电化学原理简答题

第三章电极/溶液界面的构造与性质1.为什么电毛细曲线是具有极大值的拋物线外形？溶液界面存在双电层，剩余电荷无论带正电还是负电,同性电荷间相互排斥，使界面扩大,而界面张力力图使界面缩小，两者作用效果相反，因此带电界面的张力比不带电时小，目电荷密度越大，界面张力越小，因此电毛细曲线是具有极大值的抛物线外形。2•标准氢电极的外表剩余电荷是否为零？不一走,标准氢电极电位为O指的是氢标电位,是人为规定的，电极外表剩余电荷密度为O时的电位指的是零电荷电位,其数值并不

定为0;由于形月 间电位差的缘由除了离子双电层外,还有吸附双电层\偶极子双电层冶属外表电位。影响双电层构造的主要因素是什么？为什么？静电作用和热运动。静电作用使符号相反的剩余旦荷相互靠近，贴于电极外表排列，热运动使荷电粒子外散，在这两种作用下界面层由严密层和分散层组成。什么叫Pl电位？能否说Wl1电位的符号是否总是与双电层总电位的符号全都？为什么？距离电极外表d处的电位叫屮］电位。不能，由于不同的严密层d的大/」怀同，而严密层的厚1珂电位的大小只取决于电解质总浓度而与电解质本性无关。当发生超载吸附时灼电位的符号与双电层总电位的符号不全都。5•简要概括电极/溶液界面进展的四个阶段、优缺点及其主要内容。主要内容：将双电层比作是平行板电容器优点:a能够解釋界面张力随电极电位变化b能够解释微分电容曲线上所消灭的平台区域缺点:a解釋不了界面电容随电极电位和溶液总浓度的变化规律b解釋不了在稀溶液中,零电荷电位下微分电容最小等试验事实②GOUy和ChaPman分散层模型:主要内容：溶液中的离子在静电作用和热运动作用下，按位能场中粒子的波尔兹曼安排律分布,完全无视严密层,只考虑分散层。优点：a能较好解釋微分电容最小值的消灭b能较好解释电容随电极电位的变化规律缺点:a理论计算微分电容值与试验事实相差太大b解釋不了微分电容曲线上的“平台区“的消灭③Stem模型〔双电层静电模型〕:主要内容：双电层由严密层和分散层两局部组成。优点：a说明白微分电容随电极电位确定值和溶液总浓度增大而增加的缘由b从理论上估算表征分散层特征的某些重要参数C能较好的反映界面构造的真实状况缺点:a4寺恩双电层方程式对界面构造的描述只是一种近似的、统计平均的结果，不能用作准确的计算b对严密层的描述过于粗糙,只是简洁地把严密层描述成厚度d不变的离子电荷层。④BDM模型：主要内容：在Stern模型的根底上，对严密层构造，考虑电极外表的“水化“和有无特性吸优点:能够解釋微分电容曲线上，两个“平台区“凹凸不同的缘由6什么是特性吸附？哪些类型的物质具有特性吸附的力量？溶液中的各种粒子还可能因非静电作用力而发生吸附称为特性吸附。大局部无机阴离子，部分无机阳离子以及外表活性有机分子可发生特性吸附。试依据微分电容曲线和电毛细曲线的变化，说明有机分子的特性吸附有哪些特点？①吸附发生在零电荷电位四周的肯定电位范围内，而且外表活性有机分子的浓度越高，发生吸附的电位范围越宽,界面张力下降的越多。②零电荷电位正移负移视状况而定③界面张力下降，且浓度上升，下降的程度越大④浓度上升，微分电容下降，两侧岀现电容峰值有机外表活性物质在电极上的特性吸附为什么有肯定的吸附电位范匡I?无机离子发生待性吸附时，有没有肯定的吸附电位范圉？这种变化是由于外表活性有机分子的介电常数通常比水小，而分子体积比水大得多而弓I起的。无机离子吸附主要发生在比零电荷电位更正的范围内,即发生在带异号电荷的电极外表。9什么是零电荷电位？为什么说它不是电极确定电位的零点？零电荷电位指的是电极外表剩余电荷密度为O0;由于形成相间电位差的缘由除了离子双电层外,还有吸附双电层\偶极子双电层\金属外表电位第四章：电极过程概述什么是电极的极化现象？电极极化的缘由是什么？试用产生极化的缘由解釋阴极极化和阳极极化的区分.有电流通过时电极电位偏离平衡电位的现象叫电极的打算。缘由：电子运动速率大于电极反响单位时间内阴极复原反响来不及消耗流入的电子,造成电子在阴极积存，阴极电极电位比平衡电位更负，而当氧化反响来不及补充流出的电子，造成正电荷的积累,阳极的电极电位比平衡电位更正。极化有哪些类型？为什么可以分成不同的类型极化分为浓差极化?口电极极化。依据掌握步骤的不同来分类。浓差极化：液相传质步骤成为掌握步骤时引起的电极极化叫浓差极化。电极极化：电化学反响步骤成为掌握步骤时引起的电极极化叫电极极化。