化学研究生《电分析化学》复习题 201410

1、2014级化学研究生电分析化学复习题1. 相关外文文献的熟练阅读。2. 电分析化学方法主要包括那些内容？电分析化学方法是建立在溶液中物质电化学性质基础上的一类仪器分析方法。根据测量的电参量的不同，可分为：（1）测量溶液电导的方法称为电导分析法。（2）测量电池电动势或电极电位的方法为电位分析法。（3）测量电解过程中消耗的电量的方法为库仑分析法。（4）测量电解过程中电流的方法为电流分析法；如测量电流随电位变化的曲线的方法，则为伏安法，其中使用滴汞电极的又称为极谱分析法。（5）将电子作为沉淀剂使被测物在电极上析出，然后进行称量的方法为电解分析法（电重量分析法）。3. 简述电分析化学方法及其大致类型。

2、电分析化学是利用物质的电学和电化学性质进行表征和测量的科学，它是电化学和分析化学学科的重要组成。类型：电导分析；电位分析；电解分析；库仑分析；极谱分析和溶出伏安分析4. 化学电池由哪几部分组成？如何表达电池的图示式？电池的图示式有那些规定？电池的图示法：（1） 左边：负极，氧化反应；右边：正极，还原反应（2） 注明物相：气相：g，注明气体压力；液相：l；(水) 溶液：aq，注明浓度、活度； 固相：s，有时很明显就不注明（3） 温度 T 若不注明，均指  298.15 K （4） 不同的物相间用竖线 “ô” 或 “ , ” 隔开（不同溶液或不同浓度的溶液也属不同物相）（5）

3、气体不能直接作电极，要附着于不活泼金属（Pt）或 C 棒等（6） 用 “| ”表示盐桥（以消除液接电势）。5. 原电池和电解池的区别是什么？6. 为什么在现代电化学研究过程中一般都用三电极体系？三电极体系中三个电极的名称分别是什么？各有什么用？7. 请从概念上区分指示电极、工作电极、参比电极、辅助电极。指示电极：用来指示溶液中待测离子活度的电极。其电极电位值随着溶液中待测离子活度的变化而变化，可指示出溶液中待测离子的活度。如pH玻璃电极、氟离子选择性电极等。工作电极：是指所研究的反应在该电机上发生。对工作电极的基本要求是：所研究的电化学反应不会因电极自身所发生的反应而受到影响，并且能够在较大的

4、电位区域中进行测定；电极必须不与溶剂或电解液组分发生反应；电极面积不宜太大，电极表面最好应是均一、平滑的，且能够通过简单的方法进行表面净化等等。参比电极：是指一个已知电势的接近于理想不极化的电极，参比电极上基本没有电流通过，用于测定研究电极（相对于参比电极）的电极电势。常用的参比电极有甘汞电极、银/氯化银电极等。对参比电极的要求:既然参比电极是理想不极化电极，它应具备下列性能：应是可逆电极，其电极电势符合Nernst方程；参比电极反应应有较大的交换电流密度，流过微小的电流时电极电势能迅速恢复原状；应具有良好的电势稳定性和重现性等。辅助电极：又称对电极，该电极和工作电极组成回路，使工作电极上电流

5、畅通，以保证所研究的反应在工作电极上发生，但必须无任何方式限制电池观测的相应。8. 一电池由下列物质组成：银电极，未知Ag+溶液，盐桥，饱和KCl溶液，Hg2Cl2(s)，Hg(1)。请回答：（1） 写出其电池符号；（2）哪一个电极是参比电极？哪一个电极是指示电极？ 甘汞电极 银电极（3）盐桥起什么作用？该盐桥内应充以什么电解质？ 降低或者消除液接电势。盛满饱和KcL溶液和3%琼脂9. 电池的阳极和阴极，正极和负极是怎样定义的？阳极就是正极，阴极就是负极的说法对吗？为什么？阴极:发生还原反应的电极是阴极。阳极:发生氧化反应的电极是阳极。正极是指电位高的电极，负极是电位低的电极。阳极就是正极，阴

6、极就是负极的说法不对。因为在电解池中阳极也是正极，阴极是负极，但在原电池中阳极是负极，阴极是正极。阴极、阳极、正极、负极同时存在原电池和电解池中。习惯上，在原电池中只提及正极负极，在电解池中只提及阴极阳极。10. 名词解释：双电层，紧密层，分散层（扩散层），电极极化，标准电极电位，条件电极电位，过电位，电化学极化，浓差极化，极化曲线，Tafel公式，理想极化电极，理想非极化电极，电导，离子强度，可逆电池，盐桥，电极电位，分解电压，液体接界电势，电极电势，膜电势，酸差，碱差。双电层：由于电极和溶液界面带有的电荷符号相反，故电极/溶液界面上的荷电物质能部分地定向排列在界面两侧，称为双电层（doub

