应用电化学的.doc

1 请问在电化学体系中存在哪几种电解质体系，各种电解质体系的特点是什么？电解质水溶液 其特点是存在溶剂化作用和缔合作用；熔融盐 大多数熔融盐体积增加不大，没有溶剂化作用，离子完全解离状态，电导率高，电化学窗口宽，不过其溶解有选择性； 固体电解质 有着广泛的应用，可制作微型电池、燃料电磁、定时器、记忆元件和测氧分压探头等某些固体电解质具有优异的低温导电性能。2 在三电极体系中参比电极为非常重要的电极，请问有哪些参比电极，分别可以在那些体系中使用，如：酸性体系中适合哪种参比电极？ 答：常用参比电极：.氢电极（SHE 或NHE）H+H2 (Pt) 酸性 甘汞电极（SCE）Cl-Hg2Cl2, Hg 中性. 银-氯化银电极 Cl-AgCl, Ag 中性 硫酸亚汞电极 SO42-Hg2SO4, Hg 中性 氧化汞电极 OH-HgO, Hg 碱性 理想参比电极的性质：（1）电极反应可逆，符合Nernst公式（2）稳定性好，重现性好；（3）通过电流时，电位的数值保持不变（4）电位随温度变化小（5）制备、使用和维护方便3 请解释电极电位、内电位、外电位、表面电位、电化学电位之间的区别？答：电极电位：电极与所接触的溶液之间的内电位差（电势差）。 =MS；外电位：当将单位正电荷从真空无穷远处移到P相表面附近处，所作的功为外电位，用表示。 表面电位：当将单位正电荷穿过P相表面层时所作的功为表面电位，用表示。 内电位：= + 。对于电荷的物质进入物相P中，所做的总功即电化学位0 ，包括电功zF和化学位 之和。0=+zF=+RTlna+zF。4 电极/溶液界面存在双电层结构特点，请问你知道那些双电层结构模型？这些模型分别由那些部分构成？答：双电层结构模型有平行板电容器模型、分散双电层模型和Stern模型。平行板电容器模型把双电层看作平行板电容器，电极上的电荷位于电极表面，溶液中的电荷集中排列在贴近电极的一个平面上，构成紧密层。分散双电层模型溶液中的离子电荷不是集中的而是分散的，分散规律遵循Boltzmann分布。Stern模型溶液中分为紧密层和分散层。5 如何根据微分电容曲线CdE确定电极的零电荷电位Ez以及如何判断不同电位下电极带有电荷的正负性？答：根据CdE曲线，在零电荷电位Ez处，微分电容Cd最小。利用零电荷电位可以判断表面电荷的正负，若以Ez作为零点，则EEz=，此为离子双电层的电位差。当0时，电极表面电荷为正电；当0的金属时，只要其离子浓度不太小，较氢在阴极上先析出，如铜、银、金；当E00的金属时，只要E0不是太负，也能从水溶液中电沉积出来，如锌、隔、铟、锡等。适合熔盐电解方法制备的金属：电极电位较氢为负且氢在其上的过电位又小的金属需要在熔盐中电解得到。铝、镁、钙、碱金属（锂和钠）、高熔点金属（钽、铌、锆、钛）、稀土金属、锕系金属（钍、铀）13金属电结晶过程包括哪些过程？金属电结晶的过程是金属离子在晶面上放电，形成吸附原子（过程1），吸附原子进行表面扩散，即从晶面到台阶（过程2），再到结点（过程3），同时逐步脱去水化膜。14工业电解Al的电解过程中电解装置特点，及其工艺过程。特点：电解产物铝金属为液态，并且沉积在槽底。另外可以通过焦耳热保持电解温度。工艺过程：在电解液:Na3AlF6+Al2O3（310%wt）以及添加剂（如：AlF3、CaF2、MgF2）降低熔融温度，电解温度：950970阳极：碳质阳极材料（采用预焙或自焙式）阴极：镶钢的碳阴极。阴阳两电极间距：4-5cm电流密度：阳极-1000A/m2阴极-500A/m2。15在电镀工艺中，电镀过程需要哪些过程？每步的特点？镀前处理 镀前处理：是获得良好镀层的前提。镀前处理一般包括机械加工、酸洗、除油等步骤。电镀 单盐电解液适用于形状简单、外观要求又不高的镀层 ；络盐电解液分散能力高，电镀时电流密度和效率低，主要适用于表面形状较复杂的镀层镀后处理 镀后处理：镀件经电镀后表面常吸附着镀液，若不经处理可能腐蚀镀层。水洗和烘干是最简单的镀后处理。视镀层使用的目的，镀层可能还需要进行一些特殊处理。如镀Zn、Cd的钝化处理和镀Ag后的防变色处理。16如何控制电镀条件使镀层达到均匀、光滑、致密？电镀液的本性：简单离子(结晶粗大)和络离子(光亮) 简单离子：硫酸盐镀液（镀铜、锌、锡、镍、钴）；氯化物镀液（镀铁、镍、锌）；氟硼酸盐镀液（镀铅、锡、铜、铟等） 络合离子：氰络合物镀液（如镀金、银、铜、锌、铜锡合金等）主盐浓度： 浓度增加，结晶变粗；反之，亦然。低浓度下电流密度低，生产效率低。附加盐或酸：导电；改善镀层状态；调pH值添加剂：改善镀层的结构，使镀层平整、光亮和细致。无机添加剂，如硫、硒、铅、铋等化合物。 有机添加剂：整平剂：香豆素，吡啶 光亮剂：如镀镍中的丁炔二醇、镀铜液中的硫脲18氯碱工业中有哪几种方法，其电合成原理及工艺特点分别为？隔膜槽法、汞电解槽法、离子膜电解槽法隔膜槽法 阴极为钢网，或镀镍合金覆盖层；阳极为石墨，或DSA (Ti/TiO2+RuO2)隔膜：几毫米厚的石棉隔膜电解液：接近饱和的NaCl溶液温度：60-90oC隔膜的寿命短，使用一年左右需更换。阴极区中的NaOH浓度不能超过10%，需要稀释。但出售时又要进行浓缩到50%。碱液中存在少量的Cl-杂质。电解槽电阻高，能耗大，电流密度小，约为0.2A/dm2汞电解槽法阳极：DSA 阴极：流动的汞 （阴阳电极间距1cm）电解液：35%的NaCl溶液从槽流入后再17%盐水流出，加浓后再循环使用。解汞器：内装浸渍过渡金属的石墨水溶液。电流密度：8-14A/m2 所得的烧碱，浓度高，接近50%，可以直接出售，而且纯度高。电流密度大，直流消耗电能大；不过总能耗与其它方法相近。有汞毒污染，严格控制排水中汞的控制。投资大离子膜电解槽法用离子交换膜来更换石棉隔膜只许Na离子透过。具有耐酸耐碱的性能。 没有汞和石棉的危害；所得NaOH溶液浓度可达20-40%，而且纯度高。电流密度比隔膜高，可达5kA/m2总能耗比隔膜槽、汞阴极槽小。19.常见的金属保护有哪几种？电化学保护方法有什么特点？常见的金属保护方法：提高金属本身的耐腐蚀性；采用保护性覆盖层；改变腐蚀环