电化学复习资料

一、填空题（每空1分，30分）1、电化学是研究第一类导体与第二类导体界面及界面上发生一切改变学科。

2、电极过程是一个特殊氧化还原反应。3、通电时所测得电极电势改变通常包含三个部分，即电化学极化过电势、浓差极化过电势和电阻极化过电势。4、浓差极化是因为反应物粒子得不到及时补充或产物粒子局部聚集而造成。5、电化学极化由电荷转移反应速率决定，与电化学反应本质关于。6、当极化曲线中存在电流平台或电流极大值时，只能用恒电势法；假如极化曲线中存在电势极大值或电势平台，则应选取控制电流法。7、旋转圆盘电极理论只适适用于层流条件，且要求自然对流能够忽略不计。旋转圆盘电极技术具备易于建立稳态、稳态极化曲线重现性好优点，而且能够经过不一样转速以控制溶液相传质过程。8、在RRED上能够进行一些不一样类型试验，最常见有搜集试验和屏蔽试验。9、由非稳态扩散电流Cotterll方程可知，极化时间越短，扩散电流越大，浓差极化越小，因而有利于快速电极反应。10、浓差扩散阻抗由电阻和电容组成。11、石墨电极大致能够分为两个种类：一个是浸入石蜡多孔性石墨电极；另一个是用热分解制作致密性石墨电极。12、当研究电极为固体金属电极时，在进行测试之前，通常应经过机械处理、化学处理和电化学处理等步骤，以取得尽可能清洁且重现表面状态。13、汞电极有滴汞电极、悬汞电极、汞膜电极、静汞电极和汞齐电极。14、时间常数是电极体系本身性质，反应了电极过程进入稳态快慢。15、复阻抗是电路元件对电流妨碍作用和移相作用反应。1、在金属/溶液界面上，电解质双电层是指荷电物质和偶极子定向排列。2、当极化曲线中存在电流平台或电流极大值时,只能用恒电势法.3、特征吸附是指即使电场不存在也能发生吸附现象。4、不可逆或者准可逆表示电荷迁移速率慢，电极表面上即使有电化学反应活性物质存在，也难以完全进行反应。5、背景电流包含双层充电电流和杂质氧化还原电流。6、汞电极有滴汞电极、悬汞电极、汞膜电极、静汞电极和汞齐电极。7、溶剂选择主要取决于待分析物溶解度及活性，另外还要考虑溶剂性质，溶剂应不与待分析物反应，也应在较宽电势范围内不参加电化学反应。8、电化学极化由电荷转移步骤反应速率决定，它与电化学反应本质关于。9、溶液浓差阻抗用以表示Faraday电流与过电势关系,能够由电流、电极电势和浓度三者关系式联合解得。10、电化学三电极体系是测定单个电极极化曲线惯用体系，其三个电极是指研究电极、参比电极、辅助电极。11、稳态技术常包含：伏安法、极谱法、库仑法和强制对流法。12、稳态极化主要是指当双层充、电荷转移、扩散传质等三个过程达成稳定时电极电化学特征。13、小幅度电流阶跃测量法有极限简化法和方程解析法。14、浓差极化产生原因是反应物不停消耗和产物逐步积累15、用于测量痕量金属溶出分析是一个非常灵敏电化学技术，它灵敏性取决于有效预浓缩步骤和可产生非常有用信号。按照电极体系中界面种类及数量，能够将电极分为三类：第一类电极（有一个相界面，该类电极能够细分三种：金属电极、汞齐电极、氧化还原电极；第二类电极（含两个相界面）包含：难溶盐电极、难容氧化物电极、膜电极；第三类电极为气体电极，存在气相、固相、液相三相界面。