名词解释平衡电位:可逆电极的电极电位标准电位：标准状态下的平衡电位稳定电位:电荷交换速度平衡而物质交换速度不平衡时界面的电极电位极化电位:有电流通过时离平衡电位的的电极电位过电位:在肯定电流密度下，电极电位偏离平衝电位的差值极化值：有电流通过时电极电位与静止电位的差值简述电极过程的根本历程：①反响粒子向电极外表四周液层迁移，称为液相传质步骤。②反响粒子在电极裘面或电极裘面四周的液层中进展电化学反响前的草些转化过程，通常这些过程没有电子参与反响，反响速度与电极电位无关,称为外表的前置转化步骤。③反响粒子在电极/溶液界面上得到或失去电子，生成复原或氧化反响的产物，称为电子转移步骤或电化学反响步骤.④反响产物在电极外表或外表四周的液层中进展电化学反响后的转化过程，称为随后的外表转化。⑤反响产物生成相,称为相生成步骤。或反响产物可溶时,产物粒子自电极外表对溶液内部或液态电极内部迁移,成为反响后的液相传质步骤。第五章液相传质步骤动力学I•在电极界面四周的液层中•是否总是存在着三种传质方式？为什么？每一种传质方式的传质速度如何表示？〔Ir散〕,但当溶液中含有大量局外电解质时，反响离子的迁移数很小，电迁移传质作用可以无视不计，而且依据流体力学，电极界面四周液层的对流速度格外小，因此电极界面四周液层主要传质方式是集中。三种传质方式的传质速度可用各自的电流密度J来表示：电迁移流量-Ji=±CV=±cuEii ii对流流量：Ji=VCXi集中流量:Ji

=-D字i2即集中速度与电极反响速度相平衡。这时反响粒子在集中层中各点的浓度分布不再随时间变化而变化，而仅仅是距离的函数;集中层的厚度不再变化；离子的浓度梯度是一个常数，这就是稳态扩理程。而实际状况下,集中区与对流区是相互重昼、没有明显界限的，只能依据肯定的理论来近似求得集中层的厚度。二者在集中层内都是以集中作用为主.因此二者具有相像的集中动力学规律，但推导实际状况下的稳态集中动力学公式需要借用抱负稳态集中的动力学公式“3•旋转圆盘电极和旋转圆环圆盘电极有什么优点？它们在电化学测量中有什么重要用途？旋转圆盘电极和旋转圆环圆盘电极上各点的集中层厚度是均匀的，因此电极外表各处的电流密度分布均匀。这抑制了平面电极外表受对流作用影响不均匀的缺点。它们可以测量并分析极化曲线，争论反响中间产物的组成及其电极过程动力学规律。4.试比较集中层、分散层和边界层的区分。集中层中有没有剩余电荷？依据集中传质理论，紧靠电极外表四周，有一薄层，此层内存在反响粒子的浓度梯度，这层叫做集中层;电极外表的荷电粒子由于热运动而倾向于均匀分布,从而使剩余电荷不行能完全紧贴看电极外表分布，而具有肯定的分散性，形成所谓分散层;靠近电极外表四周的液流层叫做边界层,越接近电极外表,其液流流速越小。5•假定一个稳态电极过程受传质步骤掌握,并假设该电极过程为阴离子在阴极复原。试问在电解液中参加大量局外电解质后•稳态电流密度应増大还是减小？为什么？当电解液中没有参加大量局外电解质，电迁移作用不能无视,而该电极过程为阴离子在阴极复原，此时电迁移与集中两者作用方向相反，起相互抵消的作用。因此在电解液中参加大量局外电解质后,扩散作用增大,稳态电流密度应增大。6•稳态集中和非稳态集中有什么区分？是不是消灭稳态集中之前都肯定存在非稳态集中阶段？为什么？稳态集中与非稳态集中的区分,主要看反响粒子的浓度分布是否为时间的函数，即稳态集中时Ci=f(x)Ci=f(xt)t β稳态集中消灭之前都肯定存在弓鞘态集中阶段，由于反响初期集中的速度比较慢，集中层中各点的反响粒子是时间和距离的函数;而随看时间的推移，集中的速度不断提高，集中补充的反响粒子数与反响所消耗的反响粒子数相等，反响粒子在集中层中各点的浓度分布不再随时间变化而变化，到达一种动态平衡状态。7•为什么在浓差极化条件下当电极外表四周的反响粒子浓度为零时•稳态电流并不为暮•反而得到极f大值〔极限集中电流〕？当电极外表反响粒子浓度下降到零，则反响粒子的浓度梯度到达最大值，集中速度也最大,整个电极过程由扩闲逛骤来掌握,这时的浓差极化称为完全浓差极化。意味看集中过来一个反响粒子,马上就消耗在电极反响上了,集中电流也就到达了极大值。8什么是半波电位？它在电化学应用中有什么意义？当电流密度等于极限集中电流密度的二分之一时的电极电位，叫做半波电位。半波电位代表指定氧化-复原系统之特征性质,可以用来作为定性分析的依据。