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应用电化学思考题第三章 化学电源1. 什么是化学电源？试述其结构和类型。（1）由两类不同导体组成，且在电荷转移时不可避免地伴随有物质变化的体系，通常有原电池、电解池、腐蚀电池三大类型。（2）1.电极 2.电解质溶液 3.隔膜2. 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。间歇放电电压时间连续放电额定电压：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。 电池的寿命包含三种涵义：使用寿命是指在一定条件下，电池工作到不能使用的工作时间。循环寿命是指在二次电池报废之前，在一定条件放电条件下，电池经历充放电循环的次数，对于一次电池、燃烧电池则不存在循环寿命。贮存寿命是指电池性能或电池容量降低到额定指标以下时的贮存时间。充电时间太长，电池可能被过充电。3.什么是一次电池？一次的原因是什么？有何优点？（1） 一次电池（原电池）为电池放电后不能用充电的方法使它复原的一类电池。（2） 原因是由于电池反应或电极反应的不可逆性或条件限制使电池反应很难可逆地进行所决定的。 （3）主要优点：方便、简单、容易使用，维修工作量极少。其他优点有：贮存寿命长，适当的比能量和比功率，可靠，成本低。5. 写出验证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。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 - MnOOH+H2O+eMn(OH)2+OH 电池反应：Zn+MnO2+2H2O+2OH -Mn(OH)2+Zn(OH)42- 电池采用浓KOH作电解液（PH5），采用Zn和石墨分别作为负极和正极的集电器。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。6. 试述锂一次电池的通性，写出Li/SO2电池的电极和电池反应(1)性质：(A).理论容量：较高，约为锌的4.7倍 (B).电压输出功率：锂的电负性最低，电极电势负值最高，因此锂的电压高达4v以上，输出能量超出200whkg-1(2)Li/SO2电池： 电池表达式为：(-) LiLiBr，乙腈 SO2，C (+) 电极：正极为多孔的C和SO2，SO2以液态形式加到电解质溶液内，Li为负极 电池反应：2Li+2SO2Li2S2O47. 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。1）容量效率：蓄电池放电输出的电量和充电至原始状态时所需电量的比。2）伏特效率：蓄电池放电和充电过程的工作电压之比。3）能量效率：指容量效率和伏特效率的乘积，它是评价电池能量瞬时和极化行为的综合指标。4）充放电行为：是评价二次电池优劣的重要指标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。变电流充电就是改变电流进行充电，电流无非变大或变小，那只然是先用较大电流再用较小电流，以免过充电 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。8. 试述铅酸蓄电池的表达式、电极反应、电池结构、影响循环寿命的原因、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+2H2O3）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）影响电池的寿命和容量减小原因（a）极板栅腐蚀：Pb电极在与PbO2和酸接触的地方腐蚀以及Pb板栅的暴露部分充电时可能发生的阳极氧化而导致的腐蚀。（b）正极活性物质的脱落。 （c）负极自放电（d）极板栅硫酸化：表现为电极上生成紧密的白色硫酸盐外皮，此时电池不能再充电。5）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 -2ePbO2 HSO4-3H 负极： PbSO4 H 2ePb HSO4- H2O -2eH 1/2O2 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）9. 试述氢镍电池、镍镉电池的基本原理和装配方法。10试述锂、锂离子二次电池的电极反应特点和电极材料的发展。11.试述燃料电池的特点。简述直接甲醇质子交换膜的燃料电池原理。特点：（1）可连续供给能量 (2)能量转换率高：理论效率G/H1（TS）/H 实际nFV/HnF(E+-IR)/H(3) 低的环境污染和噪音污染，安全可靠性高 (4)操作简单、灵活性大，建设周期短等。直接甲醇PEMFC（DMPEMFC），即甲醇在阳极上直接氧化。DMPEMFC以质子交换膜或酸性电解液为电解质时反应如下：负极反应：CH3OH+H2OCO2+6H + +6e正极反应：6H + +3/2O2 +6e3H2O电池反应：CH3OH+3/2O2CO2+2H2O第四章 金属的表面装饰1、什么是金属的电沉积？金属离子或络离子通过电化学方法在固体表面上放电还原为金属原子附着于电极表面，从而获得金属层的过程。2、 电镀与金属的电沉积有何不同？电镀不同于一般电沉积过程在于：镀层除应具有的机械，物理和化学性能外，还必须横好地附着于物体表面，且镀层均匀致密，孔隙率少等。3、 简单金属离子的还原过程有哪些步骤？（1）水化金属离子由本体溶液向电极表面的溶液传递 电极表面溶液层中金属离子水化数降低，使离子进一步靠近电极表面，过程表示为： M2+mH2O - nH2OM2+(m-n)H2O (3) M 2+(m-n)H2O+eM +(m-n)H2O (吸附离子) M +(m-n)H2O+eM(m-n)H2O (吸附原子) (4)吸附于电极表面的水化原子失去剩余水化层，成为金属原子进入晶格，过程表示为： M(m-n)H2O(ad) -(m-n)H2OM晶格 4、 金属共沉积的基本条件是什么？ 1,析出 2,析出5、 金属共沉积一般可利用哪些方法？（1）种离子的i、相差较小时，可采用调节离子浓度的方法实现共沉积（2）当两种离子的i、相差不大时（0.2v），且两者极化曲线斜率不同时，则调节电流密度使其增加达到一定数值，此时1,析出 = 2,析出，也可实现共沉积（3）种离子的i、相差很大时，可通过加入络合物以改变e、q，实现共沉积（4）添加剂的加入可能引起某种离子阴极还原时极化超电势较大，而对另一种离子的还原则无影响，这时也可实现共沉积6、金属络离子的还原过程中配体有哪两种观点？（1）络离子可在电极上直接放电，在多数情况下放电的络离子的配位数都比溶液中的主要存在形式要低。（2）有的络合体系，其放电物种的配体与主要配体不同（3）PK不稳定的数值与超电势无直接关系，一般K不稳较小的络合离子还原时呈现较大的阴极极化。7、试述金属电结晶的详细机理（1）溶液中的离子向电极表面的扩散（2）电子迁移反应（3）部分或完全溶剂化外壳，导致形成吸附离子（4）光滑表面或异相基体上吸附原子经表面扩散，到缺陷或位错等有利位置（5）用还原得到的其他金属原子在这些位置聚集，形成新的核，即核化（6）还原的金属原子结合到晶格中生长，即核化生长（7）沉积物的结晶及形态特性的发展8、试述整平剂的作用机理（微峰微谷理论）。(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(即电子传递步骤是速度控制步骤)的；(2)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；(3)在整平过程中，吸附在表面上的整平剂分子是不断消耗常见的的整平剂有： 1,4 -丁炔二醇、硫脲 、香豆素、糖精等物质。