太大b解釋不了微分電容曲線上的“平臺(tái)區(qū)“的消滅③Stem模型〔雙電層靜電模型〕:主要內(nèi)容：雙電層由嚴(yán)密層和分散層兩局部組成。優(yōu)點(diǎn)：a說(shuō)明白微分電容隨電極電位確定值和溶液總濃度增大而增加的緣由b從理論上估算表征分散層特征的某些重要參數(shù)C能較好的反映界面構(gòu)造的真實(shí)狀況缺點(diǎn):a4寺恩雙電層方程式對(duì)界面構(gòu)造的描述只是一種近似的、統(tǒng)計(jì)平均的結(jié)果，不能用作準(zhǔn)確的計(jì)算b對(duì)嚴(yán)密層的描述過(guò)于粗糙,只是簡(jiǎn)潔地把嚴(yán)密層描述成厚度d不變的離子電荷層。④BDM模型：主要內(nèi)容：在Stern模型的根底上，對(duì)嚴(yán)密層構(gòu)造，考慮電極外表的“水化“和有無(wú)特性吸優(yōu)點(diǎn):能夠解釋微分電容曲線上，兩個(gè)“平臺(tái)區(qū)“凹凸不同的緣由6什么是特性吸附？哪些類型的物質(zhì)具有特性吸附的力量？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。大局部無(wú)機(jī)陰離子，部分無(wú)機(jī)陽(yáng)離子以及外表活性有機(jī)分子可發(fā)生特性吸附。試依據(jù)微分電容曲線和電毛細(xì)曲線的變化，說(shuō)明有機(jī)分子的特性吸附有哪些特點(diǎn)？①吸附發(fā)生在零電荷電位四周的肯定電位范圍內(nèi)，而且外表活性有機(jī)分子的濃度越高，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)移視狀況而定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)岀現(xiàn)電容峰值有機(jī)外表活性物質(zhì)在電極上的特性吸附為什么有肯定的吸附電位范匡I?無(wú)機(jī)離子發(fā)生待性吸附時(shí)，有沒(méi)有肯定的吸附電位范圉？這種變化是由于外表活性有機(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弓I起的。無(wú)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(hào)電荷的電極外表。9什么是零電荷電位？為什么說(shuō)它不是電極確定電位的零點(diǎn)？零電荷電位指的是電極外表剩余電荷密度為O0;由于形成相間電位差的緣由除了離子雙電層外,還有吸附雙電層\偶極子雙電層\金屬外表電位第四章：電極過(guò)程概述什么是電極的極化現(xiàn)象？電極極化的緣由是什么？試用產(chǎn)生極化的緣由解釋陰極極化和陽(yáng)極極化的區(qū)分.有電流通過(guò)時(shí)電極電位偏離平衡電位的現(xiàn)象叫電極的打算。緣由：電子運(yùn)動(dòng)速率大于電極反響單位時(shí)間內(nèi)陰極復(fù)原反響來(lái)不及消耗流入的電子,造成電子在陰極積存，陰極電極電位比平衡電位更負(fù)，而當(dāng)氧化反響來(lái)不及補(bǔ)充流出的電子，造成正電荷的積累,陽(yáng)極的電極電位比平衡電位更正。極化有哪些類型？為什么可以分成不同的類型極化分為濃差極化?口電極極化。依據(jù)掌握步驟的不同來(lái)分類。濃差極化：液相傳質(zhì)步驟成為掌握步驟時(shí)引起的電極極化叫濃差極化。電極極化：電化學(xué)反響步驟成為掌握步驟時(shí)引起的電極極化叫電極極化。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(guò)時(shí)離平衡電位的的電極電位過(guò)電位:在肯定電流密度下，電極電位偏離平衝電位的差值極化值：有電流通過(guò)時(shí)電極電位與靜止電位的差值簡(jiǎn)述電極過(guò)程的根本歷程：①反響粒子向電極外表四周液層遷移，稱為液相傳質(zhì)步驟。②反響粒子在電極裘面或電極裘面四周的液層中進(jìn)展電化學(xué)反響前的草些轉(zhuǎn)化過(guò)程，通常這些過(guò)程沒(méi)有電子參與反響，反響速度與電極電位無(wú)關(guān),稱為外表的前置轉(zhuǎn)化步驟。