電化學測量考試復習題胡會利版

1、1、 在金屬/溶液界面上，電解質(zhì)雙電層是指 荷電物質(zhì)和 偶極子 的定向排列。2、當極化曲線中存在電流平臺或電流極大值時，只能用 恒電勢法 ；如果極化曲線中存在電勢極大值或電勢平臺，則應選用 控制電流法 。3特性吸附是指 即使電場不存在也能發(fā)生的吸附現(xiàn)象 。4、不可逆或者準可逆表示 電荷遷移速率慢，電極表面上即使有電化學反應活性物質(zhì)存在，也難以完全進行反應 。5、背景電流包括 雙層充電電流 和 雜質(zhì)的氧化還原電流 。6、汞電極有 滴汞電極、 懸汞電極、 汞膜電極、 靜汞電極 和 汞齊電極 。7、 溶劑的選擇主要取決于 待分析物的溶解度及活性 ，此外還要考慮 溶劑的性質(zhì) ，溶劑應不與 待分析物 反

2、應，也應在較寬的電勢范圍內(nèi)不參與 電化學 反應。8、電化學極化由電荷轉移步驟的 反應速率 決定，它與電化學 反應本質(zhì) 有關。9、溶液濃差阻抗用以表示Faraday電流 與 過電勢 的關系,它可以由 電流、電極電勢和濃度 三者的關系式聯(lián)合解得。10、電化學三電極體系是測定單個電極極化曲線的常用的體系，其三個電極是指 研究電極、參比電極、輔助電極。11、穩(wěn)態(tài)技術常包括：伏安法、極譜法 、庫侖法和強制對流法 。12、穩(wěn)態(tài)極化主要是指當 雙層充電 、電荷轉移、擴散傳質(zhì) 等三個過程達到穩(wěn)定時的電極的電化學特征。13、小幅度電流階躍測量法有 極限簡化法 和 方程解析法 。14、濃差極化產(chǎn)生的原因是 反應物

3、不斷消耗 和 產(chǎn)物逐漸積累 。15、用于測量 痕量金屬 的溶出分析是一種非常靈敏的電化學技術，它的靈敏性取決于 有效預濃縮步驟 和 可產(chǎn)生非常有用的信號 。16、電化學是研究第一類導體與第二類導體的 界面 及 界面上 發(fā)生的一切變化的學科。17、電極過程是一種特殊的 氧化還原反應 。18、通電時所測得的電極電勢的變化一般包括三個部分，即 電化學極化過電勢 、濃差極化過電勢 和 電阻極化過電勢。19、濃差極化 是因為反應物粒子得不到及時的補充或產(chǎn)物粒子的局部聚集而造成的。20、電化學極化 由電荷轉移的反應速率決定，與電化學反應本質(zhì)有關。21、旋轉圓盤電極理論只適用于 層流條件 ，且要求 自然對流

4、 可以忽略不計。旋轉圓盤電極技術具有 易于建立穩(wěn)態(tài) 、 穩(wěn)態(tài)極化曲線重現(xiàn)性好 的優(yōu)點，而且可以通過不同的轉速以控制溶液相的傳質(zhì)過程。22、在RRED上可以進行一些不同類型的實驗，最常見的有 收集實驗 和 屏蔽實驗。23、由非穩(wěn)態(tài)擴散電流的Cotterll方程可知，極化時間越 短 ，擴散電流越 大 ，濃差極化越 小 ，因而有利于快速電極反應。24、濃差擴散阻抗由 電阻 和 電容 組成。25、石墨電極大致可以分為兩個種類：一種是浸入石蠟的 多孔性 石墨電極；另一種是用熱分解制作的 致密性 石墨電極。26、當研究電極為固體金屬電極時，在進行測試之前，一般應經(jīng)過 機械處理 、化學處理 和 電化學處理