9、 试述光亮剂的增光作用机理。1） 即假设光亮剂在镀件表面上形成了几乎完整的吸附单层，吸附层上存在连续形成与消失的微孔，而金属只在微孔处进行沉积。由于这些微孔是无序分布的，故金属沉积是完全均匀的，不会导致小晶面的形成。与此同时，借助几何平整作用，原先存在的小晶面逐渐被消除，最终得到光亮的镀层。2） 假设光亮剂分子能优先吸附在金属电结晶生长较快的晶面上，且能对电沉积起阻化作用，因而导致镀件表面不同位置的生长速度趋于一致，加几何平整作用，终于得到光亮的镀层。10、 电镀添加剂的选择的经验原则是什么？ 在金属电沉积的电势范围内，添加剂能在镀件表面上发生较理想的吸附。 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 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，其在镀件表面的脱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。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。11、电镀层的主要性能有哪些？（1）化学稳定性 不会发生变色、腐蚀等不良化学变化 （2）平整程度 （）光洁度（）机械性能: 镀层与基底金属的结合强度，硬度，脆性，内应力12、 理想的镀液具备哪些性能？沉积金属离子（一般为络离子）阴极极化较大，以获得晶粒度小，致密，有良好附着力的镀层。稳定性好不易变质且导电性好。在保证镀层质量的前提下，金属电沉积的速度较大，装载容量也较大。成本低，毒性小，符合清洁生产的要求。13、 试述一般的镀液的组成？并说明其作用和选择。一般是由主盐、导电盐（又称为支持电解质）、络合剂和一些添加剂等组成。 主盐指沉积的金属离子盐（如CuSO4），主盐对镀层的影响体现在主盐浓度高，镀层较粗糙，但允许的电流密度大；主盐浓度低，允许通过的电流密度小，影响沉积速度。一般电镀过程要求在高的浓度下进行，考虑到溶解度等因素，常用的主盐是硫酸盐或氯化物。 导电盐(支持电解质) 的作用是增加电镀液的导电能力，调节溶液的pH值，这样不仅可降低槽压、提高镀液的分散能力，更重要的是某些导电盐的添加有助于改善镀液的物理化学性能和阳极性能。络合剂的作用是使金属离子的阴极还原极化得到了提高，有利于得到细致、紧密、质量好的镀层，但成本较高。对于Zn，Cu，Cd（镉），Ag，Au等的电镀，常见的络合剂是氰化物；但对于Ni，Co（钴）金属的电镀因这些元素的水合离子电沉积时极化较大，因而可不必添加络合剂。在复盐电解液的电镀过程中，因氰化物的毒性，无氰电镀已成为发展的方向。添加剂能显著地改善镀层的性能。通常指的添加剂有光亮剂、整平剂、润湿剂和活化剂。添加剂对镀层的影响体现在添加剂能吸附于电极表面，可改变电极溶液界面双电层的结构，达到提高阴极还原过程超电势、改变Tafel曲线斜率等目的，而且即使是同一种表面活性剂，随其浓度的不同，其影响情况也不一样。添加剂的选择是经验性的，例如对于Zn，Ni和Cu等的电镀，最有效的光亮剂是含硫化合物，如萘二磺酸、糖精、明胶、1,4丁炔二醇等。14、 电流密度的大小对镀层有何影响？电流密度太大会出现枝状晶体和针孔等。镀层不平整，太小则影响装载容量。15、 电解液温度对镀层性能有何影响？提高镀液温度有利于增加盐的溶解度和溶液导电能力，能提高阴极和阳极电流效率，消除阳极钝化，降低浓差极化和电化学极化，增加镀速，生成较大的晶粒。若温度太高，结晶生长的速度超过了形成结晶活性的生长点，因而导致形成粗晶和孔隙较多的镀层。因而镀层的硬度、抗拉强度降低。16、 电镀阳极如何选择？与阴极沉积的物种相同，不易钝化17、电镀的生产工艺有哪些？有何作用？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。