三电极体系由研究电极、参比电极、辅助电极、组成。通常地，在金属/溶液界面上荷电物质和偶极子定向排列称为电解质双电层。电极/溶液界面许多主要性质都是相对于零电荷电势电极电势数值所决定，其中最主要有表面剩下电荷符号与数量、双电层中电势分布、各种无机和有机粒子在界面上吸附行为等。5.溶液中传质过程，能够依靠三种方式进行：扩散、电迁移、液体对流。6.电极过程是复杂和多步骤过程，所以，极化类型也有许多个。对于只有四个基本步骤（电化学步骤、双电层充电步骤、离子导电步骤和反应物、产物粒子扩散步骤）电极过程，共有三种极化类型：电化学极化、浓差极化、电阻极化。7．i0：id=ksδ/D,i0：id这个比值决定了电极可逆性。i0：id越大，电极可逆程度越好，当i0：id<<1时，表现为不可逆电极。8.许多电化学工程和技术中，电极和溶液间存在相对运动，这主要包含两类：一类是电极本身处于运动状态；另一类是溶液流过静止电极。9.与稳态过程相比，暂态过程首要特点是具备暂态电流。10.复阻抗Z是电路元件对电流妨碍作用和移相作用反应。11.纯电阻元件:电阻两端电压与流经电阻电流是同频同相正弦交流电纯电感元件:电感两端电压与流经电流是同频率正弦量，但在相位上电压比电流超前纯电容元件:(+)电容器两端电压和流经电流是同频率正弦量，只是电流在相位上比电压超前12.固体电极双电层电容频响特征与“纯电容”并不一致，而有或大或小偏离，这种现象，通常称为“弥散效应”。.电极过程是一个异相催化氧化还原过程。电极反应是发生在电极/溶液界面上异相反应。电极反应基本动力学分为影响一相催化反应速率通常规律和表面电场对电极反应速率影响两大类。经典电极材料包含固体金属、液体金属、合金或金属间化合物、碳和半导体。电解质包含熔融盐、离子型导电聚合物、和固体电解质。液体接界电势也被称为扩散电势。理想电极IPE是不论外部所加电势怎样，都没有发生跨越金属/溶液界面电荷转移电极。Ks是标准速率常数，它能够简单了解为氧化还原电正确动力学难易程度量度。α是传递系数，是能垒对称性度量。溶液传递过程，能够依靠三种方式进行，即扩撒、电迁移和液体对流。当电极发生还原反应时，η为阴极过电势，η=（ψe-ψ）,当电极发生氧化反应时，η为阳极过电势，η=（ψ-ψe）过电势总是为正值。对于只有四个基本步骤电极过程，共有三种极化类型，即电化学极化、浓差极化和电阻极化。强极化条件即过电势η较大情况，也称为高场近似。三电极体系由研究电极、参比电极、辅助电极组成。电解质分为水溶液、有机溶剂、熔融盐三类。极化曲线测定分稳态法和暂态法。使用旋转圆盘电极RDE测量方法是测定体系电化学参数基本试验方法之一。旋转环盘电极是旋转圆盘电极技术主要拓展。我们把环电极所能搜集到R分数定义为搜集系数。稳态极化曲线是表示电极反应速率即电流密度与电极电势关系曲线。二、简答题（每小题5分，共30分）1、同一电极上存在两个电极反应时简化条件是什么？P91答：=1\*GB2⑴两个电极反应速度都由活化极化控制；

