電化學(xué)原理簡答題

第三章電極/溶液界面的構(gòu)造與性質(zhì)1.為什么電毛細曲線是具有極大值的拋物線外形？溶液界面存在雙電層，剩余電荷無論帶正電還是負電,同性電荷間相互排斥，使界面擴大,而界面張力力圖使界面縮小，兩者作用效果相反，因此帶電界面的張力比不帶電時小，目電荷密度越大，界面張力越小，因此電毛細曲線是具有極大值的拋物線外形。2?標(biāo)準氫電極的外表剩余電荷是否為零？不一走,標(biāo)準氫電極電位為O指的是氫標(biāo)電位,是人為規(guī)定的，電極外表剩余電荷密度為O時的電位指的是零電荷電位,其數(shù)值并不

定為0;由于形月 間電位差的緣由除了離子雙電層外,還有吸附雙電層\偶極子雙電層冶屬外表電位。影響雙電層構(gòu)造的主要因素是什么？為什么？靜電作用和熱運動。靜電作用使符號相反的剩余旦荷相互靠近，貼于電極外表排列，熱運動使荷電粒子外散，在這兩種作用下界面層由嚴密層和分散層組成。什么叫Pl電位？能否說Wl1電位的符號是否總是與雙電層總電位的符號全都？為什么？距離電極外表d處的電位叫屮］電位。不能，由于不同的嚴密層d的大/」懷同，而嚴密層的厚1珂電位的大小只取決于電解質(zhì)總濃度而與電解質(zhì)本性無關(guān)。當(dāng)發(fā)生超載吸附時灼電位的符號與雙電層總電位的符號不全都。5?簡要概括電極/溶液界面進展的四個階段、優(yōu)缺點及其主要內(nèi)容。主要內(nèi)容：將雙電層比作是平行板電容器優(yōu)點:a能夠解釋界面張力隨電極電位變化b能夠解釋微分電容曲線上所消滅的平臺區(qū)域缺點:a解釋不了界面電容隨電極電位和溶液總濃度的變化規(guī)律b解釋不了在稀溶液中,零電荷電位下微分電容最小等試驗事實②GOUy和ChaPman分散層模型:主要內(nèi)容：溶液中的離子在靜電作用和熱運動作用下，按位能場中粒子的波爾茲曼安排律分布,完全無視嚴密層,只考慮分散層。優(yōu)點：a能較好解釋微分電容最小值的消滅b能較好解釋電容隨電極電位的變化規(guī)律缺點:a理論計算微分電容值與試驗事實相差太大b解釋不了微分電容曲線上的“平臺區(qū)“的消滅③Stem模型〔雙電層靜電模型〕:主要內(nèi)容：雙電層由嚴密層和分散層兩局部組成。優(yōu)點：a說明白微分電容隨電極電位確定值和溶液總濃度增大而增加的緣由b從理論上估算表征分散層特征的某些重要參數(shù)C能較好的反映界面構(gòu)造的真實狀況缺點:a4寺恩雙電層方程式對界面構(gòu)造的描述只是一種近似的、統(tǒng)計平均的結(jié)果，不能用作準確的計算b對嚴密層的描述過于粗糙,只是簡潔地把嚴密層描述成厚度d不變的離子電荷層。④BDM模型：主要內(nèi)容：在Stern模型的根底上，對嚴密層構(gòu)造，考慮電極外表的“水化“和有無特性吸優(yōu)點:能夠解釋微分電容曲線上，兩個“平臺區(qū)“凹凸不同的緣由6什么是特性吸附？哪些類型的物質(zhì)具有特性吸附的力量？溶液中的各種粒子還可能因非靜電作用力而發(fā)生吸附稱為特性吸附。大局部無機陰離子，部分無機陽離子以及外表活性有機分子可發(fā)生特性吸附。試依據(jù)微分電容曲線和電毛細曲線的變化，說明有機分子的特性吸附有哪些特點？①吸附發(fā)生在零電荷電位四周的肯定電位范圍內(nèi)，而且外表活性有機分子的濃度越高，發(fā)生吸附的電位范圍越寬,界面張力下降的越多。②零電荷電位正移負移視狀況而定③界面張力下降，且濃度上升，下降的程度越大④濃度上升，微分電容下降，兩側(cè)岀現(xiàn)電容峰值有機外表活性物質(zhì)在電極上的特性吸附為什么有肯定的吸附電位范匡I?無機離子發(fā)生待性吸附時，有沒有肯定的吸附電位范圉？這種變化是由于外表活性有機分子的介電常數(shù)通常比水小，而分子體積比水大得多而弓I起的。無機離子吸附主要發(fā)生在比零電荷電位更正的范圍內(nèi),即發(fā)生在帶異號電荷的電極外表。9什么是零電荷電位？為什么說它不是電極確定電位的零點？零電荷電位指的是電極外表剩余電荷密度為O0;由于形成相間電位差的緣由除了離子雙電層外,還有吸附雙電層\偶極子雙電層\金屬外表電位第四章：電極過程概述什么是電極的極化現(xiàn)象？