1）镀前处理：是获得良好镀层的前提。包括：机械加工、酸洗、除油等u 机械加工是指用机械的方法，除去镀件表面的毛刺、氧化物层和其他机械杂质，使镀件表面光洁平整，这样可使镀层与基体结合良好，防止毛刺的发生。u 酸洗的目的是为了除去镀件表面氧化层或其他腐蚀物。常用的酸是盐酸。u 除油的目的是清除基体表面上的油脂。2）电镀：镀件经镀前，即可进入电镀工序。在进行电镀时还必须注意电镀液的配方，电流密度的选择以及温度，PH等的调节。电流密度大，镀同样厚度的镀层所需时间短，可提高生产效率。3）镀后处理：通常有水洗和烘干以除去吸附在镀件表面的镀液。另外，还有些特殊处理，如钝化处理（如镀Zn,Cd）和防变色处理等。18、 在硫酸盐镀铜中，若出现阴极镀层粗糙，有时甚至出现海绵状的镀层，原因是什么？如何解决？ 铜阳极主要发生如下反应：Cu Cu 2 +2e有时也会发生不完全氧化Cu Cu + e (快)可能进一步被氧化为Cu 2，也可能被水解形成氧化亚铜(俗称铜粉)：2Cu+2H202CuOH+2HCu2O（沉淀）+H2，使得阴极镀层粗糙，有时甚至出现海绵状的镀层，影响镀层质量。可加入双氧水使氧化亚铜氧化为二价铜，以改善镀层质量。19、 在光亮硫酸盐镀铜中，阳极用什么材料？通常在电镀过程中呈现什么状态？磷铜板做阳极，正常的磷铜阳极在电镀过程中会形成一层棕黑色的膜。20、请分析光亮硫酸盐镀铜的配方中各物质的作用及应用范围情况。 硫酸铜是电镀液中主盐，在冬季，硫酸铜含量控制在150200gL之间，而在夏季，可在180220gL之间。 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 四氢噻唑硫酮是良好的整平剂 聚二硫二丙烷磺酸钠(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。它对镀层的细化与其含量有关，在含量为001-002gL之间时，对镀层细化作用最好，21、请分析氰化物镀铜的配方中各组分的作用及应用范围情况，说明其优缺点。氰化亚铜是镀液中的主盐，预镀铜时，一般采用低浓度的铜盐；作为快速镀铜时，常用高浓度的铜盐。游离氰化钠是铜的络合剂，在作为一般底层电镀时，铜与游离NaCN比例为1：(0.5-08)；在含有酒石酸盐或硫氰酸盐的镀液中，铜与游离NaCN比例为1：(0.30.4).NaOH能优先吸收二氧化碳，减缓二氧化碳对氰化钠的分解作用，使镀液保持稳定。Na2C03的存在将促使反应平衡向左移动，从而减缓和抑制了氢氧化钠和氰化物吸收二氧化碳的反应，起了稳定镀液的作用。 酒石酸盐和硫氰酸盐是阳极活化剂硫酸锰是氰化物电镀液的光亮剂22、请分析焦磷酸盐镀铜配方中各物质的作用及应用范围情况。 该镀液中焦磷酸铜是主盐，焦磷酸钾是络合剂。一般焦磷酸盐镀铜液的pH值在89之间， 氨三乙酸、酒石酸钾和柠檬酸铵是辅助络合剂 2巯基苯并咪唑和2巯基苯并噻唑均为焦磷酸盐镀液的光亮剂。23、请分析HEDP镀铜的配方中各组分的作用及应用情况硫酸铜 硫酸铜是镀液中的主盐。所以作为预镀铜时，可以选用低含量的硫酸铜。而在加厚镀铜时，应适当提高硫酸铜的含量，使电流密度上限和阴极电流效率提高，以加快镀铜的沉积速度。(2)HEDP含量 当镀液中铜含量固定时，提高HEDP含量可以使镀层与基体之间结合牢固，镀层细致，镀液分散能力提高，而且阳极溶解好。但是HEDP含量太高，不但成本高，而且阴极电流效率下降。HEDP含量太低时，阳极上有绿色的铜盐析出，镀层与基体之间的结合力下降。所以预镀铜溶液中，HEDP应保持有足够的含量。(3)硝酸钾含量 预镀铜溶液不加硝酸盐，只在加厚镀铜加快沉积速度时加少量硝酸盐。加入硝酸钾的目的，支持电解质，可扩大电流密度范围。24、HEDP是有机磷几元酸？ 五元酸25、 PH=810时，HEDP足量时，可以形成什么结构的螯合物？ Cu2 (C2H4P207)0 和Cu(C2H4P207)2-26、什么叫复合电镀？