广东石油化工学院级《应用电化学》期末复习题.pdf

应用电化学复习题题 一 选择题 1.下列哪一种放电条件对电池的放电容量和性能有利 （） A 温度在 2040之间放电、间歇放电； B 深度放电、高温放电； C 连续放电、放电倍率较大放电； D 低温放电、30%左右的额定容量放电。 2.单位质量或单位体积的电池所输出的电量（单位为 Ahkg-1或 AhL-1）指的是电池的 （） A 额定容量；B 比容量；C 放电倍率；D 比能量。 3.对于可溶正极锂电池(如 Li/SOCl2),其中可溶指的是() ALi 可溶于溶剂中,形成有机电解液； B 正极(SOCl2)可溶于溶剂中, 形成有机电解液； C 无机支持电解质可溶于溶剂中, 形成有机电解液； D 有机支持电解质可溶于溶剂中, 形成有机电解液； 4.燃料电池与一般电池的本质区别在于（） A 能量供给连续，燃烧和氧化剂由外部提供 B 能量转化效率高，低或零污染排放； C 高度可靠，操作简单； D 比能量和比功率高，建设周期短。 5. 有一个电池上的标号是 LR6，它的含义是： () A 碱性锌锰圆柱形 5 号电池；B 碱性锌锰圆柱形 7 号电池； C 碱性锌氧化银圆柱形 5 号电池；D 碱性锌氧化银圆柱形 1 号电池。 6.碱性 Ni/Cd 电池密封的工作原理主要是： （） A 负极的有效容量是正极的 1.3-2.0 倍； B 正极的有效用量是负极的 1.3-2.0 倍； C 正负极的有效容量基本相同，O2通过渗透膜到达负极使之还原消除； D 正负极的有效容量基本相同，O2通过渗透膜到达正极使之还原消除。 7.开路电压 OCV 是指：() A 没有电流流过外电路时电池正负极两级的电势差； B 是指无负荷情况下的电池电压； C 是指电池有电流流过时的端电压 D 是指电池放电电池终止时的电压值。 2 8. 金属共沉积的基本条件是:1.析2.析, 为了使两种离子共同析出,下列所采用的方法中不一定可行的是 （ ） A调节离子浓度;B 调节电流密度 C调节反应温度D 加入络合剂 9. 在光亮硫酸盐镀铜中，阳极材料选用下列哪一种比较合适 （） A普通铜板B电解铜板 C 4%30%的磷铜板D0.04%0.3%的磷铜板 10. 有机膦酸盐镀铜（HEDP 镀铜）的PH 范围是 810，其中 HEDP 与 Cu2 的主要络合形式是（ ） ： ACu(C2H5P2O7)-BCu(C2H4P2O7)2- CCu(C2H3P2O7)28-D Cu(C2H6P2O7)0 11. 关于电镀液中的主盐，下列说法错误的是（） ： A 主盐浓度高，镀层较粗糙； B 主盐浓度低，允许通过的电流密度小 C 主盐浓度低，沉积速度快； D 常见的主盐是硫酸盐和氯化物。 12. 在用 HEDP 电镀铜的过程中,阳极上有时会有绿色的铜析出,其原因可能是() AHEDP 含量太低；BHEDP 含量太高； C支持电解质 KNO3含量不够；D电流密度太大。 13. 在塑料化学镀铜的实验中，其中用酸性 Cr6+溶液粗化的目的是什么（） A 形成亲水表面，以利于后续操作； B 形成大量微孔，以获得良好的结合力； C 形成 Sn2+层，以便于获得 Ag 活化层； D 形成沉积 Cu 层，以便于后续电镀操作。 14. 在氯碱工业中，关于使用 Nafion 膜与石棉隔膜的下列说法中正确的是（） A 石棉隔膜不能防止液体的自由对流； B 石棉隔膜可以阻止离子的相互扩散和迁移； CNafion 膜 可以使 Cl-H+OH-透过，而 Na+不透过； DNafion 膜 可以使 Na+透过，而 Cl-H+OH-不透过。 15. 下面是有机电解合成过程中常见的一种电解槽： （） 3 请问此电解槽是属于： A、分别循环式电解槽；B、压滤式电解槽； C、封闭式隔膜槽；D、H 型电解槽。 