电化学原理思考题答案

电化学原理思考题答案

（注：我只做了老师要求做的）

第三章

1.自发形成的双电层和强制形成的双电层在性质和结构上有无不同？为什么？

答：当电极反应速率为0，电流全部用于改变双电层的电极体系的电极称为理想极化电极，可用于界面结构和性质的研究。理想不极化电极是指当电极反应速率和电子反应速率相等时，极化作用和去极化作用平衡，无极化现象，通向界面的电流全部用于电化学反应，可用作参比电极。

12．试述双电层方程式的推导思路。推导的结果说明了什么问题？

答：

14．比较用微分电容法和电毛细曲线法求解电极表面剩余电荷密度的优缺点。

答：溶液中的各种粒子还可能因非静电作用力而发生吸附称为特性吸附。大部分无机阴离子，部分无机阳离子以及表面活性有机分子可发生特性吸附。

16．用什么方法可以判断有无特性吸附及估计吸附量的大小？为什么？

答：1、吸附发生在零电荷电位附近的一定电位范围内，而且表面活性有机分子的浓度越高，发生吸附的电位范围越宽，界面张力下降的越多。

2、零电荷电位正移负移视情况而定

3、界面张力下降，且浓度上升，下降的程度越大

4、浓度上升，微分电容下降，两侧出现电容峰值。

答：这种变化是由于表面活性有机分子的介电常数通常比水小，而分子体积比水大得多而引起的。无机离子吸附主要发生在比零电荷电位更正的范围内，即发生在带异号电荷的电极表

10、有人说。。。。

答：极化度。极化度表示电极极化的趋势，反映了电极过程进行的难易程度，极化度越大，电极极化的倾向越大，电极过程越不易进行。

11、名词解释

平衡电位：可逆电极的电极电位

标准电位：标准状态下的平衡电位

稳定电位：电荷交换速度平衡而物质交换速度不平衡时界面的电极电位

极化电位：有电流通过时离平衡电位的的电极电位

过电位：在一定电流密度下，电极电位偏离平衡电位的差值

极化值：有电流通过时电极电位与静止电位的差值

第五章

1、在电极界面附近的液层中，是否总存在三种传质方式？为什么？每种传质方式的传质速度如何表示

答：电极界面附近的液层通常是指扩散层，可以同时存在着三种传质方式（电迁移、对流和 扩散），但当溶液中含有大量局外电解质时，反应离子的迁移数很小，电迁移传质作用可以 忽略不计，而且根据流体力学，电极界面附近液层的对流速度非常小，因此电极界面附近液 层主要传质方式是扩散。三种传质方式的传质速度可用各自的电流密度 J 来表示。 （公式自己输。。。）

2. 什么区别？

答：一定强度的对流的存在是稳态扩散过程的前提。（区别见笔记）

3. 答： 的电流密度分布均匀。它们可以测量

4.

从而使剩余电荷不可能完全紧贴着电极表面分布，而具有一定的分散性，靠近电极表面附近的 液流层叫做边界层，5.

答：电迁移作用不能忽略，而该电极过程为阴离子在阴极还原，起互相抵消的作用。因此在电解液中加入

6. 答：主要看反应粒子的浓度分布是否为时间的函数，即稳态，非稳态扩散时c= f(x,t)。稳态扩散出现之前都一定存在非稳态扩散阶段，因为扩散层中各点的反应粒子是时间和距离的函数；而随着时间的推移，扩散的速度不断提高，扩散补充的反应粒子数与反应所消耗的反应粒子数相等，反应粒子在扩散层中各点的浓度分布不再随时间变化而变化，达到一种动态平衡状态。

7. 为什么在浓差极化条件下，当电极表面附近的反应粒子浓度为零时，稳态电流并不为零，反而得到极大值（极限扩散电流）？

答：当电极表面反应粒子浓度下降到零，则反应粒子的浓度梯度达到最大值，扩散速度也最大，整个电极过程由扩散步骤来控制，这时的浓差极化称为完全浓差极化。意味着扩散过来一个反应粒子，立刻就消耗在电极反应上了，扩散电流也就达到了极大值。

8. 试用数学表达式和极化曲线说明稳态浓差极化的规律。

答：

9. 什么是半波电位？它在电化学应用中有什么意义？

答：当电流密度等于极限扩散电流密度的二分之一时的电极电位，叫做半波电位。半波电位代表指定氧化-还原系统之特征性质，可以用来作为定性分析的依据。

10. 对于一个稳态电极过程，如何判断它是否受扩散步骤控制？

答：可以根据是否出现浓差极化的动力学特征，来判别电极过程是否由扩散步骤控制。浓差极化的动力学特征如下：①当电极过程受扩散步骤控制时，在一定的电极电位范围内，出现一个不受电极电位变化影响的极限扩散电流密度jd，而且jd极化的动力学公式。。。。。

③电流密度j和极限电流密度jd随着溶液搅拌强度的增大而增大。面的真实表面积无关，而与电极表面的表观面积有关。

11. 什么是过渡时间？它在电化学应用中有什么用途？

答：称为过渡时间。通常也把过渡时间定义为：利用过渡时间，可以测定电极体系的动力学参数。

12.

答：①在完全浓差极化条件下，时间而不断变化；扩散层有效厚电流密度恒定，反应粒

13. 而实际情况下却经过一定时间后可以达到稳态。这是为什么？

答：在理论上，始终不能建立稳态扩散。然而在实际情况下，非稳态扩散过程不会持续很长的时间，

14.

答：而对于球形电极，当扩散层

第六章

影响反应活化能和反应速度的电位差是紧密层平面与电极表面之间的电位差，即紧密层电位（φ-ψ1）。当ψ1电位不能忽略时，ψ1电位变化就会影响电化学反应步骤的速度。在稀溶液中，尤其是电极电位接近于零电荷电位和发生表面活性物质特性吸附时，ψ1电位在整个双电层电位差中占有较大的比重。因此，在这条件下，不得不考虑ψ1电位的变化对电化学反应步骤速度的影响。

11. 当电极过程为电子转移步骤和扩散步骤共同控制时，其动力学规律有什么特点？

答：从电化学极化和浓差极化共存时的动力学公式中可以看出，混合控制时的过电位是由两部分组成的（电化学过电位和浓差过电位）。

12. 根据极化电流密度j，交换电流密度j0和极限扩散电流密度jd的相对大小，电极极化可能出现几种情况？各种情况下的稳态极化曲线的特征是什么？

答：j≤j0，j≤jd时，电极几乎不发生极化，过电位很小，趋近于零；j0≤j≤jd时，过电位基本上是由电化学极化引起的；j≈jd≤j0时，过电位是由浓差极化引起的；j≈jd≥j0时，过电位是由电化学极化和浓差极化共同作用的结果。

13. 对于j0≤jd的电极体系，电极过程有没有可能受扩散步骤控制？为什么？

答：有。当电流密度较大，趋近于极限扩散电流密度时，电极过程就受扩散步骤控制。