应用电化学简单题附答案

1、应用电化学1、何谓电毛细曲线？何谓零电荷电势？由 lippman 公式可进一步得到界面双电层的微分电 容 Cd, 请给出 Cd 的数学表达式。答:将理想极化电极极化至不同电势 （）,同时 测出相应的界面张力（c值）,表征-6关系的曲 线为“电毛细曲线” 。“零电荷电势”就是指 c -曲线上最高点处 d c /d=0即q=0（表面不 带有剩余电荷）相应的电极电势，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、何谓电化学极化？产生极化的主要原因就是什么？试分析极化在电解工业（如氯碱工业）、电 镀行业与

2、电池工业的利弊。 答:电化学极化就是指外电场作用下 ,由于电化 学作用相对于电子运动的迟缓性改变了原有的 电偶层而引起电极电位变化。 （即电极有净电流通 过时,阴、阳电流密度不同 ,使平衡状态受到了破 坏，而发生了电极电位的“电化学极化”）。原 因:电化学反应迟缓、 浓差极化。 从能量角度来 瞧,极化对电解就是不利的 ;超电势越大 ,外加电压 越大,耗能大。极化在电镀工业中就是不利的,氢在阴极上析出就是不可避免的副反应 ,耗能大 ,但 同时使阴极上无法析出的金属有了析出的可能。 极化使电池放电时电动势减少 ,所做电功也减小 , 对电池工业不利3、参比电极需选用理想极化电极还就是不极化 电极？目

3、前参比电极有那些类型？选择参比电 极需考虑什么？答: 参比电极选用理想不极化电极。类型 ： 标 准 氢 电 极 , 饱 与 甘 汞 电 极 ,Ag/Agcl 电 极,Hg/HgO/OH-电极。考虑的因素：电极反应可 逆,稳定性好 ,重现性好,温度系数小以及固相溶解 度小,与研究体系不反应4、零电荷的电势可用哪些方法测定？零电荷电 势说明什么现象？能利用零电荷电势计算绝对 电极电位不？答:电毛细法与微分电容法。零电荷电势表 明了“电极 /溶液”界面不会出现由于表面剩余 电荷而引起的离子双电层现象 ; 不能将此电势 瞧成相间电势的绝对零点 , 该电势也就是在一定 参比电极下测得的 , 所以不能用于

4、计算绝对电极 电位。5、 为什么卤素离子在汞电极上吸附依F Cl cF-、特性吸附在 两种曲线上的左半支曲线不同 ,零电荷电势负移。6、何谓非稳态扩散？其初始条件与一个边界条 件就是什么？另一边界条件由极化条件决定。答:非稳态扩散 :在电化学反应开始阶段 ,由于反 应粒子浓度变化幅度较小 ,液相传质不足 ,粒子被 消耗,此时浓度极化处于发展阶段 ,称之为传质过 程的非稳态阶段初始条件 :Ci（x,0）=Ci0 开始电 极前扩散粒子完全均匀分布在液相中。边界条 件:Ci ,t）=Ci,无穷远处不出现浓度极化。另一 边界条件 :极化条件7、溶液中有哪几种传质方式 , 产生这些传质过程 的原因就是什

5、么？答:对流、扩散、电迁移。对流：由于流体各部 分之间存在浓度或温度差或者外部机械作用力 下所引起 ; 扩散 : 由于某一组分存在浓度梯度 , 粒子由高浓度向低浓度转移 ; 电迁移 : 在外电 场作用下 , 液相中带电粒子作定向移动。8、稳态扩散与非稳态扩散的特点就是什么 , 可以 用什么定律来表示？答: 稳态扩散 : 扩散粒子的浓度只与距离有关 , 与时间无关。用 Fick 第一定律表示J表示扩散流量。非稳态扩散：扩散粒子的 浓度同时就是距离与时间的函数。用 Fick 第二 定律9、说明标准电极反应速度常数 ks与交换电流密 度i0的物理意义，并比较两者的区别。答:ks:当电极电势为反应体系