16. 对硝基甲苯为原料电解合成对硝基苯甲酸的反应过程为（ ） ： A 间接电还原 B 间接电氧化 C 相转移电解合成 D 成对电解合成 17.用于电解合成得到的电解 MnO2,其主要特点是:() A 晶粒致密B 晶格整齐;C 反应活性高D 耐腐蚀性好 18. 对硝基苯甲酸为原料电解合成对氨基苯甲酸的反应过程为（ ） ： 该合成法属于： A 间接电还原 B 间接电氧化 C 相转移电解合成 D 成对电解合成 19. 糖精是人造有机甜味剂,其电化学合成反应如下： 该合成法属于()： A 间接电还原；B 间接电氧化； C 相转移电解合成；D 成对电解合成。 20. 如图是 Fe 的-pH 示意图,其中表示 Fe 能稳定存在的区域为（ ） A. aB. bC. CD. d 4 21. 根据 Fe 的腐蚀图（即/v-pH 图） ，如果要是 Fe 不发生腐蚀，其水溶液的 pH 值应该调节在（） A.9B.5-9 之间C.9-13 之间D. 9 22. Cu2+/Cu比.H+/H.Pt高，而 Cu 可以在潮湿的空气中发生腐蚀，其主要原因是（ ） ： 组成腐蚀电池，阳极铜腐蚀，阴极析氢； 组成腐蚀电池，阳极铜腐蚀，阴极吸氧（O2）被还原； 直接发生化学腐蚀； 去极化剂是 H+。 23. 家用热水器所用的黄铜制作的水龙头，经过几年使用以后变成了接近纯铜的颜色，这种腐蚀属于 （） ： A 孔蚀；B 晶间腐蚀；C 脱成分腐蚀；D 冲蚀。 24. 你认为下面那一种金属腐蚀危害和危险最大（） A 化学腐蚀 ；B均匀腐蚀； C 孔蚀；D应力腐蚀 25. 右图是 1 著名伊文思图,其中表示阳极极化曲线和腐蚀电势的是（ ）: A1, 2；B2, 2；C1, 1；D2, 3。 26.在日本绮玉，千叶发现的古喷时代的带有金象眼的铁剑几乎都腐蚀了，你认为主要原因是（ ） ： A 组成腐蚀电池，其中金象眼为阳极，铁剑为阴极； B 组成腐蚀电池，其中金象眼为阴极，铁剑为阳极； 5 C 发生析氢腐蚀； D 发生化学腐蚀。 27. 您认为金属在潮湿大气中被腐蚀而生锈的过程是属于什么过程 A. 腐蚀原电池的电化学过程B. 电解质溶液的电离过程 C. 电解池的作用过程D. 金属溶解过程 28. 电解时，在阳极上首先发生氧化反应的是（） A. 标准还原电势最大者B. 标准还原电势最小者 C.考虑极化后实际析出电势最大者D. 考虑极化后实际析出电势最小者 29. 下列对铁表面防腐方法中属于“电化学保护”的是（） A.表面喷漆B.电镀C.铁件上嵌锌块D. 加缓蚀剂 30. 在有机电化学合成工艺中，均匀设计法应用广泛，其 U 表符号是：Un(qs),其中 q 的含义是（ ） ： A 试验次数B 因素数C 水平数DU 表列数 二 简答题 第三章第三章化学电源化学电源 1.试述有关化学电源主要性能的概念，如电动势、开路电压、工作电压、截止电压试述有关化学电源主要性能的概念，如电动势、开路电压、工作电压、截止电压 电池容量、连续放电、间歇放电、电池的寿命、自放电、过充电等电池容量、连续放电、间歇放电、电池的寿命、自放电、过充电等.。 电动势 E：又称理论电压，是指没有电流流过外电路时电池正负两极之间的电极电势差。 开路电压 OCV：是在无负荷情况下的电池电压，一般 OCVE，只有可逆电池的 OCVE。 工作电压 V：是指电池有电流流过时的端电压。 额定电压：指电池工作时公认的标准电压。 中点电压：指电池放电期间的平均电压。 截止电压：指电池放电终止时的电压值。 电池容量 C： 指在一定放电条件下， 电池放电到终止电压时所能放出的电量， 单位为库仑 （C） 或安时 （Ah） C=mzF/M 由图可知，间歇放电时电池的容量要较连续放 电时的大。 2.