电化学测量习题集.doc

2015电化学测量习题集第一章 知识点1稳态极化测量系统主要由那几部分组成？略2线性极化法的基本公式 （也叫Stern公式）3利用塔菲尔关系测定电极过程动力学参数的前提条件是强极化区和浓差极化可忽略。4极化阻力方程式中，极化阻力。 现性极化方程式中，极化阻力或。5极化阻力的测量方式：所有测定反应电阻的方法都可用来测定。稳态法和暂态法，控制电流法和控制电位法。6从波形上可分为直流法、阶跃法、方波法、线性扫描法和交流阻抗法。7腐蚀金属电极的动力学方程：的适应条件是活化极化控制和强极化区或。8鲁金毛细管的作用是消除溶液的欧姆电位降,其管口直径通常为0.251毫米,要求毛细管管口距电极表面的距离是两倍的直径。9一般情况下，电化学测量中，要求恒电位仪对电位的控制精度为毫伏级，频响时间为微妙级，零点漂移为正负0.2毫伏。10盐桥的作用是减小液界电位和减少溶液的相互污染（导通回路），在中性水溶液中最常用的盐桥介质是饱和氯化钾溶液与琼脂。11恒电位仪的性能要求参比电极的输入阻抗大于109，以便使通过参比电极的电流趋近于零。12写出下列有机溶剂的英文简称：甲醇MeOH，乙腈AN，碳酸丙烯酯PC。13下列有机溶剂的英文简称：DMSO（二甲亚砜），DMF（N，N二甲基甲酰胺），NMP（N甲基吡咯烷酮）。14物质传输的类型有：对流，扩散和电迁移。15去除溶液中溶解氧的方法是通氮气、或氩气；真空减压。16极化曲线在自腐蚀电位附近真正呈直线的条件是： 。17扩散和对流的定量处理方式滴汞电极, 旋转圆盘电极, 循环伏安法。18处理电化学平衡体系的一个最基本、最重要的方程式：Nernst方程 或 19 无浓差极化20纯水的电导率5.4910-8S.cm-121三电极是指：工作电极，辅助电极或对电极，参比电极。22仪器输出的电信号加到工作电极和对电极上，被研究的物质在工作电极上发生电化学反应。辅助电极与工作电极连成通路，且发生的反应与工作电极相反，反应的电流通过工作电极和对电极。23参比电极用于稳定工作电极的电位并确定电流-电势曲线中的峰电位、半波电位等。24交换电流密度（）表示在过电位为0的理论电位下的反应速度。25氢过电位小的Pt和Pd上氢气容易产生。26氢过电位大的Pb和Hg上氢气不容易产生。27利用极化曲线测量系统确定材料的腐蚀速度时，可将极化曲线分为强极化，弱极化，线性极化三段。28电位窗口的大小主要由溶剂的分解电位以及所添加的支持电解质的分解电位等决定。29Hg电极因为氢过电位非常大，电位窗口几乎移向阴极一侧，由于在阳极一侧Hg容易发生溶解，因此与pH值无关，电位窗口的上限在0.1V(vS.SCE)左右。30写出溶剂（C2H5）4NClO4的英文缩写TEAP。31写出溶剂(n-Bu)4NClO4的英文缩写TBAP。32氢电极和甘汞电极适用在酸性溶液中。甘汞电极和氯化银电极适用在含有氯离子的溶液中。33氧化汞电极适用在碱性溶液中有离子的溶液可用硫酸亚汞电极。34饱和甘汞电极缩写为SCE，j0=0.267V。35双电层的电位差为分散层电位差和紧密层电位差之和。36双电层电容由紧密层电容C紧和分散层电容C分串联而成。37通过电极的电流为充电电流和法拉第电流之和。38利用零电荷电位可以判断电极表面电荷的正负，而电极表面带正电或带负电对电化学过程有很大的影响。39测定强极化区的稳态极化曲线可求得斜率和以及腐蚀电流。40极化曲线的测定方法，有恒电流法和恒电位法，有逐点测试法和慢速扫描法。41测量前试样在溶液中浸泡的时间以及扫描速度，对测量结果有一定的影响。42测定腐蚀速度的电化学暂态方法有控制电流法和控制电位法；43Barnett三点法是通过金属/溶液界面的总电流由两部分组成：一部分是法拉第电流，另一部分是非法拉第电流。第二章 概念1极化：把电流流过电极时电极电位偏离平衡电位的现象称为极化。2过电位：电流通过电极时，电极电位偏离平衡电位的数值称为过电位（或超电势），用表示。