③反響粒子在電極/溶液界面上得到或失去電子，生成復(fù)原或氧化反響的產(chǎn)物，稱為電子轉(zhuǎn)移步驟或電化學(xué)反響步驟.④反響產(chǎn)物在電極外表或外表四周的液層中進(jìn)展電化學(xué)反響后的轉(zhuǎn)化過(guò)程，稱為隨后的外表轉(zhuǎn)化。⑤反響產(chǎn)物生成相,稱為相生成步驟?；蚍错懏a(chǎn)物可溶時(shí),產(chǎn)物粒子自電極外表對(duì)溶液內(nèi)部或液態(tài)電極內(nèi)部遷移,成為反響后的液相傳質(zhì)步驟。第五章液相傳質(zhì)步驟動(dòng)力學(xué)I?在電極界面四周的液層中?是否總是存在著三種傳質(zhì)方式？為什么？每一種傳質(zhì)方式的傳質(zhì)速度如何表示？〔Ir散〕,但當(dāng)溶液中含有大量局外電解質(zhì)時(shí)，反響離子的遷移數(shù)很小，電遷移傳質(zhì)作用可以無(wú)視不計(jì)，而且依據(jù)流體力學(xué)，電極界面四周液層的對(duì)流速度格外小，因此電極界面四周液層主要傳質(zhì)方式是集中。三種傳質(zhì)方式的傳質(zhì)速度可用各自的電流密度J來(lái)表示：電遷移流量-Ji=±CV=±cuEii ii對(duì)流流量：Ji=VCXi集中流量:Ji

=-D字i2即集中速度與電極反響速度相平衡。這時(shí)反響粒子在集中層中各點(diǎn)的濃度分布不再隨時(shí)間變化而變化，而僅僅是距離的函數(shù);集中層的厚度不再變化；離子的濃度梯度是一個(gè)常數(shù)，這就是穩(wěn)態(tài)擴(kuò)理程。而實(shí)際狀況下,集中區(qū)與對(duì)流區(qū)是相互重晝、沒(méi)有明顯界限的，只能依據(jù)肯定的理論來(lái)近似求得集中層的厚度。二者在集中層內(nèi)都是以集中作用為主.因此二者具有相像的集中動(dòng)力學(xué)規(guī)律，但推導(dǎo)實(shí)際狀況下的穩(wěn)態(tài)集中動(dòng)力學(xué)公式需要借用抱負(fù)穩(wěn)態(tài)集中的動(dòng)力學(xué)公式“3?旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)電極和旋轉(zhuǎn)圓環(huán)圓盤(pán)電極有什么優(yōu)點(diǎn)？它們?cè)陔娀瘜W(xué)測(cè)量中有什么重要用途？旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)電極和旋轉(zhuǎn)圓環(huán)圓盤(pán)電極上各點(diǎn)的集中層厚度是均勻的，因此電極外表各處的電流密度分布均勻。這抑制了平面電極外表受對(duì)流作用影響不均勻的缺點(diǎn)。它們可以測(cè)量并分析極化曲線，爭(zhēng)論反響中間產(chǎn)物的組成及其電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)規(guī)律。4.試比較集中層、分散層和邊界層的區(qū)分。集中層中有沒(méi)有剩余電荷？依據(jù)集中傳質(zhì)理論，緊靠電極外表四周，有一薄層，此層內(nèi)存在反響粒子的濃度梯度，這層叫做集中層;電極外表的荷電粒子由于熱運(yùn)動(dòng)而傾向于均勻分布,從而使剩余電荷不行能完全緊貼看電極外表分布，而具有肯定的分散性，形成所謂分散層;靠近電極外表四周的液流層叫做邊界層,越接近電極外表,其液流流速越小。5?假定一個(gè)穩(wěn)態(tài)電極過(guò)程受傳質(zhì)步驟掌握,并假設(shè)該電極過(guò)程為陰離子在陰極復(fù)原。試問(wèn)在電解液中參加大量局外電解質(zhì)后?穩(wěn)態(tài)電流密度應(yīng)増大還是減?。繛槭裁?？當(dāng)電解液中沒(méi)有參加大量局外電解質(zhì)，電遷移作用不能無(wú)視,而該電極過(guò)程為陰離子在陰極復(fù)原，此時(shí)電遷移與集中兩者作用方向相反，起相互抵消的作用。因此在電解液中參加大量局外電解質(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)集中和非穩(wěn)態(tài)集中有什么區(qū)分？是不是消滅穩(wěn)態(tài)集中之前都肯定存在非穩(wěn)態(tài)集中階段？