写出写出碱性锌锰一次电池碱性锌锰一次电池表达式及电极电池反应，并说明其主要结构和特征。表达式及电极电池反应，并说明其主要结构和特征。 电池表达式为 ：(一)Zn浓 KOHMnO2，C（+） 负极反应：Zn+2OH-2eZn(OH)2 Zn(OH)2+2OH-Zn(OH)42- 正极反应：MnO2+H2O+eMnOOH+OH- 间间 电压电压 时间时间 6 MnOOH+H2O+eMn(OH)2+OH 电池反应：Zn+MnO2+2H2O+2OH -Mn(OH)2+Zn(OH)42- 电池的正极由70的电解2、 10的石墨和12的乙炔黑， 负极由一定粒径分布 （0.0075 0.8） 的高纯度锌粉 （7080） 、 粘合剂 （6） 、 溶液. 电池采用浓 KOH 作电解液 （PH5） 该电池的特点是自放电小、 内阻小、 放电电压比盐类电解液的要高且稳定， 同时由于电解 MnO2(EMD) 的使用，电池具有较高的容量。 3.试述二次电池的一般性质试述二次电池的一般性质 （一）评价二次电池性能的主要指标 除电流、电压、电池容量、比性能、比功率等以外，还有容量效率，伏特效率、能量效率和充放电行为等。 （二）电池放电的方式 1.恒电流放电：在放电过程中改变负载电阻，维持电流不变。 2.恒电阻放电：放电过程中负载电阻阻值不变。 （三）电池充电的方式 1.恒电流充电 2.变电流充电：在充电开始阶段以较大电流充电，后阶段用较小电流充电。 3.定电位充电：在充电过程中，调节充电电流，维持充电电压恒定在某一值的充电方式。 4.试述试述铅酸蓄电池铅酸蓄电池的表达式、电极反应、电池结构、密封机理和工艺。的表达式、电极反应、电池结构、密封机理和工艺。 （1）池表达式为： (一) PbH2SO4PbO2(+) （2）电极反应： 负极反应：Pb+HSO4- PbSO4+H+2e 正极反应：PbO2+HSO4-+3H+2e P bSO4+2H2O 电池反应：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O （3）结构组成：海绵状铅为负极（集电器） ，PbO2 作正极，采用涂膏式极板栅结构。 （4）密封机理和工艺 凝胶电解质技术在铅酸蓄电池上的应用实现了电池的密封铅酸电池在充电后期，电极上发生的电化学反应 为： 正极：PbSO4 2H2O -2ePbO2HSO4-3H H2O -2e2H 1/2O2 负极：PbSO4 H 2e Pb HSO4- 2H 2eH2 可以看出， 电池在充电时产生氢气和氧气是不可避免的， 而两种气体的再化合只有在催化剂在时才能进行， 氧气复合原理对铅酸电池的封密起起重要的指导作用，玻璃纤维隔板的使用为氧气复合原理的实际使用提 供了可能性，实现了“密封”的突破。 （加课本 P108 密封机理和工艺） 第四章 金属的表面装饰 1.简述电镀过程中表面活性物质的作用及机理简述电镀过程中表面活性物质的作用及机理 影响沉积过程的速度以及沉积层的结构，甚至改变金属电沉积反应的机理 对镀层起整平作用 整平剂：能够使微观不平整的镀件表面获得平整表面的添加剂称为平整剂。 整平剂作用机理 a)在整个基底表面上，金属电沉积过程是受电化学活化控制的(即电子传递步骤是决速步。 b)整平剂能在基底电极表面发生吸附，并对电沉积过程起阻化作用。 c)借助于微观表面上整平剂供应的局部差异来说明 常用的整平剂：1,4 -丁炔二醇、硫脲 、香豆素、糖精等。 对镀层起光亮作用 7 添加剂对镀层起光亮作用的机理 光亮剂的结构特点 * 光亮剂通常是含有下列一些基因的物质：R-SO3H,-NH2,NH,RN=NR,-SR,R2C=S,RO-,ROH,RCOO- 添加剂的选择（添加剂常指是光亮剂、整平剂、润湿剂和活化剂） 在金属电沉积的电势范围内，添加剂能在镀件表面上发生吸附。 