6、的标准平衡及反 应粒子为单位浓度时,电极反应进行的 速率 （md/s）。i0:反应在平衡电势下的电流密度,即有i0=ia=ik相同点：数值越大，表示该反应的可逆性 越强。不同点:ks与浓度无关与反应体系各种组 分的浓度有关。10、为什么有机物在电极上的可逆吸附总就是发 生在一定的电位区间内？答:越正的电势 ,有机物易被氧化 ;电势越负 ,易被 还原 ,因此其可逆吸附发生在平衡电势附近值 ,即 一定的电位区间内。11、试说明锂离子电池的正极与负极材料就是何 物质？为什么其溶剂要用非水有机溶剂 ? 锂离 子电池比一般的二次电池具有什么特点？答: 正极 : 主要就是嵌锂化合物 , 包括三维层状 的L

7、iCoQLiNiO 2,三维的TiO?。负极：主要就是碳 素材料,如石墨、碳纤维。锂遇水反应生成 也应用电化学 可能有爆炸的危险，所以要用非水有机溶剂。 特点: 工作电压高 , 比能量高 , 稳定性好 , 寿命长 , 自放电小 , 无记忆效应 , 工作温度范围宽 , 不含有 害金属铅、镉 , 无污染。12、何谓电池的放电曲线？从放电曲线可得到那 些有关电池性能的信息？答:放电曲线 :在指定负载与温度下放电时 ,工作 电压随时间的变化曲线；从曲线上可知工作电 压、终止电压、开路电压、理论电动势的值 ,放电 平台越长 ,电池性能越好。13、如何得到Eva ns图？从该图可达到那些电化学信息？在一般

8、条件下钢铁发生吸氧腐蚀,说明钢铁腐蚀过程的控制步骤就是什么？答:Evans图即腐蚀极化图，这种图就是把表征 腐蚀电池的阴、阳极极化曲线画在同一图上而成 的从该图可知极化曲线较陡 ,表明电极的极化 率较大 ,反应阻力大 ；反之,反应容易进行。极化作 用使阴阳的电位交于一点 ,对应电位为腐蚀电位 (Ecorr),电流为腐蚀电流(Icorr);金属以此电流不 断地腐蚀。过程：阴极氧的扩散14、钢铁腐蚀使用的电化学保护主要有几种？简 述它们的基本原理。答:阳极保护法与阴极保护法。原理 :阳极保护法 就是把被保护金属变成阳极 ,用极化的方式使金 属钝化 ,并维持稳定状态 ,腐蚀速率降低 ,得以保 护。阴

9、极保护法就是提供阴极极化 ,改变金属表面 电子能级结构 ,使金属电位负移进入免蚀区。15、两种金属共沉积形成合金的基本条件就是什 么？如何才能实现合金电沉积？答:基本条件：析出电位十分相近或相等；若析 出电位相差较小 ,可采用改变浓度与改变沉积电 流密度 ; 若相差较大 ,可采用加入络合剂与添加 剂。16、一般金属镀层大多为多晶体 ,试根据金属电结 晶理论 ,若要得到晶体细小的镀层一般要采用什 么措施进行电沉积？答:即抑制核的生长速度 ,通过增加阴极极化、适 当的降低主盐浓度 , 在较大的电流密度下进行电 沉积。17、目前氯碱工业阳极广泛使用形稳电极代替石 墨,其组成就是什么？什么叫形稳电极？

10、答:DSA的组成：以钛为基地 滁镀Ti02、RuO2加 催化剂(Pt、PbO2)。形稳电极就是指电解过程中 耐腐蚀、尺寸稳定、寿命长的不溶性阳极。18、二次电池要求充放电反应可逆性要好 ,一般要 求电极的结构具备什么特点？试举例说明之。简单题附答案答:如锂离子电池 ,电极材料二维层状 ;自由嵌入、 嵌出 ;体积膨胀率小 ;尖晶石,三维轨道结构。19、镍氢电池 (储氢电池 )就是一种重要的二次电 池,该电池正极与负极材料就是何物质？写出电 池反应 。何谓储氢合金？答:正极材料 :Ni(OH) 2;负极 :混合稀土氢合金 (LaNiH x) 或 钛 镍 合 金 (MH x) 。 电 池 反 应:M