7、le layer）。紧密层：电极/溶液界面的双电层的溶液一侧被认为是由若干层组成的。最靠近电极的一层为内层，它包含有溶剂分子和所谓的特性吸附的物质（离子或分子），这种内层也称为紧密层。扩散层：在溶液中与电极表面离子电荷相反的离子只有一部分紧密地排列在电极/溶液界面的溶液一侧，这一层称为紧密层；另一部分离子与电极表面的距离则可以认为从紧密层一直分散到本体溶液中，这一层称为扩散层。电极极化（electrode polarization）：当法拉第电流通过电极时，电极电势或电池电动势对平衡值会发生偏离，这种偏离称为电极极化。标准电极电位：是以标准氢原子作为参比电极，即氢的标准电极电位值定为0，与氢标

8、准电极比较，电位较高的为正，电位较低者为负。在25时，金属电极与标准氢电极（电极电位指定为零）之间的电位差，叫做该金属的标准电极电位。条件电极电位：（1）不知道活度a（或活度系数）（a = c）（2）离子在溶液可能发生，络合，沉淀等副反应考虑到以上这两个因素,我们引入了条件电极电位 过电位：为了表示出电极极化的状况,把在某一电流密度下极化电极电位与该电极的平衡电极电位之间的差值称为过电位(以表示),电化学极化：电极上的电化学反应速度小于电子运动速度而引起的极化现象。浓差极化：在电解过程中，电极附近某离子浓度由于电极反应而发生变化，本体溶液中离子扩散的速度又赶不上弥补这个变化，就导致电极附近溶液

9、的浓度与本体溶液间有一个浓度梯度，这种浓度差别引起的电极电势的改变称为浓差极化.极化曲线（polarization curve）：电极的极化引发的电极反应中电流、电压的关系变化繁多，统称为极化曲线。Tafel公式：电流密度较大时，其对数与电势作图呈线性关系，该直线称为塔菲尔线。即 =a+blgi ，式中 为超电势， i 为电流密度， b 称为塔菲尔斜率， a 为塔菲尔线与电势轴的截距。但电流密度较小时 ( 在平衡电势附近 ) 塔菲尔公式不适用，此时 与 i 成正比关系。理想极化电极：如果电极本身不能建立确定的电势，其电势随着外加电压而变化，则此电极称为理想极化电极。理想极化电极：无论外加电源怎

10、么给电极/溶液界面施加电位，均无电流通过电极/溶液界进行传递的电极称为理想极化电极（IPE）。反之为理想非极化电极。理想非极化电极：能建立十分稳定的电势的电极。外电流通过电极时所引起的电极极化十分微小，当外电流消除时电极很快恢复到原来的稳定电势。常用的参比电极如甘汞电极、氯化银电极等，可认为是理想非极化电极。电导：是指电阻的倒数，用符号G表示：G=1/R。通常认为电导越大，导体的导电能力越强。离子强度：是指溶液中离子浓度与价数的平方乘积总和的一半，写作可逆电池：是一个热力学的概念。可逆电池就是指由于放电而被消耗的物质，可以通过充电使之再生的电池，此电池的充电反应恰好是放电反应的逆过程电池中的过

11、程以可逆方式进行时，电池为可逆电池。它需要具备两个条件：（1）物质可逆（2）能量可逆盐桥：常用于原电池试验，材料：琼脂+饱和氯化钾溶液。在两种溶液之间插入盐桥以代替原来的两种溶液的直接接触，减免和稳定液接电位（当组成或活度不同的两种电解质接触时，在溶液接界处由于正负离子扩散通过界面的离子迁移速度不同造成正负电荷分离而形成双电层，这样产生的电位差称为液体接界扩散电位，简称液接电位）,使液接电位减至最小以致接近消除.。电极电位; 金属的表面与溶液间产生电位差，这种电位差称为金属在此溶液中的电位或电极电位。分解电压：（decomposition voltage ）能使电化学反应以明显速度持续进行的最

