电化学测量考试复习题(胡会利版)

1、在金属/溶液界面上，电解质双电层是指荷电物质和偶极子的定向排列。2、当极化曲线中存在电流平台或电流极大值时，只能用恒电势法；如果极化曲线中存在电势极大值或电势平台，则应选用控制电流法。3特性吸附是指即使电场不存在也能发生的吸附现象。4、不可逆或者准可逆表示电荷迁移速率慢，电极表面上即使有电化学反应活性物质存在，也难以完全进行反应。5、背景电流包括双层充电电流和杂质的氧化还原电流。6、汞电极有滴汞电极、悬汞电极、汞膜电极、静汞电极和汞齐电极。7、溶剂的选择主要取决于待分析物的溶解度及活性，此外还要考虑溶剂的性质，溶剂应不与待分析物反应，也应在较宽的电势范围内不参与电化学反应。8、电化学极化由电荷转移步骤的反应速率决定，它与电化学反应本质有关。9、溶液浓差阻抗用以表示Faraday电流与过电势的关系,它可以由电流、电极电势和浓度三者的关系式联合解得。10、电化学三电极体系是测定单个电极极化曲线的常用的体系，其三个电极是指研究电极、参比电极、辅助电极。11、稳态技术常包括：伏安法、极谱法、库仑法和强制对流法。12、稳态极化主要是指当双层充电、电荷转移、扩散传质等三个过程达到稳定时的电极的电化学特征。13、小幅度电流阶跃测量法有极限简化法和方程解析法。14、浓差极化产生的原因是反应物不断消耗和产物逐渐积累。15、用于测量痕量金属的溶出分析是一种非常灵敏的电化学技术，它的灵敏性取决于有效预浓缩步骤和可产生非常有用的信号。16、电化学是研究第一类导体与第二类导体的界面及界面上发生的一切变化的学科。17、电极过程是一种特殊的氧化还原反应。18、通电时所测得的电极电势的变化一般包括三个部分，即电化学极化过电势、浓差极化过电势和电阻极化过电势。19、浓差极化是因为反应物粒子得不到及时的补充或产物粒子的局部聚集而造成的。20、电化学极化由电荷转移的反应速率决定，与电化学反应本质有关。21、旋转圆盘电极理论只适用于层流条件，且要求自然对流可以忽略不计。旋转圆盘电极技术具有易于建立稳态、稳态极化曲线重现性好的优点，而且可以通过不同的转速以控制溶液相的传质过程。22、在RRED上可以进行一些不同类型的实验，最常见的有收集实验和屏蔽实验。23、由非稳态扩散电流的Cotterll方程可知，极化时间越短，扩散电流越大，浓差极化越小，因而有利于快速电极反应。24、浓差扩散阻抗由电阻和电容组成。25、石墨电极大致可以分为两个种类：一种是浸入石蜡的多孔性石墨电极；另一种是用热分解制作的致密性石墨电极。26、当研究电极为固体金属电极时，在进行测试之前，一般应经过机械处理、化学处理和电化学处理等步骤，以获得尽可能清洁且重现的表面状态。27、时间常数是电极体系本身的性质，反应了电极过程进入稳态的快慢。28、复阻抗是电路元件对电流的阻碍作用和移相作用的反映。29、按照电极体系中的界面种类及数量，可以将电极分为三类：第一类电极（只有一个相界面，该类电极可以细分三种：金属电极、汞齐电极、氧化还原电极；第二类电极（含两个相界面）包括：难溶盐电极、难容氧化物电极、膜电极；第三类电极为气体电极，存在气相、固相、液相三相界面。三电极体系由研究电极、参比电极、辅助电极、组成。一般地，在金属/溶液界面上的荷电物质和偶极子的定向排列称为电解质双电层。电极/溶液界面的许多重要性质都是相对于零电荷电势的电极电势数值所决定的，其中最主要的有表面剩余电荷的符号与数量、双电层中的电势分布、各种无机和有机粒子在界面上的吸附行为等。溶液中的传质过程，可以依靠三种方式进行：扩散、电迁移、液体对流。电极过程是复杂和多步骤的过程，因此，极化类型也有许多种。对于只有四个基本步骤（电化学步骤、双电层充电步骤、离子导电步骤和反应物、产物粒子的扩散步骤）的电极过程，共有三种极化类型：电化学极化、浓差极化、电阻极化。i0：id=ksδ/D,i0：id这个比值决定了电极的可逆性。i0：id越大，电极的可逆程度越好，当i0：id1时，表现为不可逆电极。