11、NNi5H6+6NiOHMNNi+6Ni(OH) 2储氢合金 :在一定条件下可逆的吸收放出 H2 的新 型合金。20、海洋性环境下钢铁主要发生电化学腐蚀 ,其阴 极电极反应主要就是什么反应？控制步骤就是 什么？答:阴极反应为吸氧反应：O2+4H+4e-f 2H2O 控制步骤 :氧的扩散步骤21、何谓电解提取？何谓电解精炼？举例说明两 者之间的区别？答:电解提取 :直接利用通电的方式提取电解质 中的金属。电解精炼：利用电解方法将含有金属 的物质进行提纯。 区别 :电解提取采用不溶性阳 极,如以Pt为电极，电解AI2O3得到Al;电解精炼采 用可溶性阳极 ,如以粗铜为阳极 ,用以精炼、22、试叙述

12、赫尔槽的结构特点与在电镀中的用 途。答:特点:阴极各个部位与阳极的距离不同 ,有近端 与远端 ,其电流密度不同。用途 : 确定渡液各组 分的合适含量；确定渡液中添加剂或杂质的大 致含量 ; 可用于选择不同的操作条件 ,如改变为 温度,pH值、电流密度23、与其它阴极过程相比 ,金属电沉积有何特点？ 答:液相传质，反应粒子向电极表面迁移；前置 转化，发生化学转化反应；电荷传递，反应粒子还 原为吸附态金属原子；电结晶，吸附态金属原子 形成晶体。24、采用钢铁电极以丙稀氰为主要原料电合成己 二氰,写出阴极与阳极反应？答:阴极:2CH2=CHCN+2H +2e- NC(CH 2)4CN 阳极:H2O

13、2e- 1/2O2+2H+25、碱性锌氧化银电池以锌粉为负极 , 以氧化银 粉(Ag2O)压制成正极，电解液为饱与了锌酸盐 的浓碱溶液试写出其正极反应 , 负极反应 , 电池 反应。答: 正极:负极 : 总反应 :26、 试述有关化学电源主要性能的概念, 如电动应用电化学 势、开路电压、工作电压、截止电压。答：电动势E:电池两极在断路且处于可逆平衡 状态时两极电势之差。开路电压U:电池两极在 断路时的稳定电极电势之差。工作电压V:有电 流通过外电路时，两极的电势差。截止电压：放 电时 , 电压下降到不宜继续放电的最低工作电 压。数值：EUV截止电压27、防止钢铁腐蚀主要措施有？答: 阴极保护法

14、中的外加电流法 ; 涂防锈漆 ; 镀上惰性金属镀层 ; 用缓蚀剂加以保护28、什么就是析氢腐蚀与耗氧腐蚀？答:析氢腐蚀：以H*还原反应为阴极,生成H2的 过程。耗氧腐蚀：消耗Q的还原反应为阴极，生 成0H或H20的过程。碱性介质：2H2O+2e=H+2OH（析氢）1/202+2e +f0=20H 耗氧）酸性介质：2H+2e=H（析氢）2H+1/2Q+2e=H0（耗氧）29、阴极保护的方法有哪几种 , 画图并简述一下 各种方法 , 也可举例说明。答： 外加电流法 ： 在电解质中加入辅助电极 , 将 需要保护的金属基体连接到外电源负极 , 调节施 加电流 , 从而保护金属。图示 , 把阴极极化曲线