=2\*GB2⑵电极电势离这两个电极反应平衡电势都比较远。2、采取强制对流技术进行电化学测量方法称为流体动力学方法，该方法有何优点？P96答：=1\*GB2⑴能够确保电极表面扩散层厚度均匀分布，电极过程较自然对流条件下更易于达成稳态，提升测量精度；

=2\*GB2⑵能够在较大范围内对液相扩散传质速率进行调制，加紧电极表面物质传递速度，减小传质过程对电极过程动力学影响，使得稳态法能够应用于研究更加快电极过程。3、对RDE电极要求。PPT答：=1\*GB2⑴圆盘表面粗糙度与相比必须很小，即要求电极表面具备高光洁度；

=2\*GB2⑵表面液流不得出现湍流，所以，在远大于旋转电极半径范围内不得有任何障碍物；

=3\*GB2⑶微盘电极可使用两电极体系。4、简述旋转环盘电极结构、原理及作用。P101答：(1)结构：在一个圆盘电极外围加上一个同心环形电极而组成，盘电极与环电极间距离很小且彼此绝缘。

(2)原理:用双恒电位仪分别控制盘、环电极电位，对应电流也可分别测量

(3)作用：检测能随液流运动可溶性中间产物，研究反应机理5、暂态研究方法有哪些优势。答：(1)可用来研究快速电极过程，测定快速电极反应动力学参数；

(2)有利于研究界面结构和吸附现象。也有利于研究电极反应中间产物及复杂电极过程；

(3)适合于那些表面状态改变较大体系。6、小幅度电流阶跃测量法中，使用极限简化法应注意什么？答：(1)测RL，必须要测到上跳一瞬间电势，这要求测量仪器响应速度足够快。