许多电化学工程和技术中，电极和溶液间存在相对运动，这主要包括两类：一类是电极本身处于运动状态；另一类是溶液流过静止的电极。与稳态过程相比，暂态过程的首要特点是具有暂态电流。复阻抗Z是电路元件对电流的阻碍作用和移相作用的反映。纯电阻元件:RmsinUUtRmmsinsinUUtIItRR电阻两端的电压与流经电阻的电流是同频同相的正弦交流电纯电感元件:电感两端的电压与流经的电流是同频率的正弦量，但在相位上电压比电流超前纯电容元件:(+)电容器的两端的电压和流经的电流是同频率的正弦量，只是电流在相位上比电压超前固体电极的双电层电容的频响特性与“纯电容”并不一致，而有或大或小的偏离，这种现象，一般称为“弥散效应”。电极过程是（一个异相催化的氧化还原）过程。电极反应是发生在（电极/溶液界面）上的异相反应。1、电极反应的基本动力学分为（影响一相催化反应速率的一般规律）和（表面电场对电极反应速率的影响）两大类。2、典型的电极材料包括（固体金属）（液体金属）（合金或金属间化合物）（碳）和（半导体）。3、电解质包括（熔融盐）（离子型导电聚合物）和（固体电解质）。4、液体接界电势也被称为（扩散电势）。5、理想电极IPE是（无论外部所加电势如何，都没有发生跨越金属/溶液界面的电荷转移）的电极。6、Ks是（标准速率常数），它可以简单的理解为（氧化还原电对的动力学难易程度）的量度。7、α是（传递系数），是（能垒对称性）的度量。8、当电极发生还原反应时，η为阴极过电势，η=（ψe-ψ）,当电极发生氧化反应时，η为阳极过电势，η=（ψ-ψe）过电势总是为（正）值。9、强极化条件即（过电势η较大）的情况，也称为（高场近似）。极化曲线的测定分（稳态法）和（暂态法）。10、使用旋转圆盘电极RDE的测量方法是测定体系（电化学参数）的基本实验方法之一。11、（旋转环盘电极）是旋转圆盘电极技术的重要拓展。12、我们把环电极所能收集到的R的分数定义为（收集系数）。13、（稳态极化曲线）是表示电极反应速率即电流密度与电极电势的关系曲线。1、与水相比，使用有机溶剂有哪些优点？作为有机溶剂应具备哪些条件？答：优点：①可以溶解不溶于水的物质；②有些反应生成物在水溶液中会和水分子发生反应，但在有机溶剂中可以稳定的存在。③能在比水溶液体系具有更大的电势，pH值和温度范围内进行反应的测定。具备条件：①可溶解足够量的支持电解质；②具有足够使支持电解质的介电常数；③常温下为液体，并且蒸汽压不大。④黏度不能太大。⑤可以测定的电势范围大。⑥溶剂精制容易，有确定的除水方法；⑦廉价易得且毒性小。2、暂态的研究方法有哪些？答：①电流阶跃法②双电流脉冲法③电势阶跃法④计时库仑法⑤电量阶跃法⑥电势扫描法3、电化学测量中用流体动力学方法的好处有哪些？答：采用流体动力学方法一方面可以保证电极表面扩散层厚度均匀分布，电极过程较自然对流条件下更易于达到稳态，提高测量精度；另一方面，可以在较大范围内对液相传质进行调制，加快电极表面的物质传递速度，减小传质过程对电极过程动力学的影响，使稳态法可以应用于研究更快的电极过程。4、电化学阻抗法有哪些特点？答：电化学阻抗法是一种暂态电化学技术，具有以下特点，由于使用小幅度对称交流电对电极进行极化，当频率足够高时，每半周期持续时间很短，不会引起严重的浓差极化及表面状态变化。在电极上交替进行着阴极过程与阳极过程，同样不会引起极化的积累性发展，避免了对体系产生过大影响。其次，由于可以在很宽频率范围内测得得到阻抗谱，因而EIS能比其他常规的电化学方法得到更多的电极过程动力学信息和电极界面结构信息。5、暂态过程的特点有哪些？答：①暂态过程的首要特点是具有暂态电流。②当传质过程处于暂态时，电极附近液层中的反应粒子浓度，扩散层厚度及浓度梯度等均随时间变化，反应粒子浓度不仅是空间的函数，还是时间的函数。③暂态过程电极电势、极化电流、电极表面的吸附覆盖状态、双电层结构均可能随时间变化。