3电化当量：一个电极上得到产物的摩尔数与通过的电量成正比。电极产物的量=ItM/ nF；M/nF是常数，通过单位电量得到产物的质量。4暂态的特点：电化学系统的参量随时间变化很大，电极未达到稳态之前的状态，电流由法拉第电流和非法拉第电流组成。5交流阻抗技术：用小幅度正弦交流信号扰动电解池，并观察系统在稳态时对扰动的跟随情况，同时测量电极的阻抗。6非可逆反应：表示电荷迁移速度慢，k小于,电极上即使有电化学反应物质存在，也难以进行反应。7稳态的特点：当整个电极过程达到稳态时，电极电势、极化电流、电极表面状态及电极表面液层中的浓度分布，均达到稳态而不随时间变化。8稳态：在指定的时间范围内，电化学系统的参量（如电极电势、极化电流、电极表面状态及电极表面液层中的浓度分布等）变化甚微，基本不随时间变化。9容量：一定放电条件下可以从电池获得的能量。10半波电位11扩散和对流的定量处理方法12氢过电位：产生氢气的实际电位偏离（或超过）热力学理论值的部分。13液界电位：两种不同电解质溶液接触时，它们的界面往往有电位差产生，这种电位差称为液界电位。14理想极化电极：通电时不发生电极反应，全部电量用于改变双电层荷电状态的电极。15电毛细曲线：界面张力随电位变化的曲线。16极化曲线：将电流密度随电位的变化（或反过来）绘成的曲线，它直观地显示了电极反应速度与电极电位的关系。17极化度：在极化曲线上某一电流密度下电位的变化率。18扩散层：电极表面附近存在着浓度梯度的液层。线性电位极化：极化电位随时间线性变化，。19运算放大器：是一种用来实现讯号的组合和运算的放大器。它实质上是一种工作深度负反馈下的直流放大器。20恒电位方法：就是使研究电极的电位恒定（保持在某一定值或按某一规律变化），同时测定相应的电流数值。21自腐蚀电位：是腐蚀体系不受外加极化条件下的稳定电位。22可逆（reversible）：表示电荷迁移速度很快（例如k 10-2cms-1），电流的大小由物质传输过程所决定。23非可逆（irreversible）：或者“准可逆”(quasi-reversible)表示电荷迁移速度慢 （k 10-2cms-1 b. k 10-4cm.s-1 c. k 10-2cms-1 b. k 10-4cm.s-1 c. k 15 ：可逆体系15L 10-2(1+a)：准可逆体系 L10-5A/cm2）。（3）电位随时间的漂移小。（4）电位重现性好。在稳定后其电位差值应小于1mV。（5）温度系数小，即电位随温度变化小。而且当温度回复到原先的温度后，电位应迅速回到原电位植。（6）制备、使用和维护简单方便。45电化学测量中可选用有机溶剂的理由。（1）可以溶解不溶于水的物质。（2）有些反应生成物在水溶液中会和水分子发生反应，但在有机溶剂中都可以稳定存在。（3）能在比水溶液体系具有更大的电位、pH值(非水溶剂中的pH概念稍有不同)和温度范围内进行反应和测定。（4）根据溶质溶解后的状态和反应性质的变化，选择相应的溶剂46简述零电荷电位的应用利用零电荷电位可以判断表面电荷的正负，而电极表面带正电或带负电对电化学过程有很大的影响，故零电荷电位具有实际意义。若以Ez作为零点，则E- Ezj，此j为离子双电层的电位差。当j0时，电极表面荷正电，j=0时，电极表面没有剩余电荷，j 15 ：可逆体系15L 10-2(1+a)：准可逆体系L 10-2(1+a)：非可逆体系49. 30%KOH溶液中的Ag电极，在+0.1+0.9V范围内（以同溶液中的HgO电极为参比电极）发生的电极反应如下图，写出峰电位及相应的电极反应。50简述恒电位仪的工作原理。恒电位方法就是使研究电极的电位恒定（保持在某一定值或按某一规律变化），同时测定相应的电流数值。欲达到恒电位，电路上必须保证二个条件。 1具有基准电位，使恒定的电位值可调。2满足恒电位的调节规律。自动调节电位必须向电位偏离的反向进行，才能保持电位的恒定。