9•对于一个稳态电极过程.如何推断它是否受扩闲逛骤掌握？可以依据是否消灭浓差极化的动力学特征，来判别电极过程是否由扩闲逛骤掌握。浓差极化的动力学特征如下：”1当电极过程受扩闲逛骤掌握时‘在肯定的电极电位范围内，消灭一个不受电极电位变化影响的极限集中电流密度/d,而目Jd受温寰变化的影响较小，即丿d的温度系数较小。2浓差极化的动力学公〔产物可溶、产物不行溶L3电流密度j和极限电流密度办随看溶液瞬强度的增大而增大。4集中电流密度与电极外表的真实外表积无关，而与电极外表的表观面积有关。什么是过渡时间？它在电化学应用中有什么用途？时间定义为：从开头恒电流极化到电极电位发生突跃所经受的时间。利用过渡时间，可以测定电极体系的动力学参数。小结平面电极在不同极化条件下耳礦态集中过程的特点。①在完全浓差极化条件下,反响粒子外表浓度、集中层有效厚度和集中电流密度都随看时间而不断变化。②产物不溶时恒电位阴极极化下，反响粒子外表浓度不变,集中层有效厚度和集中电流密度都随看时间而不断变化。③在恒电流阴极极化下，电流密度恒定，反响粒子和产物粒子的外表浓度都是与√F呈线性关系；电极电位随时间变负。从理论上分析平面电极上的非稳态集中不能到达稳态•而实际状况下却经过肯定时间后可以到达稳态。这是为什么？在理论上,当仅存在集中作用时，反响粒子浓度随时间不断发生变化,始终不能建立稳态扩散。然而在实际晴况下,由于液相中不行避开地存在对流作用，彳晦态集中过程不会持续很长的时间，当弓魄态集中层的有效厚度接近或等于由于对流作用形成的对流集中层厚度时，电极外表的液相传质过程就可以转入稳态.球形电极外表上的耳硯态集中过程与平面电极有什么不同？平面电极只考虑了垂直于电极外表一维方向上的浓度分布，而对于球形电极，当集中层的有效厚度大体上与电极外表曲率半径相当时，就要考虑三维空间的勻瑙态集中。此外,在没有对流传质作用存在的釧牛下，球形电极外表四周液层中的集中过程,可以自行的从弓礴态向稳态过渡。第六童电子转移步骤动力学1.人们从试验中总结岀的电化学极化规律是什么？电化学极化值的大小受哪些因素的影响？人们从试验中总结出的最重要的电化学极化规律阅历公式一塔菲尔公式η=a+bl0g极7o化值的大〃和电极材料的性质、电极裘面状态、溶液组成及溫度等因素有关。2•电化学反响的根本动力学参数有哪些？说明它们的物理意义。传递系数、交换电流密度和电极反响速度常数通常被认为是根本的动力学参数。传递系数α和P的物理意义是电极电位对复原反响活化能和氧化反响活化能影响的程度。交换电流密度表示平衡电位下氧化反响和复原反响确实定速度,也可以说是平衡状态下，氧化态粒子和复原态粒子在电极/溶液界面的交换速度。电极反响速度常数是交换电流密度的f寺例，是指定条件一电极电位为标准电极电位和反响粒子浓度为单位浓度——下的交换电流密度。3.既然平衡电位和交换电流密度都是描述电极反响平衡状态的特征参数,为什么交换电流密度能说明电极反响的动力学特征？对处于平衡态的电极反响末说，它既具有肯定的热力学性质，又有肯定的动力学特性。这两种性质分别通过平衡电位和交换电流密度来描述,二者之间并无必定的联系。交换电流密度表示平衡电位下氧化反响和复原反响确实定速度，所以，交换电流密度本身就表征了电极反响在平衡状态下的动力学特性。4•为什么要引入电极反响速度常数的概念？它与交换电流密度之间有什么联系和区别？交换电流密度的数值随反响物质的浓度转变而转变，所以应用交换电流密度描述电极体系的动力学性质时，必需注明各反响物的浓度，很不便利“为此，引入了与反响物质浓度无关的电极反响速度常数。电极反响速度常数是交换电流密度的一个特例，是指定条件一电极电位为标准电极电位和反响粒子浓度为单位浓度——下的交换电流密度。可以用哪些参数来描述电子转移步骤的不行逆性？这些参数之间有什么联系与区分？其可逆性也大，表示电极体系不简洁极化。Wl电位的变化为什么会影响电化学反响步骤的速度？在什么条件下必需考虑这种影响？电子转移步骤是在严密层中进展的，影响反响活化能和反响速度的电位差是严密层平面与电极表面之间的电位差，即严密层电位〔φ-Ψ1

1当昭电位不能无视时，珂电位变化就会影响电化学反响步骤的速度。在稀溶液中，尤其是电极电位接近于零电荷电位和发生外表活性物质特性吸附时，陷电位在整个双电层电位差中占有较大的比重。因此,在这条件下,不得不考虑氏电位的变化