电化学原理思考题答案-北航李荻版

1、电化学原理思考题答案-北航李荻版2.为什么不能测出电极的绝对电位？我们平常所用的电极电位是怎么得到的？不对，虽然有电位差，但是没有电流通过，所以不能转化为电能。答：电极电位是两类导体界面所形成的相间电位，相间电位中的内电位是无法直接测量的，故无法直接测出电极的绝对电位，我们平常所用的电极电位都是相对电极电位。 17、描述腐蚀原电池的特点所在。阴、阳极区肉眼可分或不可分，或交替发生；体系不稳定 稳定， 腐蚀过程是自发反应；只要介质中存在氧化剂 (去极化剂)，能获得电子使金属氧化，腐蚀就可发生；腐蚀的二次产物对腐蚀影响很大；电化学腐蚀离不开金属/电解质界面电迁移，电子由低电位金属或地区传荷到电位高

2、的金属或地区，再转移给氧化剂；腐蚀电池包括阴极、阳极、电解质溶液和电路四部分，缺一不可；阴极、阳极反应相对独立，但又必须耦合，形成腐蚀电池；ia=ic ， 无净电荷积累；腐蚀电池不对外作功，只导致金属腐蚀破坏的短路原电池。原电池和电解池1原电池和电解池的比较：装置原电池电解池实例原理使氧化还原反应中电子作定向移动，从而形成电流。这种把化学能转变为电能的装置叫做原电池。使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解。这种把电能转变为化学能的装置叫做电解池。形成条件电极：两种不同的导体相连；电解质溶液：能与电极反应。电源； 电极（惰性或非惰性）；电解质（水溶液或熔化态）。反应类型

3、自发的氧化还原反应非自发的氧化还原反应电极名称由电极本身性质决定：正极：材料性质较不活泼的电极；负极：材料性质较活泼的电极。由外电源决定：阳极：连电源的正极；阴极：连电源的负极；电极反应负极：Zn-2e-=Zn2+ （氧化反应）正极：2H+2e-=H2（还原反应）阴极：Cu2+ +2e- = Cu （还原反应）阳极：2Cl-2e-=Cl2 （氧化反应）电子流向负极正极电源负极阴极；阳极电源正极电流方向正极负极电源正极阳极；阴极电源负极能量转化化学能电能电能化学能应用抗金属的电化腐蚀；实用电池。电解食盐水（氯碱工业）；电镀（镀铜）；电冶（冶炼Na、Mg、Al）；精炼（精铜）。2化学腐蚀和电化腐蚀

4、的区别化学腐蚀电化腐蚀一般条件金属直接和强氧化剂接触不纯金属，表面潮湿反应过程氧化还原反应，不形成原电池。因原电池反应而腐蚀有无电流无电流产生有电流产生反应速率电化腐蚀化学腐蚀结果使金属腐蚀使较活泼的金属腐蚀3吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别电化腐蚀类型吸氧腐蚀析氢腐蚀条件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性较强正极反应O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-2H+ + 2e-=H2负极反应Fe 2e-=Fe2+Fe 2e-=Fe2+腐蚀作用是主要的腐蚀类型，具有广泛性发生在某些局部区域内4电解、电离和电镀的区别电解电离电镀条件受直流电作用受热或水分子作用受直流电作用实质阴阳离子定向移动，在两极发生氧化还

5、原反应阴阳离子自由移动，无明显的化学变化用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金实例CuCl2 CuCl2CuCl2=Cu2+2Cl阳极 Cu 2e- = Cu2+阴极 Cu2+2e- = Cu关系先电离后电解，电镀是电解的应用5电镀铜、精炼铜比较电镀铜精炼铜形成条件镀层金属作阳极，镀件作阴极，电镀液必须含有镀层金属的离子粗铜金属作阳极，精铜作阴极，CuSO4溶液作电解液电极反应阳极 Cu 2e- = Cu2+阴极 Cu2+2e- = Cu阳极：Zn - 2e- = Zn2+ Cu - 2e- = Cu2+ 等阴极：Cu2+ + 2e- = Cu溶液变化电镀液的浓度不变溶液中溶质浓度减小6电解

6、方程式的实例（用惰性电极电解）：电解质溶液阳极反应式阴极反应式总反应方程式（条件：电解）溶液酸碱性变化CuCl22Cl-2e-=Cl2Cu2+ +2e-= CuCuCl2= Cu +Cl2HCl2Cl-2e-=Cl22H+2e-=H22HCl=H2+Cl2酸性减弱Na2SO44OH-4e-=2H2O+O22H+2e-=H22H2O=2H2+O2不变H2SO44OH-4e-=2H2O+O22H+2e-=H22H2O=2H2+O2消耗水，酸性增强NaOH4OH-4e-=2H2O+O22H+2e-=H22H2O=2H2+O2消耗水，碱性增强NaCl2Cl-2e-=Cl22H+2e-=H22NaCl+

7、2H2O=H2+Cl2+2NaOHH+放电，碱性增强CuSO44OH-4e-=2H2O+O2Cu2+ +2e-= Cu2CuSO4+2H2O=2Cu+ O2+2H2SO4OH 放电,酸性增强除电子转移步骤之外，其他电极过程的单元步骤能否用电流密度来表示它们的速度？为什么？因为J=zFvr对于我们所讨论的某一反应来说，zF为常数，故J与vr成正比。这就是说，在电化学中总是习惯于用电流密度来表示反应速度。由于在稳态下接续进行的各步骤速度都一样，所以在讨论液相传质等步骤时，也可用电流密度来表示它们的反应速度。因此，在电化学中实际上已经将电流密度变成反应速度的同义语了。己知电极反应在25时的反应速度为

8、0.1 A/cm2。根据各单元步骤活化能计算出电子转移步骤速度为1.04 X 10-2mol/m2s，扩散步骤速度为0.1 mol/m2s。试判断该温度下的控制步骤。若这一控制步骤的活化能降低了12kJ/mol，会不会出现新的控制步骤?解因为电极反应速度可用电流密度表示，即J=nFv，所以对电子转移步骤，其反应速度可表示为j电子=nFv电子。已知n=1，故 j电子=1x96500 x 1. 04 x 10-20.1A/cm2同理J扩散=nFv扩散 =1x96500x0.1=0.965A/cm2已知整个电极反应速度为0. 1 A/cm2,所以可判断速度控制步骤是电子转移步骤。若电子转移步骤活化能降低12 kJ/mol，则根据v=K c exp(-W/RT)式中,W为活化能,c为反应物浓度。设原来速度为v1。活化能降低后的速度为 v2,则v1=K c exp(-W1/RT)V2=K c exp(-W2/RT)=V1exp(W/RT)=1.04x10-2 exp(12x103/8.31x298)=1.32 mol/m2s可见J电子J扩散，速度控制步骤将发生变化。4、电化学反应的基本动力学参数有哪些？说明它们的物理意义？通常认为传递系数(和)、交换电流密度( j0 )和电极反应速度常数(K)为基本的动力学参数。传递系数(和) 即表示电极