5、等步驟，以獲得盡可能清潔且重現(xiàn)的表面狀態(tài)。27、 時間常數(shù) 是電極體系本身的性質(zhì)，反應了電極過程進入穩(wěn)態(tài)的快慢。28、復阻抗是電路元件對電流的 阻礙作用 和移相作用的反映。29、按照電極體系中的界面種類及數(shù)量，可以將電極分為三類：第一類電極（只有一個相界面，該類電極可以細分三種： 金屬電極 、汞齊電極、氧化還原電極；第二類電極（含兩個相界面）包括： 難溶鹽電極 、 難 容氧化物電極、 膜電極；第三類電極為氣體電極，存在氣相、固相、液相三相界面。三電極體系由研究電極、參比電極、輔助電極 、組成。一般地，在金屬/溶液界面上的荷電物質(zhì)和偶極子的定向排列稱為電解質(zhì)雙電層。電極/溶液界面的許多重要性質(zhì)都

6、是相對于零電荷電勢的電極電勢數(shù)值所決定的，其中最主要的有表面剩余電荷的符號與數(shù)量、雙電層中的電勢分布、各種無機和有機粒子在界面上的吸附行為等。溶液中的傳質(zhì)過程，可以依靠三種方式進行：擴散、電遷移、液體對流。電極過程是復雜和多步驟的過程，因此，極化類型也有許多種。對于只有四個基本步驟（電化學步驟、雙電層充電步驟、離子導電步驟和反應物、產(chǎn)物粒子的擴散步驟）的電極 過程，共有三種極化類型：電化學極化、濃差極化、電阻極化。i0：id=ks /D , i0：id 這個比值決定了電極的可逆性。i0：id 越大，電極的可逆程度越好，當i0：id <<1時，表現(xiàn)為不可逆電極。許多電化學工程和技術中

7、，電極和溶液間存在相對運動，這主要包括兩類：一類是電極本身處于運動狀態(tài)；另一類是溶液流過靜止的電極。與穩(wěn)態(tài)過程相比，暫態(tài)過程的首要特點是具有暫態(tài)電流。復阻抗Z是電路元件對電流的阻礙作用和移相作用的反映。純電阻元件: 電阻兩端的電壓與流經(jīng)電阻的電流是同頻同相的正弦交流電 純電感元件: 電感兩端的電壓與流經(jīng)的電流是同頻率的正弦量，但在相位上電壓比電流超前 純電容元件: ( + ) 電容器的兩端的電壓和流經(jīng)的電流是同頻率的正弦量，只是電流在相位上比電壓超前 固體電極的雙電層電容的頻響特性與“純電容”并不一致，而有或大或小的偏離，這種現(xiàn)象，一般稱為“彌散效應”。電極過程是（ 一個異相催化的氧化還原）過

8、程。電極反應是發(fā)生在（ 電極/溶液界面）上的異相反應。1、 電極反應的基本動力學分為（影響一相催化反應速率的一般規(guī)律）和（表面電場對電極反應速率的影響）兩大類。2、 典型的電極材料包括（固體金屬）（液體金屬）（合金或金屬間化合物）（碳）和（半導體）。3、 電解質(zhì)包括（熔融鹽）（離子型導電聚合物）和（固體電解質(zhì)）。4、 液體接界電勢也被稱為（擴散電勢）。5、 理想電極IPE是（無論外部所加電勢如何，都沒有發(fā)生跨越金屬/溶液界面的電荷轉移）的電極。6、 Ks是（標準速率常數(shù)）， 它可以簡單的理解為（氧化還原電對的動力學難易程度）的量度。7、 是（傳遞系數(shù)），是（能壘對稱性）的度量。8、 當電極發(fā)生

9、還原反應時，為陰極過電勢，=（e-）,當電極發(fā)生氧化反應時，為陽極過電勢，=（-e）過電勢總是為（正）值。9、 強極化條件即（過電勢較大）的情況，也稱為（高場近似）。極化曲線的測定分（穩(wěn)態(tài)法）和（暫態(tài)法）。10、 使用旋轉圓盤電極RDE的測量方法是測定體系（電化學參數(shù)）的基本實驗方法之一。11、 （旋轉環(huán)盤電極）是旋轉圓盤電極技術的重要拓展。12、 我們把環(huán)電極所能收集到的R的分數(shù)定義為（收集系數(shù)）。13、 （穩(wěn)態(tài)極化曲線）是表示電極反應速率即電流密度與電極電勢的關系曲線。1、與水相比，使用有機溶劑有哪些優(yōu)點？作為有機溶劑應具備哪些條件？答：優(yōu)點：可以溶解不溶于水的物質(zhì)；有些反應生成物在水溶液