12、小电压。液体接界电势：在两种不同电解质溶液的界面处，或在两种溶质相同而浓度不同的电解质溶液界面处，存在着微小的电位差（一般不超过0.03V），称为液接电势。电极电势：由于电极与溶液接触处存在双电层而产生的电势。单电极电势的绝对值无法直接测出,现在一般常用的电极电势值是指定标准氢电极电极电势为零时的相对值。膜电势：是由于离子有选择性地穿透膜而产生的，它是指膜两侧的平衡电位差。酸差：当用PH玻璃电极测定PH<1的强酸性溶液或高盐度溶液时，电极电位与PH之间不呈线性关系，所测定的PH比实际的偏高，这种现象称为酸差。这可能是因为H+浓度或盐分高，使溶液离子强度增高，导致H3O+的活度下降，从而使

13、PH测定值增加。碱差：当用PH玻璃电极测定较强碱性溶液PH时，玻璃膜除对H+响应，也同时对其他离子（如Na+）响应，是PH测定结果偏低的现象称为碱差。11. 电位分析法分为哪两种？电位法的基本原理是什么？12. 电位滴定法的根据是什么？靠电极电位的突跃来指示滴定终点。测定了电极电位,即可测定离子的活度(或浓度),这就是电位测定法的理论依据。13. 电位滴定法有哪些类型？与普通化学分析中的滴定方法相比有何特点？并说明为什么有这些特点？14. 电位分析过程中是否有电流流过电极？测量的电位值与什么相关？测量的电位值与被测电活性物质的活度有关。15. 电极电位及电池电动势的表示式如何表示？应注意什么问

14、题？何谓式量电位？如何表示？电极电位： 电池电动势：E电池 E参 E指 + E接 式量电位：氧化峰点位和还原峰点位的平均值。表示：(Epa-Epc)/216. 何谓指示电极以及参比电极？试各举例说明其作用。指示电极：用来指示溶液中待测离子活度的电极，在电化学测试过程中,溶液主体浓度不发生变化的电极。其电极电位值随着溶液中待测离子活度的变化而变化，可指示出溶液中待测离子的活度。如：玻璃膜电极、离子选择电极、气敏电极参比电极：是指一个已知电势的接近于理想不极化的电极，参比电极上基本没有电流通过，用于测定研究电极（相对于参比电极）的电极电势。常用的参比电极：有甘汞电极、银/氯化银电极等。17. 什么

15、是参比电极？在电分析中，对参比电极通常有哪些要求？参比电极：是指一个已知电势的接近于理想不极化的电极，参比电极上基本没有电流通过，用于测定研究电极（相对于参比电极）的电极电势。常用的参比电极有甘汞电极、银/氯化银电极等。对参比电极的要求:既然参比电极是理想不极化电极，它应具备下列性能：应是可逆电极，其电极电势符合Nernst方程；参比电极反应应有较大的交换电流密度，流过微小的电流时电极电势能迅速恢复原状；应具有良好的电势稳定性和重现性等。18. 为什么不能用伏特计或普通电位计来测量玻璃电极组成的电动势？用玻璃电极测量溶液的pH值时，为什么要用标准缓冲溶液校准？答：（1）因为这样的电池在工作时通

16、过电流非常小（几十微安），普通电位计或伏特计不在这么小的电流下正常工作。（2）在定量分析中获得的是离子浓度，而PH玻璃电极测定PH时测得是溶液的活度，活度与浓度的关系式a=rc，因活度系数是溶液中离子强度的函数，因此必须设法保持定量分析中各试液之间离子强度一致，所以要选用与试液相近的PH标准缓冲液定位。（3）离子选择电极的内阻很高，尤其以玻璃电极为最高，可达108欧，故不能采用普通电位计来测量其电阻，不然会造成较大的测量误差。19. 简述离子选择电极的类型及一般作用原理。利用膜电势测定溶液中离子的活度或浓度的电化学传感器。当它和含被测离子的溶液接触时，在它的敏感膜和溶液的相界面上产生与该离子活

17、度直接有关的膜电势。20. 离子选择性电极的测量过程中，为什么要使用电磁搅拌器搅拌溶液？21. 为什么离子选择性电极对待测离子具有选择性？如何估量这种选择性？答：离子选择性电极是以电位法测量溶液中某些特定离子活度的指示电极.各种离子选择性电极一般均由敏感膜及其支持体,内参比溶液,内参比电极组成,其电极电位产生的机制都是基于内部溶液与外部溶液活度不同而产生电位差.其核心部分为敏感膜,它主要对欲测离子有响应,而对其它离子则无响应或响应很小,因此每一种离子选择性电极都具有一定的选择性.可用离子选择性电极的选择性系数来估量其选择性.22. 请设计用氟离子选择电极电位法测定自来水试样氟离子含量的方法。2