為什么？穩(wěn)態(tài)集中與非穩(wěn)態(tài)集中的區(qū)分,主要看反響粒子的濃度分布是否為時(shí)間的函數(shù)，即穩(wěn)態(tài)集中時(shí)Ci=f(x)Ci=f(xt)t β穩(wěn)態(tài)集中消滅之前都肯定存在弓鞘態(tài)集中階段，由于反響初期集中的速度比較慢，集中層中各點(diǎn)的反響粒子是時(shí)間和距離的函數(shù);而隨看時(shí)間的推移，集中的速度不斷提高，集中補(bǔ)充的反響粒子數(shù)與反響所消耗的反響粒子數(shù)相等，反響粒子在集中層中各點(diǎn)的濃度分布不再隨時(shí)間變化而變化，到達(dá)一種動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。7?為什么在濃差極化條件下當(dāng)電極外表四周的反響粒子濃度為零時(shí)?穩(wěn)態(tài)電流并不為暮?反而得到極f大值〔極限集中電流〕？當(dāng)電極外表反響粒子濃度下降到零，則反響粒子的濃度梯度到達(dá)最大值，集中速度也最大,整個(gè)電極過(guò)程由擴(kuò)閑逛驟來(lái)掌握,這時(shí)的濃差極化稱為完全濃差極化。意味看集中過(guò)來(lái)一個(gè)反響粒子,馬上就消耗在電極反響上了,集中電流也就到達(dá)了極大值。8什么是半波電位？它在電化學(xué)應(yīng)用中有什么意義？當(dāng)電流密度等于極限集中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-復(fù)原系統(tǒng)之特征性質(zhì),可以用來(lái)作為定性分析的依據(jù)。9?對(duì)于一個(gè)穩(wěn)態(tài)電極過(guò)程.如何推斷它是否受擴(kuò)閑逛驟掌握？可以依據(jù)是否消滅濃差極化的動(dòng)力學(xué)特征，來(lái)判別電極過(guò)程是否由擴(kuò)閑逛驟掌握。濃差極化的動(dòng)力學(xué)特征如下：”1當(dāng)電極過(guò)程受擴(kuò)閑逛驟掌握時(shí)‘在肯定的電極電位范圍內(nèi)，消滅一個(gè)不受電極電位變化影響的極限集中電流密度/d,而目Jd受溫寰變化的影響較小，即丿d的溫度系數(shù)較小。2濃差極化的動(dòng)力學(xué)公〔產(chǎn)物可溶、產(chǎn)物不行溶L3電流密度j和極限電流密度辦隨看溶液瞬強(qiáng)度的增大而增大。4集中電流密度與電極外表的真實(shí)外表積無(wú)關(guān)，而與電極外表的表觀面積有關(guān)。什么是過(guò)渡時(shí)間？它在電化學(xué)應(yīng)用中有什么用途？時(shí)間定義為：從開(kāi)頭恒電流極化到電極電位發(fā)生突躍所經(jīng)受的時(shí)間。利用過(guò)渡時(shí)間，可以測(cè)定電極體系的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。小結(jié)平面電極在不同極化條件下耳礦態(tài)集中過(guò)程的特點(diǎn)。①在完全濃差極化條件下,反響粒子外表濃度、集中層有效厚度和集中電流密度都隨看時(shí)間而不斷變化。②產(chǎn)物不溶時(shí)恒電位陰極極化下，反響粒子外表濃度不變,集中層有效厚度和集中電流密度都隨看時(shí)間而不斷變化。③在恒電流陰極極化下，電流密度恒定，反響粒子和產(chǎn)物粒子的外表濃度都是與√F呈線性關(guān)系；電極電位隨時(shí)間變負(fù)。從理論上分析平面電極上的非穩(wěn)態(tài)集中不能到達(dá)穩(wěn)態(tài)?而實(shí)際狀況下卻經(jīng)過(guò)肯定時(shí)間后可以到達(dá)穩(wěn)態(tài)。這是為什么？在理論上,當(dāng)僅存在集中作用時(shí)，反響粒子濃度隨時(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)際晴況下,由于液相中不行避開(kāi)地存在對(duì)流作用，彳晦態(tài)集中過(guò)程不會(huì)持續(xù)很長(zhǎng)的時(shí)間，當(dāng)弓魄態(tài)集中層的有效厚度接近或等于由于對(duì)流作用形成的對(duì)流集中層厚度時(shí)，電極外表的液相傳質(zhì)過(guò)程就可以轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài).球形電極外表上的耳硯態(tài)集中過(guò)程與平面電極有什么不同？平面電極只考慮了垂直于電極外表一維方向上的濃度分布，而對(duì)于球形電極，當(dāng)集中層的有效厚度大體上與電極外表曲率半徑相當(dāng)時(shí)，就要考慮三維空間的勻瑙態(tài)集中。此外,在沒(méi)有對(duì)流傳質(zhì)作用存在的釧牛下，球形電極外表四周液層中的集中過(guò)程,可以自行的從弓礴態(tài)向穩(wěn)態(tài)過(guò)渡。第六童電子轉(zhuǎn)移步驟動(dòng)力學(xué)1.人們從試驗(yàn)中總結(jié)岀的電化學(xué)極化規(guī)律是什么？電化學(xué)極化值的大小受哪些因素的影響？人們從試驗(yàn)中總結(jié)出的最重要的電化學(xué)極化規(guī)律閱歷公式一塔菲爾公式η=a+bl0g極7o化值的大〃和電極材料的性質(zhì)、電極裘面狀態(tài)、溶液組成及溫度等因素有關(guān)。2?電化學(xué)反響的根本動(dòng)力學(xué)參數(shù)有哪些？說(shuō)明它們的物理意義。傳遞系數(shù)、交換電流密度和電極反響速度常數(shù)通常被認(rèn)為是根本的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。傳遞系數(shù)α和P的物理意義是電極電位對(duì)復(fù)原反響活化能和氧化反響活化能影響的程度。交換電流密度表示平衡電位下氧化反響和復(fù)原反響確實(shí)定速度,也可以說(shuō)是平衡狀態(tài)下，氧化態(tài)粒子和復(fù)原態(tài)粒子在電極/溶液界面的交換速度。電極反響速度常數(shù)是交換電流密度的f寺例，是指定條件一電極電位為標(biāo)準(zhǔn)電極電位和反響粒子濃度為單位濃度——下的交換電流密度。3.既然平衡電位和交換電流密度都是描述電極反響平衡狀態(tài)的特征參數(shù),為什么交換電流密度能說(shuō)明電極反響的動(dòng)力學(xué)特征？對(duì)處于平衡態(tài)的電極反響末說(shuō)，它既具有肯定的熱力學(xué)性質(zhì)，又有肯定的動(dòng)力學(xué)特性。這兩種性質(zhì)分別通過(guò)平衡電位和交換電流密度來(lái)描述,二者之間并無(wú)必定的聯(lián)系。交換電流密度表示平衡電位下氧化反響和復(fù)原反響確實(shí)定速度，所以，交換電流密度本身就表征了電極反響在平衡狀態(tài)下的動(dòng)力學(xué)特性。4?為什么要引入電極反響速度常數(shù)的概念？它與交換電流密度之間有什么聯(lián)系和區(qū)別？交換電流密度的數(shù)值隨反響物質(zhì)的濃度轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)變，所以應(yīng)用交換電流密度描述電極體系的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)時(shí)，必需注明各反響物的濃度，很不便利“為此，引入了與反響物質(zhì)濃度無(wú)關(guān)的電極反響速度常數(shù)。電極反響速度常數(shù)是交換電流密度的一個(gè)特例，是指定條件一電極電位為標(biāo)準(zhǔn)電極電位和反響粒子濃度為單位濃度——下的交換電流密度?？梢杂媚男﹨?shù)來(lái)描述電子轉(zhuǎn)移步驟的不行逆性？這些參數(shù)之間有什么聯(lián)系與區(qū)分？其可逆性也大，表示電極體系不簡(jiǎn)潔極化。Wl電位的變化為什么會(huì)影響電化學(xué)反響步驟的速度？在什么條件下必需考慮這種影響？電子轉(zhuǎn)移步驟是在嚴(yán)密層中進(jìn)展的，影響反響活化能和反響速度的電位差是嚴(yán)密層平面與電極表面之間的電位差，即嚴(yán)密層電位〔φ-Ψ1

1當(dāng)昭電位不能無(wú)視時(shí)，珂電位變化就會(huì)影響電化學(xué)反響步驟的速度。在稀溶液中，尤其是電極電位接近于零電荷電位和發(fā)生外表活性物質(zhì)特性吸附時(shí)，陷電位在整個(gè)雙電層電位差中占有較大的比重。因此,在這條件下,不得不考慮氏電位的變化