电化学原理试题B

作者:德州传奇扑克下载 | 2020-06-10 05:27

  电化学原理 一、填空题。 (每空 2 分,共 30 分) 1. 电化学研究对象包括三部分:_____________,________________及_______________________。 2. 液相传质的三种方式为:_____________,______________和_____________。 3. 离子淌度反映出离子在______________推动下的运动特征。 4. 金属与溶液界面电位差一般由______________电位差、____________电位差和__________电位差组成。 5. 金属电化学防腐有___________、___________、___________等三种方式。 6. 电池放电时,阳极是正极还是负极?_____________。 7. 若某一电极过程有 15J0 J 0.01Jd,则其速度控制步骤为_____________步骤。 二、回答下列问题。 (每题 10 分,共 40 分) 1. “除电荷传递步骤外, 电极过程的其他步骤不涉及电子转移, 所以不能用电流密度来表示它们的速度。 ” 这 种说法对吗?为什么? 2. 在不同金属上发生氢离子还原时,为什么可根据 Tafel 公式中的 a 值将它们分成高、中、低过电位金属? 3. 电化学极化的电极过程速度控制步骤是什么步骤?浓度极化的电极过程速度控制步骤是什么步骤? 4. 为什么电极电位的改变会影响电极反应的速度和方向? 三、计算题(10 分) 用 H2SO4 的水——乙酸溶液为电解液,测定铂电极(阳极)上氧的过电势,得出下表结果: J /A.cm-2 η/V 10-3 0.92 10-2 1.31 5× 10-2 1.53 10-1 1.64 求 Tafel 常数 a 和 b。 四、分析在金属电镀过程中阴、阳极上发生反应(包括副反应)的特点及电位变化特点。 (10 分) 五、测量动力学参数可采用经典法和暂态法,二者各有何特点。 (10 分) 第 1 页( 共 4 页) 电化学原理 试题 B(答案) 二、填空题。 (每空 2 分,共 30 分) 1. 电子导体,离子导体,二者形成的带电界面性质 2. 对流,扩散,电迁移 3. 电场力 4. 离子双层,偶极双层,吸附双层 5. 阴极保护,阳极保护,牺牲阳极 6. 负极 7. 电荷传递 二、回答下列问题。 (每题 10 分,共 40 分) 1. “除电荷传递步骤外, 电极过程的其他步骤不涉及电子转移, 所以不能用电流密度来表示它们的速度。 ” 这 种说法对吗?为什么? 答:不对。电极过程的所有步骤均为串联进行,反应速度相等,故都可用电流密度来表示它们的速度。 2. 在不同金属上发生氢离子还原时,为什么可根据 Tafel 公式中的 a 值将它们分成高、中、低过电位金属? 答:a 的物理意义是当电流密度为 1A·m-2 时过电势的数值,在相同的电流密度下,过电势越大,反应活性 越差,故可根据 a 值将它们分成高、中、低过电位金属。 3. 电化学极化的电极过程速度控制步骤是什么步骤?浓度极化的电极过程速度控制步骤是什么步骤? 答:电化学极化的控制步骤是电荷传递步骤,浓度极化的控制步骤是液相传质步骤。 4. 为什么电极电位的改变会影响电极反应的速度和方向? 答:电极电位的改变会影响参与反应的电子能量,从而引起正逆反应活化能的变化,从而影响电极反应的 速度和方向。 三、计算题(10 分) 用 H2SO4 的水——乙酸溶液为电解液,测定铂电极(阳极)上氧的过电势,得出下表结果: J /A.cm-2 η/V 10-3 0.92 10-2 1.31 5× 10-2 1.53 10-1 1.64 求 Tafel 常数 a 和 b。 解: 因为 : ? ? a ? b ln J 即:? ? a ? b lg J 2.303 第 2 页( 共 4 页) lg J -3 0.92 -2 1.31 ? ? -1.3 1.53 -1 1.64 ? 以 lgJ~η 作图: ? ? 2.0 1.5 1 0.5 -4 -3 -2 -1 由图中可得: b ? 0.36 2.303 ? b ? 0.83 斜率 截距a ? 0.55 四、分析在金属电镀过程中阴、阳极上发生反应(包括副反应)的特点及电位变化特点。 (10 分) 答: 阴极特点: (1)发生金属离子沉积在电极表面的金属电沉积过程。 (2)电化学极化越大,镀层性能越好。 (3)副反应为氢析出反应。 (4)电极电位负移。 阴极特点: (1)可溶阳极发生金属阳极溶解过程,不可溶阳极为氧析出反应。 (2)副反应为氧析出反应。 (3)电极电位正移。 五、测量动力学参数可采用经典法和暂态法,二者各有何特点。 (10 分) 答:电极反应动力学参数的测量方法可分为两大类:一类是经典法,包括直接测量稳态极化曲线的经 典方法和旋转圆盘电极方法,测量时间较长;另一类是暂态法,即利用短暂电脉冲或交流电对电极体系进 行激发,通过响应信号的分析进行测量,如电势阶跃法、电流阶跃法等,测量时间很短。 第 3 页( 共 4 页) 在经典稳态极化曲线的测量中,要想得到 Tafel 直线段就要排除浓度极化的干扰,只有电化学反应速率 比较慢才能保证浓度极化较小,所以该方法一般测量上限约为标准速率常数 k ? 10 cm ? s 。对于常规电 极,电势阶跃法、电流阶跃法测量上限约为 k ? 1cm ? s 。 与稳态法相比,暂态法有几方面的优点;首先,暂态法有利于研究反应产物能在电极表面上累积或电 极表面在反应时不断受到破坏的电极过程(如电沉积、阳极溶解反应等) 、有利于研究电极表面的吸脱附过 程、有利于研究复杂电极过程,这是因为暂态法时测量间极短,电极表面破坏很小,液相中杂质粒子也来 不及影响电极表面;其次,暂态法适于研究快速电极反应,运用现代电子技术将测量时间缩短到几个微秒 要比制造每分钟旋转几万转的旋转圆盘电极简便得多。 ?1 ?5 ?1 第 4 页( 共 4 页)


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