18、3. 试以pH玻璃电极为例简述膜电位的形成。24. pH电极在使用前活化的目的是什么？答：在玻璃泡外表面形成水合硅胶层。消除不对称电位。PH电极测量灵敏度与否与玻璃膜的厚度及敏感度有关。电极长期不使用，如果没有保养，玻璃膜就会老化，而使灵敏度下降，反应迟钝，影响测量精准度，所以使用前要活化。25. 请简述采用pH计测定溶液pH值的一般过程。打开电源开关，按“pH/mV”,进入pH测定状态，按“温度”按钮，使显示溶液温度值（25 ），然后按“确认”键，仪器确定溶液温度后回到pH测量状态。把蒸馏水清洗过的电极插入pH=6.86的标准缓冲溶液中，待读数稳定后按“标定”键，调节读数为该溶液当

19、时温度下的pH值，然后按“确认”键，仪器进入pH测定状态。 将电极清洗后插入到pH=4.00的缓冲溶液中，待读数稳定后，按“标定”键，调至该温度下的pH值，按“确认”键，回到pH测定状态。校准结束。 测量时，先测定与待测液pH值相近的缓冲溶液的pH值，然后清洗电极，测定待测液的pH值。在标定后测待测酸液的pH，待读数稳定后记录数值。用同样的方法标定碱性标准溶液，再测定碱性未知液26. 用pH玻璃电极测量溶液的pH时，为什么要选用与试液pH接近的pH标准溶液定位？测定中所用的总离子强度调节缓冲剂（TISAB）的作用是什么？27. 阐述各类反应的电位滴定中所用指示电极和参比电极

20、，并讨论指示电极的选择原则。28. 电位法的主要误差来源有哪些？应该如何消除或避免？答：误差来源主要有:(1)温度,主要影响能斯特响应的斜率,所以必须在测定过程中保持温度恒定.(2)电动势测量的准确性.一般, 相对误差%=4nDE,因此必须要求测量电位的仪器要有足够高的灵敏度和准确度.(3)干扰离子,凡是能与欲测离子起反应的物质, 能与敏感膜中相关组分起反应的物质,以及影响敏感膜对欲测离子响应的物质均可能干扰测定,引起测量误差,因此通常需要加入掩蔽剂,必要时还须分离干扰离子.(4)另外溶液的pH,欲测离子的浓度,电极的响应时间以及迟滞效应等都可能影响测定结果的准确度.29. 当pH玻璃电极测量

21、超出电极使用的pH范围的溶液时，测量值将发生"酸差"和"碱差"。"酸差"和"碱差"将使得所测量pH值分别偏高还是偏低？偏高、偏低30. 电重量分析法和库仑分析法有什么不同？各有什么应用？测量的参量不同。库仑分析法：适用于微量、痕量成分的测定。电重量分析法：适用于测定高含量物质。31. 电解分析法的基本要求是什么？答：不需要基准物质和标准溶液，测定高含量物质。32. 为什么理论分解电压和实际分解电压之间有差别？答：电解池中实际分解电压与理论分解电压之间的偏差，除了因电阻所引起的电压降以外，就是由于阴、阳极的极化所引起

22、的。33. 什么是极化现象？产生电极极化的原因有哪些？极化过电位如何表示？为什么阳极极化使阳极电位更正，阴极极化使阴极电位更负？答：由于电极附近待测离子浓度的降低而使电极电位偏离原来的平衡电位的现象称为极化现象。浓差极化：由于电极反应过程中电极表面附近溶液的浓度和主体溶液的浓度发生了差别所引起的。如电解时，阳极发生M2+ne = M的反应。电极表面附近离子的浓度会迅速降低，离子的扩散速率又有限，得不到很快的补充。这时阴极电位比可逆电极电位要负；而且电流密度越大，电位负移就越显著。如果发生的是阳极反应，金属的溶解将使电极表面附近的金属离子的浓度，在离子不能很快地离开的情况下，比主体溶液中的大，阳

23、极电位变的更正一些。这种由浓度差别所引起的极化，称为浓差极化。电化学极化：是由某些动力学因素决定的。电极上进行的反应是分步进行的，其中某一步反应速率较慢，它对整个电极反应起着决定作用。这一步反应需要比较高的活化能才能进行。对阴极反应，必须使阴极电位比可逆电位更负，以克服其活化能的增加，让电极反应进行。阳极反之，需要更正的电位。过电位：由于极化现象的存在，实际电位与可逆的平衡电位之间产生一个差值。这个差值称为超电位（过电位、超电压）。一般用表示。并以c表示阴极电位，a表示阳极电位。34. 以电解分析法分离金属离子时，问什么要控制阴极电位？答：由于各种金属离子具有不同的分解电位，在电解分析时，金属