添加剂在镀件表面的吸附对金属电沉积过程有适当的阻化作用。 毒性小，不宜挥发，在溶液中不发生化学反应，其可能的分解产物对金属沉积过程不产生有害的影响。 不过分降低氢在阴极析出的超电势。 为了尽可能地避免埋入镀层，其在镀件表面的吸附速度应比新晶核生长速度快。 添加剂的加入不能对阳极过程造成不利影响等。 2. 什么是电镀液中的整平剂和光亮剂？试述其作用机理。 （1）电镀生产工艺流程一般包括镀前处理、电镀和镀前处理三大步。 整平剂是能够在微观不平整的镀件表面获得平整表面的镀液添加剂。其机理可以表述为： （1）.在 整个基底表面上，金属电沉积过程是受电化学活化控制的；2.整平剂可以在基底电极表面发生吸附， 并对电沉积过程起阻止作用，3.在整平过程中，吸附在基底上的整平剂分子是不断消耗的，即整平剂 在表面的覆盖度不是处于平衡状态，整平剂在基底上的吸附过程受其从本体溶液向电极表面扩散步骤 控制。这样整平作用可以借助与微观表面上整平剂供应的局部差异来说明。由于微观表面上微峰和微 谷的存在，整平剂在电沉积过程中向“微峰”扩散的流量要大于向“微谷”扩散的流量，所以“微峰”处获 得的整平剂的量要绞“微谷”处的多，同时由于还原反应不能发生在整平剂所覆盖的位置上，于是，“微 峰”处受到的阻化作用要较“微谷”大， 使得金属在电极表面“微峰”处电沉积的速度要小于“微谷”处的速 率，最终导致表面的“微峰”和“微谷”达到平整。 光亮剂光亮剂的增光机理目前有两种：1.光亮作用是一个十分有效的整平作用十分有效的整平作用，可以用“扩散控制阻化机理扩散控制阻化机理” 来说明其增光机理，可以假设光亮剂在镀件表面形成几乎完整的吸附单层，且连续形成、无序排列和消失 着微孔，而金属仅在微孔上沉积，这种沉积是完全均匀的，不会导致小晶面的形成，从而形成光亮的镀层。 2.光亮作用是一种使不同晶面的生长速度趋于一致不同晶面的生长速度趋于一致的作用，这种机理假设光亮剂分子能优先吸附在金属电 沉积较快的晶面上，能对电沉积其阻化作用，因而导致镀件表面不同位置的生长速度趋于一致，加上几何 整平作用，最后得到光亮的镀层。需要指出的是，这两种机理还不能解释全部事实，有待进一步研究。 3、简述镀铜的常用方法，比较其优缺点、简述镀铜的常用方法，比较其优缺点 镀铜的常用方法：硫酸盐镀铜、氰化物镀铜、焦磷酸盐镀铜、膦酸盐镀铜HEDP 镀铜 （1）硫酸盐镀铜 硫酸盐镀铜有普通酸性硫酸盐镀液和光亮镀液两类。普通镀液成分简单，稳定性好，电流效率高，沉积速 度快，但镀液的极化作用不大极化作用不大，分散能力较差分散能力较差，镀层结晶较粗镀层结晶较粗，通常是无光泽的镀层通常是无光泽的镀层。光亮镀液 光亮镀液是在普通 镀液中加入某些光亮剂配制成的，在这类镀液中，不但可以获得高整平、全光亮的镀层，而且镀液的分散 能力和镀层的结晶组织都有改善。同时电镀的工作电流密度上限提高，沉积速度更快，镀层的韧性亦好， 废水处理也比较容易，成本又低，所以在工业上广泛应用。但是，在钢铁零件上用这类镀液直接镀铜至今 没有成功。 （2）氰化物镀铜 优缺点：氰化物电镀沉积物非常细致氰化物电镀沉积物非常细致，气孔少气孔少，电镀液分散能力强电镀液分散能力强，在非贵金属上能直接镀铜在非贵金属上能直接镀铜， ，因此氰化因此氰化 物电镀得到广泛的应用物电镀得到广泛的应用。其主要缺点是电流密度小其主要缺点是电流密度小， 电流效率低电流效率低( (一般为一般为 6060一一 7070左右左右) )， 电镀液不稳定电镀液不稳定， 以及有剧毒，操作时要特别小心，车间应有可靠通风装置，并备有解毒液，以防万一。以及有剧毒，操作时要特别小心，车间应有可靠通风装置，并备有解毒液，以防万一。 （3）焦磷酸盐镀铜 该法优点是镀液分散能力好、无毒、腐蚀性小、镀层韧性很好，缺点成本高，污水处理比较困难，镀液黏 度大等缺点。 