1、同一电极上存在两个电极反应时的简化条件是什么？P91答：⑴两个电极反应的速度都由活化极化控制；⑵电极电势离这两个电极反应的平衡电势都比较远。2、采用强制对流技术进行的电化学测量方法称为流体动力学方法，该方法有何优点？P96msinIItLLmsin()2UeILt2CmsinUUtmsinIIt22答：⑴可以保证电极表面扩散层厚度均匀分布，电极过程较自然对流条件下更易于达到稳态，提高测量精度；⑵可以在较大的范围内对液相扩散传质速率进行调制，加快电极表面的物质传递速度，减小传质过程对电极过程动力学的影响，使得稳态法可以应用于研究更快的电极过程。3、对RDE电极的要求。答：⑴圆盘表面的粗糙度与相比必须很小，即要求电极表面具有高光洁度；⑵表面液流不得出现湍流，因此，在远大于旋转电极半径范围内不得有任何障碍物；⑶微盘电极可使用两电极体系。4、简述旋转环盘电极的结构、原理及作用。P101答：(1)结构：在一个圆盘电极外围加上一个同心的环形电极而构成，盘电极与环电极间距离很小且彼此绝缘。(2)原理:用双恒电位仪分别控制盘、环的电极电位，相应的电流也可分别测量(3)作用：检测能随液流运动的可溶性中间产物，研究反应机理5、暂态的研究方法有哪些优势。答：(1)可用来研究快速电极过程，测定快速电极反应的动力学参数；(2)有利于研究界面结构和吸附现象。也有利于研究电极反应的中间产物及复杂的电极过程；(3)适合于那些表面状态变化较大的体系。6、小幅度电流阶跃测量法中，使用极限简化法应注意什么？答：(1)测RL，必须要测到上跳一瞬间的电势，这要求测量仪器的响应速度足够快。(2)测Rr，须在电流突跃后，使电流恒定维持远大于时间常数的时间来测量无浓差极化的稳定电势。1、n电子步骤中电极上通过的总电流密度应当是速率控制步骤的极电流密度的多少倍？为什么？P242、电极反应随着阴极上离子的不同，ψ1电势的变化分别对反应速率会有什么影响？P253、怎么鉴别电极过程是由电化学步骤控制还是有扩散步骤控制？P894、在电化学测量中采用流体动力学方法有什么优点？P965、稳态极化曲线有哪些方面的应用？P1106、采用极限简化法能测量哪些电化学参数？测量时分别应当注意什么？P1391.电极总过程包括几种基本过程？答：电化学反应（电荷传递反应）过程；反应物和产物的传质过程，包括反应物从溶液本体迁移到反应区和反应产物从反应区移去；电子转移步骤的前置或后续化学反应，这些可以是均相过程；可能有发生在电极表面的吸（脱）附过程、晶体生长过程（电沉积）以及伴随电化学反应而发生的一般化学反应等。2.什么是稳态？简单举例说明。答：在指定时间范围内，电化学系统的参量（如电势、电流浓度分布、电极表面状态等）变化甚微，基本上可以认为不变，这种状态可以认为电化学稳态。如锌空气电池以中小电流放电，起初电压下降较快，后来达到比较稳定的状态，电压变化甚慢。3.比较电化学极化与浓差极化的不同（从极化曲线形式、搅拌溶液对电流密度的影响、电极材料及表面状态对反应速率的影响、改变界面电势分布对反应速率的影响、反应速率的温度系数、电极真实表面积对反应速率的影响方面回答）。P894.什么叫恒电势法和恒电流法？恒电势法和恒电流法在应用方面的不同在哪里？P935.画出Faraday阻抗等效电路、界面阻抗等效电路、电极等效电路。P1306.分析Randles图,阻抗扩散的直线可能偏离45°的原因：1理想极化电极的电化学阻抗谱Bode图，溶液电阻可以忽略的电化学极化电极的电化学阻抗谱Bode图和溶液电阻不能忽略的电化学极化电极的电化学阻抗谱Bode图的联系与区别？答案见课本219-224页。2、解析Tafel直线外推法。答案见课本107-108页。1、图为控制电流阶跃极化条件下的平板电极表面液层中反应物A、生成物B浓度发展，图中所标数值为t/τ的值。分析曲线代表的意义及x=0处的含义。P1292、如图2，分析电极在阶跃电流下的电势时间曲线中AB、BC、CD段所代表的含义。AB：欧