10、中會和水分子發(fā)生反應，但在有機溶劑中可以穩(wěn)定的存在。能在比水溶液體系具有更大的電勢，pH值和溫度范圍內(nèi)進行反應的測定。 具備條件：可溶解足夠量的支持電解質(zhì)；具有足夠使支持電解質(zhì)的介電常數(shù)；常溫下為液體，并且蒸汽壓不大。黏度不能太大。可以測定的電勢范圍大。溶劑精制容易，有確定的除水方法；廉價易得且毒性小。2、暫態(tài)的研究方法有哪些？答：電流階躍法雙電流脈沖法電勢階躍法計時庫侖法電量階躍法電勢掃描法3、電化學測量中用流體動力學方法的好處有哪些？答：采用流體動力學方法一方面可以保證電極表面擴散層厚度均勻分布，電極過程較自然對流條件下更易于達到穩(wěn)態(tài)，提高測量精度；另一方面，可以在較大范圍內(nèi)對液相傳質(zhì)進行

11、調(diào)制，加快電極表面的物質(zhì)傳遞速度，減小傳質(zhì)過程對電極過程動力學的影響，使穩(wěn)態(tài)法可以應用于研究更快的電極過程。4、電化學阻抗法有哪些特點？答：電化學阻抗法是一種暫態(tài)電化學技術，具有以下特點，由于使用小幅度對稱交流電對電極進行極化，當頻率足夠高時，每半周期持續(xù)時間很短，不會引起嚴重的濃差極化及表面狀態(tài)變化。在電極上交替進行著陰極過程與陽極過程，同樣不會引起極化的積累性發(fā)展，避免了對體系產(chǎn)生過大影響。其次，由于可以在很寬頻率范圍內(nèi)測得得到阻抗譜，因而EIS能比其他常規(guī)的電化學方法得到更多的電極過程動力學信息和電極界面結構信息。5、暫態(tài)過程的特點有哪些？答：暫態(tài)過程的首要特點是具有暫態(tài)電流。當傳質(zhì)過程

12、處于暫態(tài)時，電極附近液層中的反應粒子濃度，擴散層厚度及濃度梯度等均隨時間變化，反應粒子濃度不僅是空間的函數(shù)，還是時間的函數(shù)。暫態(tài)過程電極電勢、極化電流、電極表面的吸附覆蓋狀態(tài)、雙電層結構均可能隨時間變化。1、同一電極上存在兩個電極反應時的簡化條件是什么？ P91 答：兩個電極反應的速度都由活化極化控制；電極電勢離這兩個電極反應的平衡電勢都比較遠。2、采用強制對流技術進行的電化學測量方法稱為流體動力學方法，該方法有何優(yōu)點？P96 答：可以保證電極表面擴散層厚度均勻分布，電極過程較自然對流條件下更易于達到穩(wěn)態(tài)，提高測量精度； 可以在較大的范圍內(nèi)對液相擴散傳質(zhì)速率進行調(diào)制，加快電極表面的物質(zhì)傳遞速度

13、，減小傳質(zhì)過程對電極過程動力學的影響，使得穩(wěn)態(tài)法可以應用于研究更快的電極過程。 3、對RDE電極的要求。 答：圓盤表面的粗糙度與相比必須很小，即要求電極表面具有高光潔度； 表面液流不得出現(xiàn)湍流，因此，在遠大于旋轉電極半徑范圍內(nèi)不得有 任何障礙物； 微盤電極可使用兩電極體系。4、簡述旋轉環(huán)盤電極的結構、原理及作用。P101 答：(1)結構：在一個圓盤電極外圍加上一個同心的環(huán)形電極而構成，盤電極與環(huán)電極間距離很小且彼此絕緣。 (2)原理:用雙恒電位儀分別控制盤、環(huán)的電極電位，相應的電流也可分別測量(3)作用：檢測能隨液流運動的可溶性中間產(chǎn)物，研究反應機理 5、暫態(tài)的研究方法有哪些優(yōu)勢。 答：(1)