(2)测Rr，须在电流突跃后，使电流恒定维持远大于时间常数时间来测量无浓差极化稳定电势。1、与水相比，使用有机溶剂有哪些优点？作为有机溶剂应具备哪些条件？答：优点：①能够溶解不溶于水物质；②有些反应生成物在水溶液中会和水分子发生反应，但在有机溶剂中能够稳定存在。③能在比水溶液体系具备更大电势，pH值和温度范围内进行反应测定。具备条件：①可溶解足够量支持电解质；②具备足够使支持电解质介电常数；③常温下为液体，而且蒸汽压不大。④黏度不能太大。⑤能够测定电势范围大。⑥溶剂精制轻易，有确定除水方法；⑦廉价易得且毒性小。2、暂态研究方法有哪些？答：①电流阶跃法②双电流脉冲法③电势阶跃法④计时库仑法⑤电量阶跃法⑥电势扫描法3、循环伏安法测定影响原因有哪些？答：①支持电解质影响。支持电解质可增强溶液导电性，减小欧姆压降，能够消除电迁移引发传质，消除带电粒子产生或消耗引发离子强度改变等。②扫描速率影响。扫描速率对试验结果影响很大，应依照试验对象和目标进行选择。③参比电极位置影响。在电解质浓度较低情况下，参比电极距离研究电极距离对溶液电阻压降有直接影响。④电活性物质浓度影响。⑤研究电极放置影响。⑥扫描电势范围影响。⑦扫描次数影响。4、电化学测量中用流体动力学方法好处有哪些？答：采取流体动力学方法首先能够确保电极表面扩散层厚度均匀分布，电极过程较自然对流条件下更易于达成稳态，提升测量精度；另首先，能够在较大范围内对液相传质进行调制，加紧电极表面物质传递速度，减小传质过程对电极过程动力学影响，使稳态法能够应用于研究更加快电极过程。5、电化学阻抗法有哪些特点？答：电化学阻抗法是一个暂态电化学技术，具备以下特点，因为使用小幅度对称交流电对电极进行极化，当频率足够高时，每半周期连续时间很短，不会引发严重浓差极化及表面状态改变。在电极上交替进行着阴极过程与阳极过程，一样不会引发极化积累性发展，防止了对体系产生过大影响。其次，因为能够在很宽频率范围内测得得到阻抗谱，因而EIS能比其余常规电化学方法得到更多电极过程动力学信息和电极界面结构信息。6、暂态过程特点有哪些？答：①暂态过程首要特点是具备暂态电流。②当传质过程处于暂态时，电极附近液层中反应粒子浓度，扩散层厚度及浓度梯度等均随时间改变，反应粒子浓度不不过空间函数，还是时间函数。③暂态过程电极电势、极化电流、电极表面吸附覆盖状态、双电层结构均可能随时间改变。n电子步骤中电极上经过总电流密度应该是速率控制步骤极电流密度多少倍？为何？P24电极反应伴随阴极上离子不一样，ψ1电势改变分别对反应速率会有什么影响？P25怎么判别电极过程是由电化学步骤控制还是有扩散步骤控制？P89在电化学测量中采取流体动力学方法有什么优点？P96稳态极化曲线有哪些方面应用？P110采取极限简化法能测量哪些电化学参数？测量时分别应该注意什么？P1391.电极总过程包含几个基本过程？答：电化学反应（电荷传递反应）过程；反应物和产物传质过程，包含反应物从溶液本体迁移到反应区和反应产物从反应区移去；电子转移步骤前置或后续化学反应，这些能够是均相过程；可能有发生在电极表面吸（脱）附过程、晶体生长过程（电沉积）以及伴随电化学反应而发生通常化学反应等。2.什么是稳态？简单举例说明。答：在指定时间范围内，电化学系统参量（如电势、电流浓度分布、电极表面状态等）改变甚微，基本上能够认为不变，这种状态能够认为电化学稳态。如锌空气电池以中小电流放电，起初电压下降较快，日后达成比较稳定状态，电压改变甚慢。3.比较电化学极化与浓差极化不一样（从极化曲线形式、搅拌溶液对电流密度影响、电极材料及表面状态对反应速率影响、改变界面电势分布对反应速率影响、反应速率温度系数、电极真实表面积对反应速率影响方面回答）。P894.什么叫恒电势法和恒电流法？恒电势法和恒电流法在应用方面不一样在哪里？P935.画出Faraday阻抗等效电路、界面阻抗等效电路、电极等效电路。P130三、思索题（每小题10分，共40分）1、图为控制电流阶跃极化条件下平板电极表面液层中反应物A、生成物B浓度发展，图中所标数值为t/τ值。分析曲线代表意义及x=0处含义。P129AB图12、如图2，分析电极在阶跃电流下电势时间曲线中AB、BC、CD段所代表含义。见PPT图23、图3是在200g/LCrO3溶液中加2g/L硫酸镀铬溶液中-0.9V时铁电极Nyquist图，试分析其形成原因。P241图34、图4为钝化液pH对钝化膜EIS影响，试分析该图。P249图4从Nyquist（复平面）图上能获取那些信息？请解释下面复平面图所代表含义。3、下列图为锌铝涂层在海水浸泡过程中EIS，请依照下列图解释锌铝涂层在海水中浸泡过程中改变。4、请分析下面Randles图,阻抗扩散直线可能偏离45°原因：答:电极表面很粗糙，以致扩散过程部分相当于球面扩散；除了电极电势外，还有另外一个状态变量，这个变量在测量过程中引发感抗。1.有哪些双电层机构模型？试简单说明大意及比较其优缺点。答：1，Helmholtz平板电容器模（认为正负离子整齐地排列于界面层两侧，正负电荷分布情况就如同平行板电容器那样）；2，Gouy-Chapman扩散双电层模型(考虑到界面溶液侧离子不但受金属上电荷静电作用，而且受热运动影响，缺点是忽略了离子尺寸，把离子视为点电荷，只能说明极稀电解质溶液试验结果)；3，Stern模型（提出整个双电层是出紧密层和扩散层组成，从而使理论愈加切合实际，还指出离子特征吸附可能性，可是没有考虑它对双电层结构影响）4，Grahame提出GCS模型（把金属/电解质溶液界面区分围扩散层和内层两部分，二者边界是最靠近金属表面溶剂化离子中心所在平面。当存在特征吸附离子时，它们愈加贴近电极表面，其中心所在平面即IHP，是当代双电层理论基础。不过没有考虑吸附溶剂分子对双电层性质影响）5，BDM模型（电极/溶液界面双电层溶液一侧被认为是由若干”层”组成，最靠近电极一层为内层，它包含有溶剂分子和所谓特征吸附物质(离子成份子)，这种内层也称为紧密层、Helmholtz层或Stern层）2溶液中有哪几个传质方式，产生这些传质过程原因是什么？答：物质传递形式有三种，即扩散、电迁移、对流。扩散原因是存在浓度梯度。电