
冶金電化學習題
緒論
1:什么是電化學和冶金電化學?
2:冶金電化學的主要任務和研究方法是什么?
3:電化學研究的對象和內容各是什么?
4:工業電解生產的目的?
第一章:電化學熱力學
1:為什么不能測出電極的絕對電位?我們通常所用的電極電位是如何測試的?
答:以鋅電極為例,為了測量鋅與溶液的內電位,就需把鋅電極接入一個測量回路中。這樣將會產生一個新的電極體系。在電位差計上得到的測量值E將包括三項內電位差,即:
E=(φZn-φCu)+(φS-φZn)+(φCu-φZn)=ΔZnφS+ΔSφCu+ΔCuφZn
這樣本欲測量電極電位ΔZnφS的絕對值,但測量出來的結果卻是三個相間電位的代數和。其中每項都因同樣原因無法直接測量出來。
我們通常是以標準氫電極,待測電極為陽極,由于沒標準氫電極的電極電位為0,同時采用鹽橋消除液接電勢等,由測出的電動勢得出待測電極的電極電位。(即對消法)
2:說明Fe-H2O體系電位-pH圖中各區域可能發生的電極反應。
答:(看圖說話)
3:通過查詢標準電位序解釋下圖中的鋼管為何會得到防作為陰極,腐蝕保護?
(比較平衡電勢高低)
4:說明平衡電位與穩定電位的區別。
答:平衡電位又稱為可逆電極電位,它是在電極處于可逆狀態相對于一定的電極反應而測出的電極電位;穩定的不可逆電極電位叫做穩定電位,即穩定電位是相對于不可逆電極的,建立穩定電位的條件是在兩相界面上電荷轉移必須平衡,而物質的轉移并不平衡。
5:如何判斷可逆電極和不可逆電極。
答:可逆電極就是在平衡條件下進行的,電荷交換與物質交換都處于平衡的電極;不可逆電極是實際的不可逆的電極過程中,構成電極體系的電極不能滿足可逆電極條件的電極。
如何判斷給定電極是可逆還是不可逆:
首先可根據電極的組成做出初步判斷,分析物質、電荷的平衡性;為了進行準確的判斷,還應該進一步實驗證實,即若實驗測定的電極電位與活度的關系曲線符合Nernst方程式計算出的理論曲線,即為可逆電極;若測量值與理論計算值偏差很大,超出實驗誤差范圍,就是不可逆電極。
6:影響電極電位的因素有哪些?
答:1)、電極的本性。組成電極的物質不同,得失電子能力不同,因而形成的電極電位不同;2)、電極的表面狀態;3)、金屬的機械變形和內應力(影響不大);4)、溶液的PH值對電極電位由明顯影響;5)、溶液中的氧化劑;6)、溶液中的絡合劑。影響金屬離子存在的形態而影響電極電位;7)、溶劑。電極在不同溶劑中的電極電位的數值不同。
7:求25℃時氯化銀電極Ag |AgCl(S),KCl(0.5mol/L)的平衡電位。已知:對于 ,;氯化銀的溶度積。
解:(計電池Ag與AgCl的電池即可解出該電極的平衡電位。)
8:已知,,求25℃時,電池Zn |Zn2+(a1=0.1) ||Cu2+ (a2=0.01) |Cu的電動勢和反應平衡常數。
答:(電池電動勢求解,直接用能斯特方程和K的表達式)
9:原電池電動勢有哪幾部分組成?(這道題相當扯淡)
答:在電池中沒有電流通過時,原電池兩個終端相之間的電勢差叫做該電池的電動勢。通
常用原電池電動勢這一參數來衡量一個原電池做電功的能力。陰陽兩電極的電極電位、界接電勢、電極與導線之間的電勢差。
第二章:電極-溶液界面的結構與性質
1:什么是理想極化電極?為什么要用理想極化電極研究電極/溶液界面?
答:電極/溶液界面上,全部流向界面的電荷均用于改變界面構造而不發生電化學反應。這時為了形成一定的界面結構只需耗用有限的電量,即只會在外電路中引起瞬間電流(與電容器的充電過程相似)。在這種界面上,外界輸入的電量全部被用來改變界面構造,將電極極化到不同的電位,這種電極稱為理想極化電極(理想極化電極是不可逆電極)。研究界面結構一般采用界面行為較簡單的電極作為研究對象。而在理想化電極中當外電路輸入的電量全部用于儲存在電極的雙電層中,而不會引起電極反應時,電極電位迅速變化,阻止外電路電荷的進一步流入,外電路中的電流只能維持很短的時間,即電極上只有瞬間充電電流,很快電流為零,即電極體系的等效電路相當于一個電容,所以它特別適合用于界面研究。(太籠統,不好歸納)