24、离子又大部分在阴极上析出，因此需要控制阴极的电位，以便不同金属离子分别在不同的电位析出，从而实现分离的目的。35. 库仑分析法的基本依据是什么？法拉第电解定律，在电极上发生反应的物质的质量与通过该体系的电量成正比，因此可以通过通过测量电解时通过的电量来计算反应物质的质量。36. 简述溶液中物质的传递方式。扩散 ：扩散发生在所有溶液，源于反应物浓度的局部不平均。熵的作用消除这些浓度的不平均分布，因此成为这个过程的主要推动力。对流：对流来自于溶液中的一个作用力，这可以是一个泵，气流或甚至重力。对流有两种，第一种叫做自然对流，出现在任何溶液中。在电化学测量中有意把对流引入到电解池，可以消除自然对流的

25、影响。这种对流叫做强制对流。迁移：最终物质传递形式是迁移。37. 产生浓差极化的条件是什么？使用小面积的的极化电极如滴汞电极或微铂电极，溶液保持静止（不搅拌）。38. 试画出单扫描伏安法与循环伏安法的极化电压图（Et曲线）以及相应伏安图（iE曲线）。电位扫描方式有什么相同与不同之处？循环伏安法是线性扫描伏安法的电位扫到头后，再回过头来扫描到原来的起始点位，所得的电流-电压曲线为基础的分析方法。39. 单扫描伏安法有哪些特点？减小了误差，可以直接读出电阻，可以看出V与I的线性关系。40. 电极上常发生的副反应有哪些？如何消除或避免这些副反应的发生？析氢腐蚀和吸氧腐蚀。控制溶液中离子的电迁移速率，

26、溶液温度，负极材料的活性以及溶液中电解质的性质。41. 有人说极谱分析是一种特殊的电解分析，请说明它特殊在哪里？答：极谱法是一种在特殊条件下进行的电解，根据电解电流（极限扩散电流）与被测物质浓度之间的关系进行定量分析的方法。其特殊性表现在两个方面：1、电极的特殊性，一个电极为完全的极化电极，另一个电极未完全的去极化电极；2、电解条件的特殊性，被电解的物质的浓度很小，溶液中形成完全浓差极化。被测定物质溶液仅被部分电解。42. 伏安分析和普通电解分析有何相同和不同之处？相同点：都是电解过程，需要外加电压才能进行伏安分析是控制电极电位的电解分析过程不同点：(1) 所用电极不同。伏安分析使用一个通常是

27、面积很小的滴汞电极，另一个通常是面积很大的饱和甘汞电极，而一般电解分析都使用二个面积大的电极。(2) 电解条件的特殊性。伏安分析电解溶液保持静止的，不搅拌，以利产生浓差极化，且加入了大量的支持电解质和极大抑制剂，而电解分析中，溶液要尽量搅拌均匀，也不需要加入上述物质(3)伏安分析是利用被测物质所产生的氧化还原电流的强度来进行定量而电解分析是将被测离子还原为金属或氧化为金属氧化物，最后称重进行定量(4)伏安分析是一种微量成份的分析方法，而电解分析是一种常量成份的分析方法43. 可逆波和不可逆波有什么根本区别？不可逆波是否能用于定量分析？答：可逆波 电极反应速度很快，极谱波上任何一点的电流都是受扩

28、散速度控制，成为扩散电流。电极反应的进行没有明显的过电位，即在任一电位下，电极表面均能迅速达到平衡。不可逆波 电极反应速度比扩散速度慢，极谱波上的电流不完全由扩散速度所控制，而是受电极反应速度所控制。要使电活性物质在电极上反应产生电流，就需要一定的活化能，也就是要增加额外的电压，表现出明显的过电位。由于反应慢，电极上需要有足够大电位变化时，才有明显电流通过，因而波形倾斜。当电极电位更负时，将有明显电流通过，形成浓差极化，不可逆波可用作定量分析。不管是不可逆或部分可逆的极谱波，到达极限电流时，仍然同样可用于定量分析，但不可逆波的波形较差，较明显地影响极限扩散电流的测量。44. 在伏安分析中，为什

29、么要加入大量支持电解质？加入支持电解质是为了消除迁移电流。由于极谱分析中使用滴汞电极，发生浓差极化后，电流的大小只受待测离子扩散速度（浓度）的影响，所以加入支持电解后，不会引起电流的增大45. 试述尤考维奇方程的数学表达式及其各符号的意义。id = 708nD1/2m2/3t1/6c，其中，n为电极反应中电子转移数； D为被测组分的扩散系数，m为汞流速(mg/s)；t为滴下时间(s)；c为待测物质浓度(mmol/L)。46. 什么是充电电流？在电分析化学中可以采取哪些方式尽可能地降低或消除充电电流从而提高分析测试地灵敏度？充电电流来源于滴汞电极与溶液界面上双电层的充电过程，限制了普通极谱法的灵