在电镀或化学镀的镀液中加入一种或多种非溶性的固体微粒，使其与主体金属（或合金）共沉积在基体上的镀覆工艺。27、 作为复合电镀中的固体微粒主要有哪几类？粒径多大？举例说明。a.提高镀层耐磨性的高硬度、高熔点、耐腐蚀的微粒。如:，-Al2O3, SiO2, SiC等。b.提供自润滑特性的固体润滑剂微粒。如:MoS2,聚四氟乙烯,石墨等。c.提供具有电接触功能的微粒。如: WC, SiC, MoS2 等。28、 什么是熔盐电镀？指在熔盐介质中进行的一种电镀方式。29、 塑料电镀的基材主要是什么物质？ABS，丙烯晴（A）、丁二烯（B）、苯乙烯（S）三元接枝共聚物30、 塑料表面实现金属化涂装须具备什么条件？ 镀层与基底之间不是简单的结合，而必须牢固、坚实、经久耐用。 外观及成本必须符合使用要求。31、试述合金电镀、复合电镀熔盐电镀的基本过程。32试述电泳涂装的阴极、阳极涂装过程。第五章 无机物的电解工业1、试述电解合成有何优缺点？为什么一般均可在常温常压下进行？优点：1.许多用化学合成法不能生产的物质，往往可用电解合成法生产；2.可在常温常压下进行；3.易控制反应的方向；4.环境污染少，产品经济缺点：1.消耗大量的电能；2.占用厂房面积大；3.结构复杂；4.电极易受污染，活性不易维护，阳极尤易受到腐蚀损耗2、何种情况可考虑采用电化学合成法？3、什么是电流效率？制取一定量物质所必需的理论消耗电量Q与实际消耗电量Qr的比值I =（Q/Qr）100%4、 什么是时空产率？指单位体积的电解槽在单位时间内所生产的产品的数量5、电解槽压包含哪些部分？6、什么是氯碱工业？工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业。氯碱工业是最基本的化学工业之一，它的产品除应用于化学工业本身外，还广泛应用于轻工业、纺织工业、冶金工业、石油化学工业以及公用事业。7、试述隔膜槽电解法的电解反应，电解槽设计，隔膜和优缺点。电解反应 （1）主反应： 电解槽阳极：2Cl- Cl2+2 e =1.36V 阳极材料: 铂、硫铁矿、石墨 、DSA阴极：2H2O+2 e H2+2OH - =-0.83 V 阴极材料：软钢总反应：2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2+H2 Ee=1.36+0.83=2.91V 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。 隔膜：为防止OH进入阳极室，减少副反应，通常在阳极和阴极之间设置隔膜，一般采用几毫米厚的石棉隔膜，以减小电阻率、阻止两极的电解产物混合，但离子可以通过，食盐水从阳极室注入通过隔膜进入阴极区，以控制OH进入阳极区。8、试述汞槽电解法的电解反应，电解槽设计，隔膜和优缺点电解反应 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电解槽；阳极；石墨或DSA 阴极；汞隔膜：（1）、所得碱液的浓度高，接近50，可直接作为商品出售，而且纯度高，几乎不含Cl-。 （2）能耗不高。其直流电能消耗虽高，但它不需要蒸发浓缩碱液，故每吨碱的总能耗仍和其他二法相仿， （3）容易操作。对饱和食盐水的净化要求不像隔膜槽那样高。优点.用电电流密度可大可小，可以避开城市用电高峰期，节约成本。缺点、汞的毒性。价格贵。9、试述离子膜槽电解法的电解反应，电解槽设计，隔膜和优缺点电解槽： 阳极材料: 石墨 阴极材料：铁网 全氟化高聚物离子交换膜：只许Na+透过，而Cl，H+，OH不能透过。Nafion 膜（全氯磺酸膜） Flemion 膜（全氟羧酸膜）10、Nafion膜与石棉隔膜有何异同？11、试述氯碱工业未来发展的三个方向？1.阴极的改进 降低阴极超电势 用氧还原代替 H2 析出隔膜槽反应：2NaCl+2 H2O 2NaOH + Cl2 +H2 =2.19V 2.