冶金电化学习题及答案

冶金电化学习题及答案适用：冶金工程。覆盖熔盐电解、水溶液电积、电解精炼、极化、超电势、法拉第定律、电流效率、铝电解等核心考点。基本数据（298K）：法拉第常数F=96485C/mol一、名词解释析出电势答案：离子在电极上开始析出金属或气体时的实际电极电势。阴极析出电势＝可逆电势−阴极超电势；阳极析出电势＝可逆电势＋阳极超电势。超电势（过电位）答案：有电流流过电极时，电极电势偏离平衡可逆电势的差值，η=|φ电流效率答案：ηi电化当量答案：单位电量（1A·h）理论上析出物质的质量，q=MnF×3600阳极泥答案：粗金属电解精炼时，电极电势更正的贵金属、不溶性杂质不溶解，沉在电解槽底部形成的泥状物（铜精炼中Au、Ag、Pt等）。理论分解电压vs实际分解电压答案：理论分解电压＝可逆原电池电动势；实际分解电压＝阳极析出电势−阴极析出电势，包含超电势与欧姆压降，大于理论值。二、简答题为什么熔盐电解法才能生产金属铝，不能水溶液电解？答：E∘(Al电解精炼铜原理？杂质如何行为？答：阳极：粗铜溶解Cu−2e−电极电势比Cu负的（Zn、Fe、Ni）：优先溶解进入溶液，不在阴极析出；电极电势比Cu正的（Au、Ag）：不溶解，脱落形成阳极泥。浓差极化产生的原因？怎么减弱？答：电极反应消耗或生成离子，使电极表面与本体溶液产生浓度差，导致电极电势偏移。措施：搅拌、升温、提高离子浓度、减小电流密度。铝电解槽阳极效应是什么？有何危害？答：阳极缺少Al2什么是析氢腐蚀和耗氧腐蚀？哪个更容易发生？答：酸性环境发生析氢腐蚀2H++2三、选择题题号题目答案1下列金属中，适合水溶液电积提取的是A.AlB.MgC.CuD.NaC2阴极上优先析出的离子是A.析出电势高的B.析出电势低的C.标准电极电势最负的D.浓度最大的A3关于法拉第定律的适用条件，正确的是A.仅适用于可逆电池B.只看通过电量，可逆与不可逆过程均适用C.无副反应时才成立D.熔盐电解不适用B4铝电解生产中使用的熔剂是A.NaClB.CaF₂C.NaFD.冰晶石NaD5关于电流效率，下列说法正确的是A.一定≤100%B.可以≥100%C.恒等于100%D.与槽电压无关A四、计算题已知：φCu2+/Cu∘题1法拉第定律与电流效率电积铜：电流I=200A，通电8解：通过电量Q=It=200×8×3600=5.76×电子物质的量n(铜的物质的量n(理论质量m电流效率η答案：理论产量1.897kg，电流效率93.8%。题2析出顺序判断溶液含aCu2+=1.0φφ答案：Cu的析出电势更高，Cu优先在阴极析出。题3熔盐电解铝的理论电量电解生产1t金属铝，求理论需要的电量。n(n(Q=111192×96485=1.073×答案：理论电量1.073×10题4槽电压与电能消耗铜电积槽平均槽电压U=2.0V，电流效率η=94%，铜的电化当量单位电耗W=W=答案：吨铜电耗约1794kW·h。五、综合论述题试述水溶液电积金属与熔盐电解金属的异同点。参考答案：相同点：都属于电解过程，服从法拉第定律；依靠外电场驱动电极反应；都存在极化与超电势，有电流效率损失。不同点：介质：电积为水溶液；熔盐电解为高温熔融离子盐，无溶剂水；适用金属：水溶液电积适合电极电势较正的金属（Cu、Ni、Co）；熔盐电解用于活泼金属（Al、Mg、Na、Ca）；温度：水溶液为常温至60℃左右