電極極化的緣由是什么？試用產(chǎn)生極化的緣由解釋陰極極化和陽極極化的區(qū)分.有電流通過時電極電位偏離平衡電位的現(xiàn)象叫電極的打算。緣由：電子運動速率大于電極反響單位時間內(nèi)陰極復(fù)原反響來不及消耗流入的電子,造成電子在陰極積存，陰極電極電位比平衡電位更負，而當(dāng)氧化反響來不及補充流出的電子，造成正電荷的積累,陽極的電極電位比平衡電位更正。極化有哪些類型？為什么可以分成不同的類型極化分為濃差極化?口電極極化。依據(jù)掌握步驟的不同來分類。濃差極化：液相傳質(zhì)步驟成為掌握步驟時引起的電極極化叫濃差極化。電極極化：電化學(xué)反響步驟成為掌握步驟時引起的電極極化叫電極極化。名詞解釋平衡電位:可逆電極的電極電位標(biāo)準電位：標(biāo)準狀態(tài)下的平衡電位穩(wěn)定電位:電荷交換速度平衡而物質(zhì)交換速度不平衡時界面的電極電位極化電位:有電流通過時離平衡電位的的電極電位過電位:在肯定電流密度下，電極電位偏離平衝電位的差值極化值：有電流通過時電極電位與靜止電位的差值簡述電極過程的根本歷程：①反響粒子向電極外表四周液層遷移，稱為液相傳質(zhì)步驟。②反響粒子在電極裘面或電極裘面四周的液層中進展電化學(xué)反響前的草些轉(zhuǎn)化過程，通常這些過程沒有電子參與反響，反響速度與電極電位無關(guān),稱為外表的前置轉(zhuǎn)化步驟。③反響粒子在電極/溶液界面上得到或失去電子，生成復(fù)原或氧化反響的產(chǎn)物，稱為電子轉(zhuǎn)移步驟或電化學(xué)反響步驟.④反響產(chǎn)物在電極外表或外表四周的液層中進展電化學(xué)反響后的轉(zhuǎn)化過程，稱為隨后的外表轉(zhuǎn)化。⑤反響產(chǎn)物生成相,稱為相生成步驟?；蚍错懏a(chǎn)物可溶時,產(chǎn)物粒子自電極外表對溶液內(nèi)部或液態(tài)電極內(nèi)部遷移,成為反響后的液相傳質(zhì)步驟。第五章液相傳質(zhì)步驟動力學(xué)I?在電極界面四周的液層中?是否總是存在著三種傳質(zhì)方式？為什么？每一種傳質(zhì)方式的傳質(zhì)速度如何表示？〔Ir散〕,但當(dāng)溶液中含有大量局外電解質(zhì)時，反響離子的遷移數(shù)很小，電遷移傳質(zhì)作用可以無視不計，而且依據(jù)流體力學(xué)，電極界面四周液層的對流速度格外小，因此電極界面四周液層主要傳質(zhì)方式是集中。三種傳質(zhì)方式的傳質(zhì)速度可用各自的電流密度J來表示：電遷移流量-Ji=±CV=±cuEii ii對流流量：Ji=VCXi集中流量:Ji

=-D字i2即集中速度與電極反響速度相平衡。這時反響粒子在集中層中各點的濃度分布不再隨時間變化而變化，而僅僅是距離的函數(shù);集中層的厚度不再變化；離子的濃度梯度是一個常數(shù)，這就是穩(wěn)態(tài)擴理程。而實際狀況下,集中區(qū)與對流區(qū)是相互重晝、沒有明顯界限的，只能依據(jù)肯定的理論來近似求得集中層的厚度。二者在集中層內(nèi)都是以集中作用為主.因此二者具有相像的集中動力學(xué)規(guī)律，但推導(dǎo)實際狀況下的穩(wěn)態(tài)集中動力學(xué)公式需要借用抱負穩(wěn)態(tài)集中的動力學(xué)公式“3?旋轉(zhuǎn)圓盤電極和旋轉(zhuǎn)圓環(huán)圓盤電極有什么優(yōu)點？它們在電化學(xué)測量中有什么重要用途？旋轉(zhuǎn)圓盤電極和旋轉(zhuǎn)圓環(huán)圓盤電極上各點的集中層厚度是均勻的，因此電極外表各處的電流密度分布均勻。這抑制了平面電極外表受對流作用影響不均勻的缺點。它們可以測量并分析極化曲線，爭論反響中間產(chǎn)物的組成及其電極過程動力學(xué)規(guī)律。4.試比較集中層、分散層和邊界層的區(qū)分。集中層中有沒有剩余電荷？