4）膦酸盐镀铜HEDP 镀铜 该法优点是镀液分散能力好、无毒、腐蚀性小、镀层韧性很好，缺点成本高，污水处理比较困难，镀液黏 度大等缺点。 8 4、.剖析下面的酸性光亮镀铜配方剖析下面的酸性光亮镀铜配方 1 中各组分的作用，并说明操作工艺条件中各组分的作用，并说明操作工艺条件。 （看作业）（看作业） 硫酸铜硫酸铜是电镀液中主盐，提高其含量可提高电镀的电流密度上限，同时镀层的孔隙率减少，光亮度增加。 硫酸硫酸在镀液中提高溶液的电导和降低铜离子的活度，改善镀层的结晶组织，同时防止铜盐的水解， 减少铜粉产生。 四氢噻唑硫酮四氢噻唑硫酮 是良好的整平剂，单独使用它时只能使镀层细化，然而与其他光亮剂配合使用时， 可使镀层的光亮度显著提高。 聚二硫二丙烷磺酸钠聚二硫二丙烷磺酸钠(代号代号 SP)单独使用时不但对镀层不起光亮作用，反而对整平性不利，即起负 整平作用，但能使镀层细化。 聚乙二醇聚乙二醇 是非离子型表面活性剂，电镀中使用相对分子质量范围 40006000 效果最好。单独使用时 不起光亮作用， 可使镀层细化并有一定的整平作用。 它与四氢噻唑硫酮和聚二硫二丙烷磺酸钠组合使用时四氢噻唑硫酮和聚二硫二丙烷磺酸钠组合使用时， 能获得全光亮的镀铜层能获得全光亮的镀铜层。 十二烷基硫酸钠十二烷基硫酸钠是阴离子表面活性剂，起起润湿剂作用润湿剂作用，能降低镀件与镀液之间的界面张力，减少针孔。 Cl 适量加入镀液中能提高镀层的光亮度和整平性光亮度和整平性， 还能降低镀层的内应力。 但其含量过多会使镀层的 光亮度明显下降，甚至出现条纹，而且过多的氯离子处理极为困难。 操作操作工作条件工作条件 温度温度 1030;电流密度电流密度一般在一般在 24Adm2 之间。之间。搅拌搅拌可以提高电流密度上限，减少针孔 和毛刺。阳极阳极用磷铜板作阳极合适的含磷量为合适的含磷量为 00403之间。之间。 第五章 无机物的电解工业 1、 试述氯碱工业的三种电解生产方法的电极反应、电解槽、隔膜以及各自的优缺点。试述氯碱工业的三种电解生产方法的电极反应、电解槽、隔膜以及各自的优缺点。 氯碱工业的三种电解生产方法是隔膜槽电解法、汞槽电解法、离子膜槽电解法 隔膜槽电解法 9 1.电解反应阳极： 2Cl- Cl2+2 e=1.36V 阴极： 2H2O+2 e H2+2OH - =0.83 V 总反应： 2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2+H2 理论分解电压EeE+E-1.36+0.83=2.91V 2、电解槽 阳极材料：阳极材料要有很高的耐腐蚀性，还要有较低的氯超电势及较高的氧超电势及良好的导电性和 机械加工性能。形隐阳极（DSA） ，它以钛为基础，涂镀 TiO2，RuO2加催化剂（Pt，Ir，Co3O4,PbO2等） ， 其电极可表示为：Ti/ TiO2.RuO2催化剂 阴极材料：软钢，上面穿孔或采用刚网阴极 电极的物理结构：常用扩张的金属网电极或在金属板上开通气缝，使气体按规定方向迅速逸出。 2、 隔膜：石棉隔膜 汞槽电解法 1.电解反应阳极： Cl-（1/2） Cl2+e=1.36v 阴极： Na+ nHg+ e NaHgn(汞齐)=1.90 V 总反应为：NaCl+ nHg=1/2 Cl2+NaHgn=3.26v 2、电解槽阳极用石墨或 DSA，阴极用汞 离子膜槽电解法 1.原理和电极材料等都与隔膜相同，所不同的是以离子交换膜（或称离子选择透过膜）代替隔膜。 2.离子交换膜： 全氟化高聚物离子交换膜：Na+可通过，而 Cl-, H+, OH-不能通过。例如 Nafion 膜（全氟磺酸膜）: 磺化聚苯乙烯膜（Ionics 系列膜） ： 第八章电化学腐蚀与防护的意义 1 电化学腐蚀分为哪