30、敏度，为10-7A 扩散电流(10-5mol·L-1)。消除方法：作图扣除；脉冲极谱。47. 简要比较方波极谱法和脉冲极谱法的异同点。方波极谱法：在缓慢改变的直流电压上叠加一个低频小振幅的力一波电压，并在力一波电压改变力向前的一瞬间记录了通过电解池的交流电流成分的极谱力法。消除了脉冲电压产生的电容电流的十扰，使灵敏度提高。脉冲极谱法：在滴汞电极每一汞滴成长后期的某一时刻，于线性变化的直流电压上叠加一个方波电压，并在方波电压单周期的后期记录电解电流的方法48. 解释为什么单扫描伏安图呈现平滑的峰形？单扫描极谱的极谱过程是在一滴汞上完成的，因此电流的变化是平滑的。由于电极的极化速率高，因

31、而电流的上升速度快，但当电极表面的被测定物质迅速消耗后，溶液中被测定物质来不及扩散到达电极表面，因而电流下降，形成峰形极谱曲线。49. 简述循环伏安法的基本原理。循环伏安法有什么作用？循环伏安法：在电极上施加一个线性扫描电压，以恒定的变化速度扫描，当达到某设定的终止点位时，再反向回归至某一设定的起始点位作用：1、判断电极表面微观反应过程2、判断电极反应的可逆性，若反应的可逆的，则曲线上下对称，反之亦然50. 怎样区分电极过程的可逆性与不可逆性？看循环伏安图。如果循环伏安图的对称性好则是可逆的；若是不对称的则不可逆。51. 在极谱分析中，为什么要使用滴汞电极？答：在极谱分析法中，一般情况下滴汞电

32、极作为阴极。在电解过程中由于滴汞电极表面积很小，因此，在电解过程中电流密度相当大，它附近的可还原物质的浓度却趋向于零值，所以出现了极化浓差，可见扩散电流就和可还原物质的浓度有正比关系。这就是极谱分析的根据。又由于不同的物质有不同的还原电位，极谱法正是利用这一点进行定性分析的。然而，某一物质的还原电位并不是固定的，它可随其物质浓度不同而稍有改动，所以极谱法就是利用它们的不随浓度而变的半波电位进行分析的。52. 列举几种判断电极过程可逆性的方法。1汞柱高度，根据扩散电流与汞柱高度的平方根是否成比例，可判断电极过程的可逆性。 2根据对数作图法，若斜率满足n/0.0592，则为可逆波。 3根据两点电位

33、差是否满足下式判断电极的可逆性。53. 简述计时电流法的原理和应用。计时电流法是在静止的电极上和未搅拌的溶液中，在工作电极上施加一个电位跃，从一个无法拉第反应发生的电位跃至电活性组分的表面浓度有效的趋于零的电位。监测产生的电流与时间的关系。在此条件下，传质过程只有扩散，电流-时间曲线反映了在靠近电极表面附近浓度梯度的变化。随着时间的推进，与反应物的消耗相应的扩散层逐渐扩展，浓度梯度减小，于是，电流随时间衰减，由Cottrell方程描述，即，i（t）=kt-1/2。应用：测定电活性组分的扩散系数或测定工作电极的表面积;也可用于研究电极过程的机理。计时电流法常用于电化学研究，即电子转移动力学研究。

34、近年来还有采用两次电位突跃的方法，称为双电位阶的计时电流法。第一次突然加一电位，使发生电极反应，经很短时间的电解，又跃回到原来的电位或另一电位处，此时原先的电极反应产物又转变为它的原始状态,从而可以在i-t曲线上更好地观察动力学的反应过程；并从科特雷耳方程出发（），考虑反应速率，进行数学推导和作图，求出反应速率常数。54. 单扫描极谱法比经典极谱法灵敏度高的原因是什么?消除了部分充电电流且极化速度快。55. 什么叫受扩散速率控制的伏安电流？并举出两种验证伏安电流是否受扩散速率控制的实验方法。扩散是在没有电场的作用下，溶液中的粒子在浓度梯度作用下，从高浓度向低浓度的自发运动，扩散速率依赖于浓度梯