51分别指出下图哪个为反相放大器式和电压跟随器式恒电位仪，并写出它们的输入和输出电压，二者有什么不同？ABA 反相 有公共接地端，便于叠加。B同相加法器52.分析电极反应的速度常数k的大小在决定电流-电位曲线的形状上起着重要的作用。分别指出1-8条曲线的定速步骤。第五章 计算1碳钢面积为1cm2，用线性极化法测出其浸泡在水中均匀腐蚀的为2时，是，计算碳钢在水中的腐蚀速度。 解： 因为阴极是吸氧腐蚀，所以 2画图说明循环伏安法中峰值电流的求法？3Fe/0.5MH2SO4体系，实验测得：， ， ， 用Barnarrt三点法求该体系的，和。 解： 4 实验室钢时，低合金钢，（1）比较A3钢、低合金钢的耐蚀性，（2）线性极化方程B=19.5mV，计算腐蚀率。解：A3钢 低合金钢 A3钢的耐蚀性好于低合金钢5不锈钢搅拌轴，放在含氧酸的贮槽中，氧在该酸中的溶解度为0.0005M，溶解氧的扩散系数。假设不锈钢在这种酸中的。试问以下两种情况中不锈钢所处的状态，为什么？ （1）当搅拌轴不动时，氧的扩散层厚度d=0.05cm。 （2）当搅拌轴转动时，氧的扩散层厚度d=0.0001cm。解：根据Cottrell方程（1） 当搅拌轴不动时，氧的扩散层厚度d=0.05cm。钝化状态（2） 当搅拌轴转动时，氧的扩散层厚度d=0.0001cm腐蚀状态5考虑电极反应：O+ ne R, 在如下的条件时：CR*=CO*=1mmol/L,k0=10-7cm/s, a=0.5, n=1.（a） 计算交换电流密度，单位用A/cm-2,(b) 忽略物质传递的影响，电流密度可达强极化区，绘出lgi-h曲线（Tafel图） 6用动电位扫描线性极化极化曲线法测出A3钢,面积为1cm2，浸泡在水中均匀腐蚀的E为0.2mV时，扫速5mV /min，其电流变化是0.5A，ba=0.06，计算A3钢在水中的腐蚀速度。 解：Rp= 因为阴极是吸氧腐蚀，所以 27搅拌器放在含酸溶液的反应釜中，氧在该酸中的溶解度为0.0005M，溶解氧的扩散系数D=10-5cm2/sec。当搅拌器静止时，氧的扩散层厚度d=0.05cm，求腐蚀电流iL？F=96500（C.mol-1）解：根据Cottrell方程iL = nFDc0d iL = nFDc0d = 49650010-50.0005 / 0.05=0.386A/m2 8.实验测得正弦交流阻抗复平面图如下，分析电极过程由浓差极化控制、活化极化控制和混合控制的区域？已知25，=1000Hz条件求出电极反应的交换电流密度、溶液电阻、双电层电容、电化学反应电阻、阻抗谱的时间常数、等效电路？1 段活化极化控制; 2段混合控制； 3段浓差极化控制。活化控制 Rr= RT/nFi0E点 = Rl+ Rr- 22CdRl =Rr +/w0.5作图 可求；Rr值由Rr，求i08下列数据是由在一个搅拌溶液中，面积的电极上还原R为所得的；溶液中含有和。 -100 -120 -150 -500 -600 45.9 62.6 100 965 965请计算。10考虑的单电子电极反应，计算在应用下列条件和公式时其电流相对误差：(a)对于过电势10mV，20mV和50mV时，采用线性公式。(b)对于过电势50mV，100mV和200mV时，采用（完全不可逆）关系式。11体系在25时其交换电流密度是：，此体系的传递系数大约是0.50。计算(a)值；(b)两个配合物的浓度均为时，其值；(c)在铁氰化钾和亚铁氰化钾浓度均为时，面积为的电极，其电荷转移电阻是多少？第六章 综合题 选择测试方法1、试举出一种有效地评定缓蚀剂缓蚀效率的电化学测量方法，简述测试原理。（尽量不破坏试样的前提下）画出电位扫描法的实验线路图，说明各部分作用？答：CE.辅助电极: 使电流回路导通； WE.研究电极：所要研究的对象;RE.参比电极 ：使电位测量回路导通，并消除欧姆电位降。信号发生器：极化信号给出装置。恒电位仪：使相对