汞槽的改进：设法利用了汞齐分解时所释放的能量12、 试述氯酸盐，高氯酸盐电合成的原料和电解槽。氯酸盐：原料:饱和NaCl溶液电解槽:无隔膜电解槽高氯酸盐：原料:氯酸盐溶液2.电解槽阳极材料：Pt （铂），镀贵金属的Co（钴）,PbO2（二氧化铅）等阴极材料：青铜、碳钢、CrNi钢或Ni13、 电解合成的MnO2有何优点？试述其电极反应和电解液。（1） 电解得到的MnO2的特点：活性高，反应能力强。（2） 阳极反应：(氧化反应) 2Mn 2+ 2Mn3+ + 2e 2Mn3+ （歧化反应） Mn4+ + Mn2+ Mn4+ + 2H2O MnO2 + 4H+ 总反应： Mn2+ + 2H2O MnO2 + 4H+ + 2e 阴极反应：（还原反应）2H+ + 2e H2 总反应：MnSO4 + 2H2O MnO2 + H2 + H2SO4（3） 电解液：MnSO4和H2SO4的混合溶液14、 试述电解高锰酸钾的过程。15、 二战期间，德国用电解法生产过氧化氢的原理是什么？16、 一般水解的槽电压为多少？电流效率是多少？ 1.82.6V 约100%17、 水电解槽分为哪几类？说明其特点。1） 单极性电解槽，并联的连接方式，特点：结构简单，维修方便，构件亦较低廉，缺点是电极间隙大、连接的导体多，外电路上的欧姆损失也大。2） 双极性电解槽：电极采用串联的连接方式，结构紧凑，金属导体少，外电路IR降大大减少，高温高压下操作，生产条件易统一控制，可在低的单槽电压和高电流密度下操作。检修困难，相邻单电池会通过电解液产生漏电电流。3） 箱式电解槽：优点，装置简单，易于维修换装，容器可用铁等有一定机械强度和化学稳定性材料制成，投资少。缺点：占地面积大，时空产率有限，不宜大规模生产18、 以TiO2(n型)半导体和铂金组成的光电化学电池为例，说明电解水的过程。 （1）对于酸性电解液： （2）对于碱性电解液：在n-TiO2阳极：2OH- + 2P+ 1/2 O2 +2 H+ 在n-TiO2阳极：2OH- + 2P+ 1/2 O2 + H2OPt阴极：2H+ + 2e H2 Pt阴极：2H2O + 2e H2 + 2OH- 总反应：H2O H2 + 1/2O2 第六章、有机物的电解合成1、什么是有机电合成？有哪些主要特点？用电化学方法进行有机化合物合成的科学，它是一门涉及电化学、有机合成及化学工程等内容的边缘学科。减少了物质（氧化剂、还原剂）的消耗，并减少了副反应，提高了反应效率，简化了分离过程， 同时电子也是最干净的试剂，减少了环境污染。在常温常压下进行，这对节约能源，降低设备投资，简化生产过程，实现自动控制都是十分有利的。反应易控制，仅仅靠改变电极电势经常就可控制反应。2、 一般的有机电合成有哪两种电化学过程？恒电流过程（容易实行，易于放大）、.恒电势过程3.试述一般有机物电解合成的基本要求。1）电极材料的选择；价格低廉、诱发反应、毒性低. 对于电还原反应，一般根据材料的氢超电势来选择，相对于饱和甘汞电极而言，Pt，Ni，Ag，Cu的氢超电势较低，而Pb，Hg，Cd的氢超电势较高。对于电氧化反应，最普通的电极是由Pt，C和PbO2制得。2）溶剂的选择； 一般不用水，因为水不能溶解有机反应物和产物。若电氧化选乙酸、吡啶等，最好是乙腈。若电还原，选用醇类、醚类等。3）支持电解质的选择。 若质子惰性的介质，选择季胺盐，若离子在阳极过程中抗氧化的，则选择六氟磷酸盐等。4、 什么是间接电合成？举例说明。1）间接电还原：利用媒质在电极上产生还原剂与反应底物进行化学反应，还原剂被氧化后再回到阴极上再生，已达到还原剂循环使用而反应物不断再生的目的。2.）间接电氧化，甲苯的氧化可停留在苯甲醛的阶段 5、什么是相转移电解法？举例说明。电化学反应易在水相中进行，因为其导电率高，槽电压低，能耗低，而产品可以迁移到和留在有机相中，易分离，经济上有利。 