35、度。反应物通过扩散不断向电极表面补充，扩散层厚度随时间加厚，扩散电流逐渐减小，对于稳态扩散，扩散电流不变。实验：1）碳原子线修饰电极的氧化峰电流与扫描速率的平方根成正比，说明该电极反应受扩散控制。1. 作极谱波的对数分析，即 lg (id-i)/i 对?画图,直线的斜率为 59/zmV (25)，与理论值相符为扩散电流； 2. 在极谱波上取 E3/4 - E 1/4，其值为 -56/z mV (25)，则为扩散电流； 3. 扩散电流的温度系数一般为 1.3%/。56. 试比较电解分析法与极谱分析法（或伏安分析法）的主要异同点。相同点：都是电解过程，需要外加电压才能进行伏安分析是控制电极电位的电

36、解分析过程不同点：(1) 所用电极不同。伏安分析使用一个通常是面积很小的滴汞电极，另一个通常是面积很大的饱和甘汞电极，而一般电解分析都使用二个面积大的电极。(2) 电解条件的特殊性。伏安分析电解溶液保持静止的，不搅拌，以利产生浓差极化，且加入了大量的支持电解质和极大抑制剂，而电解分析中，溶液要尽量搅拌均匀，也不需要加入上述物质(3)伏安分析是利用被测物质所产生的氧化还原电流的强度来进行定量而电解分析是将被测离子还原为金属或氧化为金属氧化物，最后称重进行定量(4)伏安分析是一种微量成份的分析方法，而电解分析是一种常量成份的分析方法57. 溶出伏安法的原理是什么？溶出伏安法又称反向溶出极谱法，这种

37、方法是使被测的物质，在待测离子极谱分析产生极限电流的电位下电解一定的时间，然后改变电极的电位，使富集在该电极上的物质重新溶出，根据溶出过程中所得到的伏安曲线来进行定量分析。58. 简述溶出伏安法的原理、类型及应用。溶出伏安法又称反向溶出极谱法，这种方法是使被测的物质，在待测离子极谱分析产生极限电流的电位下电解一定的时间，然后改变电极的电位，使富集在该电极上的物质重新溶出，根据溶出过程中所得到的伏安曲线来进行定量分析。1) 阳极溶出伏安法：金属离子通过扩散或对流到达汞表面，金属离子被还原并富集成汞齐：Mn+ne-+HgM(Hg),在阳极扫描过程中，汞齐化的金属重新被氧化，从电极中溶出，并产生氧化

38、溶出电流：M(Hg) Mn+ne-+Hg。伏安峰反映了在电位扫描过程中金属在汞电极中的浓度梯度。2）阴极溶出伏安法，包括被分析物的阳极沉积，伴随着负向电位扫描溶出：An-+Hg(沉积)HgA+ ne-， HgA+ ne(溶出) An-+Hg，可广泛用于测定许多能够与汞形成不溶性盐的有机和无机化合物。3）吸附溶出伏安法：应用于大多数痕量元素分析中，也适合于有机化合物的测定。大多数的过程中都包含了吸附络合物中金属的还原。4）研磨溶出伏安法：用于固体材料的定性和定量分析。59. 极谱分析和电解分析有什么显著的不同之处？相同点：两种方法均有双电极或三电极系统电解池，在电极上均有电化学反应发生，有电流流

39、过电解池。不同点：1）电解分析法力图避免工作电极产生浓度极化，在电解时使用大面积工作电极， 搅拌和加热电解液；极谱分析法恰恰相反，是利用工作电极的浓度极化，在电解条件上使用微电极工作电极，静置和恒温电解液，使工作电极表面产生浓度梯度，形成浓度极化。2）电解分析法是根据电解质析出的物质的量或者通过电解池的库仑数来定量。极谱法是根据 id = Kc 的关系来定量。60. 简述超微电极、纳米电极、纳米电化学、生物电化学、电化学传感器等概念。超微电极：又简称微电极，区别于滴汞等微电极，它的直径在100m以下，其大小已接近扩散层的厚度。其具有极小的电极半径，很小的iR降，很小的电双层充电电流，很强的边缘

40、效应。纳米电极：是一种通过永久性的纳米材料制成的电极，电极材料的成分有很多，比如：碳纳米管电极、纳米氧化铅电极、纳米阵列铂电极、纳米二氧化钛电极、复合半导体纳米电极等等。纳米电化学：在1-100nm尺寸下的各种研究称为纳米科技，采用电化学方法研究物质在此尺寸下的行为。生物电化学：指生物体系发生的一些过程与电化学过程相关的学科。生物分子间的电化学界面是分子膜。电化学传感器:包括电势传感器，电流传感器和伏安传感器。在电极体系处于平衡条件下的传感器为电势传感器。电势传感器是指由指示电极和溶液中的参比电极与电位差计或高阻抗的伏特表相连构成的电化学测试系统。在有电流通过的非平衡条件下的传感器，分为电流传