依據(jù)集中傳質(zhì)理論，緊靠電極外表四周，有一薄層，此層內(nèi)存在反響粒子的濃度梯度，這層叫做集中層;電極外表的荷電粒子由于熱運動而傾向于均勻分布,從而使剩余電荷不行能完全緊貼看電極外表分布，而具有肯定的分散性，形成所謂分散層;靠近電極外表四周的液流層叫做邊界層,越接近電極外表,其液流流速越小。5?假定一個穩(wěn)態(tài)電極過程受傳質(zhì)步驟掌握,并假設(shè)該電極過程為陰離子在陰極復(fù)原。試問在電解液中參加大量局外電解質(zhì)后?穩(wěn)態(tài)電流密度應(yīng)増大還是減?。繛槭裁?？當(dāng)電解液中沒有參加大量局外電解質(zhì)，電遷移作用不能無視,而該電極過程為陰離子在陰極復(fù)原，此時電遷移與集中兩者作用方向相反，起相互抵消的作用。因此在電解液中參加大量局外電解質(zhì)后,擴散作用增大,穩(wěn)態(tài)電流密度應(yīng)增大。6?穩(wěn)態(tài)集中和非穩(wěn)態(tài)集中有什么區(qū)分？是不是消滅穩(wěn)態(tài)集中之前都肯定存在非穩(wěn)態(tài)集中階段？為什么？穩(wěn)態(tài)集中與非穩(wěn)態(tài)集中的區(qū)分,主要看反響粒子的濃度分布是否為時間的函數(shù)，即穩(wěn)態(tài)集中時Ci=f(x)Ci=f(xt)t β穩(wěn)態(tài)集中消滅之前都肯定存在弓鞘態(tài)集中階段，由于反響初期集中的速度比較慢，集中層中各點的反響粒子是時間和距離的函數(shù);而隨看時間的推移，集中的速度不斷提高，集中補充的反響粒子數(shù)與反響所消耗的反響粒子數(shù)相等，反響粒子在集中層中各點的濃度分布不再隨時間變化而變化，到達一種動態(tài)平衡狀態(tài)。7?為什么在濃差極化條件下當(dāng)電極外表四周的反響粒子濃度為零時?穩(wěn)態(tài)電流并不為暮?反而得到極f大值〔極限集中電流〕？當(dāng)電極外表反響粒子濃度下降到零，則反響粒子的濃度梯度到達最大值，集中速度也最大,整個電極過程由擴閑逛驟來掌握,這時的濃差極化稱為完全濃差極化。意味看集中過來一個反響粒子,馬上就消耗在電極反響上了,集中電流也就到達了極大值。8什么是半波電位？它在電化學(xué)應(yīng)用中有什么意義？當(dāng)電流密度等于極限集中電流密度的二分之一時的電極電位，叫做半波電位。半波電位代表指定氧化-復(fù)原系統(tǒng)之特征性質(zhì),可以用來作為定性分析的依據(jù)。9?對于一個穩(wěn)態(tài)電極過程.如何推斷它是否受擴閑逛驟掌握？可以依據(jù)是否消滅濃差極化的動力學(xué)特征，來判別電極過程是否由擴閑逛驟掌握。濃差極化的動力學(xué)特征如下：”1當(dāng)電極過程受擴閑逛驟掌握時‘在肯定的電極電位范圍內(nèi)，消滅一個不受電極電位變化影響的極限集中電流密度/d,而目Jd受溫寰變化的影響較小，即丿d的溫度系數(shù)較小。2濃差極化的動力學(xué)公〔產(chǎn)物可溶、產(chǎn)物不行溶L3電流密度j和極限電流密度辦隨看溶液瞬強度的增大而增大。4集中電流密度與電極外表的真實外表積無關(guān)，而與電極外表的表觀面積有關(guān)。什么是過渡時間？它在電化學(xué)應(yīng)用中有什么用途？時間定義為：從開頭恒電流極化到電極電位發(fā)生突躍所經(jīng)受的時間。利用過渡時間，可以測定電極體系的動力學(xué)參數(shù)。小結(jié)平面電極在不同極化條件下耳礦態(tài)集中過程的特點。①在完全濃差極化條件下,反響粒子外表濃度、集中層有效厚度和集中電流密度都隨看時間而不斷變化。②產(chǎn)物不溶時恒電位陰極極化下，反響粒子外表濃度不變,集中層有效厚度和集中電流密度都隨看時間而不斷變化。③在恒電流陰極極化下，電流密度恒定，反響粒子和產(chǎn)物粒子的外表濃度都是與√F呈線性關(guān)系；電極電位隨時間變負。從理論上分析平面電極上的非穩(wěn)態(tài)集中不能到達穩(wěn)態(tài)?而實際狀況下卻經(jīng)過肯定時間后可以到達穩(wěn)態(tài)。這是為什么？