例如，日本的Asahi公司采用此法生产已二腈，原料丙烯腈微溶于水，则以7%配成水相，加12%的季胺盐进行电还原，阴极反应为：2CH2=CHCN （水相）+ 2H + 2e ( CH2CH2CN)2（不溶于水）（发生还原反应）产品已二腈不溶于水，故而进入有机相(丙烯腈)，易分离。6、 什么是成对电解合成？举例说明。Asahi（朝日）公司以Pt为阴极；电解液分为两相，水相中含CH2=CNCN(约7%)+Bu4NHSO4(12%)7、己二腈有何重要用途？ 制备己二酸和已二胺的适宜中间体。 8、试述由丙烯腈为原料，用电解法合成已二腈的电极反应和反应机理。9、试述1965年美国MonSamto公司电解法合成已二腈的电解液组成和电解槽情况。含水量较低，而季胺盐浓度很高的溶液，10、1976年MonSamto公司对已二腈的电解合成作了哪些改造？ 1）采用低浓度季胺盐的丙烯腈饱和水溶液进行电解。 2）无隔膜的双极电解槽： 3）改用镀镉的钢板作阴极，石墨作阳极11、 四烷基铅有何用途？试述电解合成的基本原理。 四烷基铅用于内燃机汽油的防震剂，提高辛烷值基本原理：利用电解格林试剂，生成活性烷基离子R-，与铅反应生成烃基铅化合物12、 糖精有何作用？试述其间接电氧化法的基本过程阳极反应：Mn+ M(n+1)+ e 化学反应：M(n+1)+ + R RMn+ + P 生产过程中的具体反应2Cr3+ + 8H2O = 2CrO42- + 16H+ + 6e2Cr3+ + 7H2O = Cr2O72- + 14H+ + 6e13、试述U(均匀设计表)表的符号和意义。14、均匀设计法有什么特点？15、为什么除了U表(如U7(76)还要设计一个使用表。(看书208页)16、简述均匀设计试验方法的基本步骤。第八章、电化学腐蚀与防护1、试述金属腐蚀与防护的意义。 搞好腐蚀的防护工作，不仅仅是技术问题，而是关系到保护资源、节约能源、节省材料、保护环境、保证正常生产和人身安全、发展新技术等一系列重大的社会和经济问题。2、 什么是化学腐蚀？ 由于金属表面与介质发生化学作用（氧化）而引起的，其特征是反应过程中没有电流产生。 3、什么是电化学腐蚀？由金属和介质发生电化学反应引起，反应中有电流产生4、 什么是均匀腐蚀？ 腐蚀出现在整个金属的表面，这样引起腐蚀是均匀的，腐蚀的深度是处处相同的。5、 什么是局部腐蚀？ 各种原因造成金属/溶液界面的不均一性，所产生的不均一，局部金属腐蚀6、 什么是晶间腐蚀？ 沿着金属晶粒间的分界面向内部扩展的腐蚀。7、 什么是脱成分腐蚀？什么情况下容易发生？ 合金中某特定成分由于溶解而减少，如黄铜脱锌腐蚀；在含氯离子的高温水溶液中易发生。8、 泵的出口处，管路弯头部位的比其它部位更易腐蚀的原因是什么？发生了冲蚀，冲蚀：在冲击的机械作用下，材料表面发生磨损的同时又加入腐蚀作用，两者互相促进，产生严重侵蚀。9、什么是去极化剂？ 在金属腐蚀学中，习惯性地把介质中接受金属材料中的电子而被还原的物质叫做去极化剂 金属腐蚀学中，介质中接受金属材料的电子而被还原的物质10、 常温下在中性溶液、酸性溶液、钢铁腐蚀的去极化剂分别是什么？常温下中性溶液中，一般是以氧为去极化剂进行的。酸性溶液以H+离子为去极化剂，Fe 3+离子可以作为去极化剂11、什么析氢腐蚀？ 在酸性较强的溶液中发生电化腐蚀时放出氢气，这种腐蚀叫做析氢腐蚀 12、 什么叫吸氧腐蚀？（可用上题解释。） 吸氧腐蚀是指金属在酸性很弱或中性溶液里，空气里的氧气溶解于金属表面水膜中而发生的电化腐蚀13、 腐蚀电池(微电池、局部电池)与原电池有何异同？腐蚀电池-导致金属材料破坏的短路原电池。当金属表面含有一些杂质时，由于金属的电势和杂质的电势尽相同，可构成以金属和杂质为电极的许多微小的短路电池，称为微电池。原电池-将化学能转化为电能的装置。同：氧化还原反应是通过阳极反应和阴极反应同时而分别地进行原电池中，将化学能转化为电能；腐蚀电池中，金属本身已起着短路作用，不能输出电