15、的 电流调到a点，对应的腐蚀电流I corr 即I a变小, 若调制 b 点, 则为 0, 起到对阴极的保护。 牺牲阳极法 ： 在金属基体上附上更活泼的金属 构成短路的原电池 , 活泼金属为阳极 , 不断溶解 , 阴极得到保护 , 例： 钢板上镀锌 , 防止被海水腐 蚀。30、发生钝化的金属或合金具有的一些特点？有 哪几种主要的钝化理论？答： 特点 ： 形成致密氧化膜 , 隔离腐蚀介质 , 包 括 Al。 Cr、Ti 。理论： 成相膜理论与吸附理论。31 、什么叫缓冲剂 , 其防蚀机理如何？ 答： 缓蚀剂 ： 加入到一定介质中能明显抑制金 属腐蚀的少量物质。机理：形成氧化膜促进钝 化;形成沉淀

16、膜 ; 形成吸附膜 32、金属离子还原继而形成结晶层的电结晶一般 过程由哪些基本步骤组成及次序？ 答:溶液中的离子向电极表面扩散一电子迁 移反应失去溶剂化外壳,形成吸附原子 吸附原子经表面扩散，到缺陷等位置电还原 的金属原子聚集 , 核化结合到晶格中 , 核化 生长沉积物的结晶及形态发展31、什么就是电解的电流效率与电能效率？两者 区别就是？简单题附答案n i =n e=区别 ： 电流效率反映副反应的程度大小 , 电能效 率反映能量的利用率32、简述电解冶金的方法 , 并说出电解冶金与火 法冶金比较有哪些特点？答： 电解治金可分为水溶液电解 , 熔盐电解 , 有 机溶剂电解。 （ 水溶液电解就

17、是电解金属氯化物 或硫酸盐的水溶液 , 电流效率高 , 操作简单 ; 对于 碱金属 , 碱土金属 , 电解时易析出氢气 , 采用熔盐 体系电解来提取 ） 特点 ： 电解治金采用电子作 还原剂 , 而火法冶金一般采用 C0,C,H2 为还原剂 ; 耗电、能耗大33、对镀锌层采用什么后处理方法？镀锌层为什 么要进行钝化处置？答:对镀锌层采用Cr2Q/H2S0钝化后处理。为 了使阳极溶解速率减慢 , 耐腐蚀性能大大提高34、试述一般的镀液的组成？并说明其作用与选 择。答 ： 主盐 ： 进行沉积的金属离子盐 , 浓度高 的镀层较粗糙 , 电流密度大 ; 浓度低的电流密度 小, 会影响沉积速度。 （通常

18、选用高浓度的硫酸盐 与氯化物 ） 。导电盐 ： 调节 pH 值, 降低槽压 , 增 加镀液导电能力 , 提高镀液的分散能力 （ 选择导 电能力较强的电解质）络合剂：使金属离子的 阴极还原极化得到提高 , 得到细致、紧密的镀层 , 成本高。 （ 通常就是氰化物 , 现在已向无氰方向发 展） 添加剂 ： 增加镀层硬度 , 改变界面双电层结 构, 提高阴极还原过程超电势。 （对于 Zn,Ni,Cu, 可选择含硫化合物的光亮剂 ） 缓冲剂用于稳定 镀液 pH35、电镀的生产工艺有哪些？有何作用？答： 镀前处理 ： 获得良好镀层 , 包括机械加工、 酸洗、除油等步骤。电镀：镀上镀层金属或合 金。镀后处理：除去吸附着的镀液，包括水洗与 烘干。36、在光亮硫酸盐镀铜中 , 阳极用什么材料？通 常在电镀过程中呈现什么状态？答： 阳极用 0、 06%磷铜为材料 , 呈现微溶状态。37、作为复合电镀中的固体微粒主要有哪几类？ 粒径多大？举例说明。答:高硬度的微粒：Si0 2、金刚石、SiC、氮化硼； 润滑性能的微粒 ： 石墨、聚四氟乙烯、氟化石 墨;有特殊功能的微