14、可用來研究快速電極過程，測定快速電極反應的動力學參數(shù)； (2)有利于研究界面結構和吸附現(xiàn)象。也有利于研究電極反應的中間產(chǎn)物及復雜的電極過程； (3)適合于那些表面狀態(tài)變化較大的體系 。6、小幅度電流階躍測量法中，使用極限簡化法應注意什么？ 答：(1)測RL，必須要測到上跳一瞬間的電勢，這要求測量儀器的響應速度足夠快。(2)測Rr，須在電流突躍后，使電流恒定維持遠大于時間常數(shù)的時間來測量無濃差極化的穩(wěn)定電勢。1、 n電子步驟中電極上通過的總電流密度應當是速率控制步驟的極電流密度的多少倍？為什么？P242、 電極反應隨著陰極上離子的不同，1電勢的變化分別對反應速率會有什么影響？P253、 怎么鑒別

15、電極過程是由電化學步驟控制還是有擴散步驟控制？P894、 在電化學測量中采用流體動力學方法有什么優(yōu)點？P965、 穩(wěn)態(tài)極化曲線有哪些方面的應用？P1106、 采用極限簡化法能測量哪些電化學參數(shù)？測量時分別應當注意什么？P1391.電極總過程包括幾種基本過程？答：電化學反應（電荷傳遞反應）過程；反應物和產(chǎn)物的傳質(zhì)過程，包括反應物從溶液本體遷移到反應區(qū)和反應產(chǎn)物從反應區(qū)移去；電子轉移步驟的前置或后續(xù)化學反應，這些可以是均相過程；可能有發(fā)生在電極表面的吸（脫）附過程、晶體生長過程（電沉積）以及伴隨電化學反應而發(fā)生的一般化學反應等。2.什么是穩(wěn)態(tài)？簡單舉例說明。答：在指定時間范圍內(nèi)，電化學系統(tǒng)的參量（

16、如電勢、電流濃度分布、電極表面狀態(tài)等）變化甚微，基本上可以認為不變，這種狀態(tài)可以認為電化學穩(wěn)態(tài)。 如鋅空氣電池以中小電流放電，起初電壓下降較快，后來達到比較穩(wěn)定的狀態(tài)，電壓變化甚慢。3.比較電化學極化與濃差極化的不同（從極化曲線形式、攪拌溶液對電流密度的影響、電極材料及表面狀態(tài)對反應速率的影響、改變界面電勢分布對反應速率的影響、反應速率的溫度系數(shù)、電極真實表面積對反應速率的影響方面回答）。P894.什么叫恒電勢法和恒電流法？恒電勢法和恒電流法在應用方面的不同在哪里？P935.畫出Faraday阻抗等效電路、界面阻抗等效電路、電極等效電路。P1306. 分析Randles圖,阻抗擴散的直線可能偏

17、離45°的原因： 1 理想極化電極的電化學阻抗譜Bode圖，溶液電阻可以忽略的電化學極化電極的電化學阻抗譜Bode圖和溶液電阻不能忽略的電化學極化電極的電化學阻抗譜Bode圖的聯(lián)系與區(qū)別？答案見課本219-224頁。2、解析Tafel直線外推法。答案見課本107-108頁。1、圖為控制電流階躍極化條件下的平板電極表面液層中反應物A、生成物B濃度發(fā)展，圖中所標數(shù)值為t/的值。分析曲線代表的意義及x=0處的含義。P129 2、 如圖2，分析電極在階躍電流下的電勢時間曲線中AB、BC、CD段所代表的含義。AB：歐姆壓降、電阻極化跟隨特性 BC：初期緩慢變化的主要原因是電化學極化 ；后期電勢變化的主要原