在理論上,當(dāng)僅存在集中作用時，反響粒子濃度隨時間不斷發(fā)生變化,始終不能建立穩(wěn)態(tài)擴散。然而在實際晴況下,由于液相中不行避開地存在對流作用，彳晦態(tài)集中過程不會持續(xù)很長的時間，當(dāng)弓魄態(tài)集中層的有效厚度接近或等于由于對流作用形成的對流集中層厚度時，電極外表的液相傳質(zhì)過程就可以轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài).球形電極外表上的耳硯態(tài)集中過程與平面電極有什么不同？平面電極只考慮了垂直于電極外表一維方向上的濃度分布，而對于球形電極，當(dāng)集中層的有效厚度大體上與電極外表曲率半徑相當(dāng)時，就要考慮三維空間的勻瑙態(tài)集中。此外,在沒有對流傳質(zhì)作用存在的釧牛下，球形電極外表四周液層中的集中過程,可以自行的從弓礴態(tài)向穩(wěn)態(tài)過渡。第六童電子轉(zhuǎn)移步驟動力學(xué)1.人們從試驗中總結(jié)岀的電化學(xué)極化規(guī)律是什么？電化學(xué)極化值的大小受哪些因素的影響？人們從試驗中總結(jié)出的最重要的電化學(xué)極化規(guī)律閱歷公式一塔菲爾公式η=a+bl0g極7o化值的大〃和電極材料的性質(zhì)、電極裘面狀態(tài)、溶液組成及溫度等因素有關(guān)。2?電化學(xué)反響的根本動力學(xué)參數(shù)有哪些？說明它們的物理意義。傳遞系數(shù)、交換電流密度和電極反響速度常數(shù)通常被認為是根本的動力學(xué)參數(shù)。傳遞系數(shù)α和P的物理意義是電極電位對復(fù)原反響活化能和氧化反響活化能影響的程度。交換電流密度表示平衡電位下氧化反響和復(fù)原反響確實定速度,也可以說是平衡狀態(tài)下，氧化態(tài)粒子和復(fù)原態(tài)粒子在電極/溶液界面的交換速度。電極反響速度常數(shù)是交換電流密度的f寺例，是指定條件一電極電位為標(biāo)準電極電位和反響粒子濃度為單位濃度——下的交換電流密度。3.既然平衡電位和交換電流密度都是描述電極反響平衡狀態(tài)的特征參數(shù),為什么交換電流密度能說明電極反響的動力學(xué)特征？對處于平衡態(tài)的電極反響末說，它既具有肯定的熱力學(xué)性質(zhì)，又有肯定的動力學(xué)特性。這兩種性質(zhì)分別通過平衡電位和交換電流密度來描述,二者之間并無必定的聯(lián)系。交換電流密度表示平衡電位下氧化反響和復(fù)原反響確實定速度，所以，交換電流密度本身就表征了電極反響在平衡狀態(tài)下的動力學(xué)特性。4?為什么要引入電極反響速度常數(shù)的概念？它與交換電流密度之間有什么聯(lián)系和區(qū)別？交換電流密度的數(shù)值隨反響物質(zhì)的濃度轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)變，所以應(yīng)用交換電流密度描述電極體系的動力學(xué)性質(zhì)時，必需注明各反響物的濃度，很不便利“為此，引入了與反響物質(zhì)濃度無關(guān)的電極反響速度常數(shù)。電極反響速度常數(shù)是交換電流密度的一個特例，是指定條件一電極電位為標(biāo)準電極電位和反響粒子濃度為單位濃度——下的交換電流密度?？梢杂媚男﹨?shù)來描述電子轉(zhuǎn)移步驟的不行逆性？這些參數(shù)之間有什么聯(lián)系與區(qū)分？其可逆性也大，表示電極體系不簡潔極化。Wl電位的變化為什么會影響電化學(xué)反響步驟的速度？在什么條件下必需考慮這種影響？電子轉(zhuǎn)移步驟是在嚴密層中進展的，影響反響活化能和反響速度的電位差是嚴密層平面與電極表面之間的電位差，即嚴密層電位〔φ-Ψ1

1當(dāng)昭電位不能無視時，珂電位變化就會影響電化學(xué)反響步驟的速度。在稀溶液中，尤其是電極電位接近于零電荷電位和發(fā)生外表活性物質(zhì)特性吸附時，陷電位在整個雙電層電位差中占有較大的比重。因此,在這條件下,不得不考慮氏電位的變化