41、感器和伏安传感器。电流传感器是在固定的电势下测量电流，也就是说是在电流-电势曲线上的某一点。伏安传感器是记录一系列的点或是选择电流-电势曲线上的一个区域。电流传感器可以看成是固定电势的伏安传感器。61. 简述目前国内外电分析化学的前沿研究的大致情况。超级电容器，环境电化学，电分析化学和传感器，纳米电化学，生物电化学，电化学与量子化学相结合，极端条件下的分析测试，分析仪器的小型化、微型化和智能化，联机技术智能化，各种传感器和超微电极的研究，微流控芯片、量子点，化工生产和过程化学中的在线分析等都是比较前言的研究方向. 国内的厦门大学，北京大学，中国科学院长春应用化学研究所等院校在电化学研究领域处于

42、国内领先地位。62. 在电沉积、电池材料、电催化电极、电化学传感器等方面，电分析化学的研究手段是怎么被利用的？电化学沉积：金属或合金从其化合物水溶液、非水溶液或熔盐中电化学沉积的过程。是金属电解冶炼、电解精炼、电镀、电铸过程的基础。这些过程在一定的电解质和操作条件下进行，金属电沉积的难易程度以及沉积物的形态与沉积金属的性质有关，也依赖于电解质的组成、pH值、温度、电流密度等因素。电池材料：如一次性电池和充电电池：电池是通过化学反应将化学能转化为电能的装置，一次性电池发生的化学反应时不可逆的，充电电池发生的化学反应时可逆的。一次性电池如日常使用的干电池是一种锌锰电池，它的构造是：负极为锌做的圆筒

43、，做成筒状的目的是用来储存电解液等化学药品。正极是一根碳棒，它的周围被二氧化锰、碳粉和氯化铵水的混合剂所包围，总称为“碳包”。碳包和锌筒之间充填着氯化铵、氯化锌的水溶液和淀粉等组成的糊状物，称为电糊。电池口上用沥青、松香等配成的封口剂封牢。干电池工作时，锌和氯化铵发生变化，产生氢气，附着在碳棒上面。由于氢的电阻很大，电池工作时，在电极附近产生相当大的电压降，使路端电压降低。所以在干电池中加入二氧化锰作为“退极化剂”。二氧化锰是不良导体，如果用得太多，电池的内电阻就要增大，用得大少，退极化作用太慢。为了解决这个问题，通常就加入了一些导电本领较好的碳粉，它的作用主要是导电，其次是吸收反应过程中生成

44、的部分气体。充电电池如锂离子电池： 锂离子电池的阳极采用能吸藏锂离子的碳极，放电时，锂变成锂离子，脱离电池阳极，到达锂离子电池阴极。充电时，阴极中锂原子电离成锂离子和电子，并且锂离子向阳极运动与电子合成锂原子，电解液一般是有机电解液。电催化电极：广义上说能引起电极反应的电极都称为电催化剂，即电催化电极，但实际将一般能引起电化学反应速度或反应选择性发生变化的电极叫做电催化电极。电催化电极在废水处理方面具有相当重要的地位。其中二维电催化电极（DSA）的应用范围最广，由于其良好的稳定性和催化活性在氯碱工业和硫酸工业得到广泛应用。电化学传感器，其构成是：将两个反应电极工作电极和对电极以及一个参比电极放

45、置在特定电解液中，然后在反应电极之间加上足够的电压，使透过涂有重金属催化剂薄膜的待测气体进行氧化还原反应，再通过仪器中的电路系统测量气体电解时产生的电流，然后由其中的微处理器计算出气体的浓度。电化学传感器结构示意图与工作原理图如下图所示。气体首先通过微小的毛管型开孔与传感器发生反应，然后是憎水屏障，最终到达电极表面。穿过屏障扩散的气体与传感电极发生反应，传感电极可以采用氧化机理或还原机理。这些反应由针对目标气体而设计的电极材料进行催化。通过电极间连接的电阻器，与电气浓度成正比的电流会在正极与负极间流动。测量该电流即可确定气体浓度。63. 根据上课期间所涉及到的电化学文献和补充材料的讲解，请谈谈电化学分析方法可以用于哪些方面的研究。电分析化学是根据物质在溶液中的电化学性质及其变化建立的一类分析方法. 它是以电导、电位、电流和电量等电参数与被测物含量的关系作为计量的基础. 电分析化学方法的灵敏度及准确度都很高, 具有选择性好、操作