电化学原理思考题答案

答：电极电位是两类导体界面所形成的相间电位，相间电位中的内电位是无法直接测量的，故无法直接测出电极的绝对电位，我们平常所用的电极电位都是相对电极电位。

不对，虽然有电位差，但是没有电流通过，所以不能转化为电能。

17、描述腐蚀原电池的特点所在。

①阴、阳极区肉眼可分或不可分，或交替发生； ②体系不稳定 稳定， 腐蚀过程是自发反应；

③只要介质中存在氧化剂 (去极化剂)，能获得电子使金属氧化，腐蚀就可发生； ④腐蚀的二次产物对腐蚀影响很大；

⑤电化学腐蚀离不开金属/电解质界面电迁移，电子由低电位金属或地区传荷到电位高的金属或地区，再转移给氧化剂；

⑥腐蚀电池包括阴极、阳极、电解质溶液和电路四部分，缺一不可； ⑦阴极、阳极反应相对独立，但又必须耦合，形成腐蚀电池；

⑧ia=ic ， 无净电荷积累；

⑨腐蚀电池不对外作功，只导致金属腐蚀破坏的短路原电池。原电池和电解

池

1．原电池和电解池的比较： 装置 实例 原理 形成条件 使氧化还原反应中电子作定向移动，从而形成电流。这种把化学能转变为电能的装置叫做原电池。 ①电极：两种不同的导体相连； ②电解质溶液：能与电极反应。 使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解。这种把电能转变为化学能的装置叫做电解池。 ①电源； ②电极（惰性或非惰性）； ③电解质（水溶液或熔化态）。 非自发的氧化还原反应 由外电源决定： 阳极：连电源的正极； 阴极：连电源的负极； 阴极：Cu2+ +2e- = Cu （还原反应） 阳极：2Cl--2e-=Cl2↑ （氧化反应） 电源负极→阴极；阳极→电源正极 电源正极→阳极；阴极→电源负极 电能→化学能 ①电解食盐水（氯碱工业）；②电镀（镀铜）；③电冶（冶炼Na、Mg、Al）；④精炼（精铜）。 电化腐蚀 不纯金属，表面潮湿 因原电池反应而腐蚀 有电流产生 电化腐蚀＞化学腐蚀 使金属腐蚀 吸氧腐蚀 水膜酸性很弱或呈中性 O2 + 4e- + 2H2O == 4OH- Fe －2e-==Fe2+ 是主要的腐蚀类型，具有广泛性 电解 受直流电作用 电离 受热或水分子作用 使较活泼的金属腐蚀 析氢腐蚀 水膜酸性较强 2H+ + 2e-==H2↑ Fe －2e-==Fe2+ 发生在某些局部区域内 电镀 受直流电作用 用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金 原电池 电解池 反应类型 自发的氧化还原反应 由电极本身性质决定： 电极名称 正极：材料性质较不活泼的电极； 负极：材料性质较活泼的电极。 负极：Zn-2e-=Zn2+ （氧化反应） 电极反应 正极：2H++2e-=H2↑（还原反应） 电子流向 负极→正极 电流方向 正极→负极 能量转化 化学能→电能 应用 ①抗金属的电化腐蚀； ②实用电池。 化学腐蚀 金属直接和强氧化剂接触 氧化还原反应，不形成原电池。 无电流产生 2．化学腐蚀和电化腐蚀的区别 一般条件 反应过程 有无电流 反应速率 结果 电化腐蚀类型 条件 正极反应 负极反应 腐蚀作用 条件 实质 4．电解、电离和电镀的区别 3．吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别 阴阳离子定向移动，在阴阳离子自由移动，无明两极发生氧化还原反应 显的化学变化 实例 关系 CuCl2 ==== Cu＋Cl2 电解CuCl2==Cu+2Clˉ 2+阳极 Cu －2e- = Cu2+ 阴极 Cu2++2e- = Cu 先电离后电解，电镀是电解的应用 电镀铜 镀层金属作阳极，镀件作阴极，电镀液必须含有镀层金属的离子 阳极 Cu －2e- = Cu2+ 阴极 Cu2++2e- = Cu 电镀液的浓度不变 精炼铜 粗铜金属作阳极，精铜作阴极，CuSO4溶液作电解液 阳极：Zn - 2e- = Zn2+ Cu - 2e- = Cu2+ 等 阴极：Cu2+ + 2e- = Cu 溶液中溶质浓度减小 总反应方程式 （条件：电解） CuCl2= Cu +Cl2↑ 2HCl=H2↑+Cl2↑ 2H2O=2H2↑+O2↑ 2H2O=2H2↑+O2↑ 2H2O=2H2↑+O2↑ 2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOH 5．电镀铜、精炼铜比较 形成条件 电极反应 溶液变化 6．电解方程式的实例（用惰性电极电解）： 电解质溶液 CuCl2 HCl Na2SO4 H2SO4 NaOH NaCl CuSO4 阳极反应式 2Cl--2e-=Cl2↑ 2Cl--2e-=Cl2↑ 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 2Cl--2e-=Cl2↑ 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 阴极反应式 Cu2+ +2e-= Cu 2H++2e-=H2↑ 2H++2e-=H2↑ 2H++2e-=H2↑ 2H++2e-=H2↑ 2H++2e-=H2↑ Cu2+ +2e-= Cu 溶液酸碱性变化 —— 酸性减弱 不变 消耗水，酸性增强 消耗水，碱性增强 H+放电，碱性增强 2CuSO4+2H2O=2Cu+ O2↑OHˉ 放电,酸性增强 +2H2SO4 除电子转移步骤之外，其他电极过程的单元步骤能否用电流密度来表示它们的速度？为什么？因为J=zFvr对于我们所讨论的某一反应来说，zF为常数，故J与vr成正比。这就是说，在电化学中总是习惯于用电流密度来表示反应速度。由于在稳态下接续进行的各步骤速度都一样，所以在讨论液相传质等步骤时，也可用电流密度来表示它们的反应速度。因此，在电化学中实际上已经将电流密度变成反应速度的同义语了。

己知电极反应在25℃时的反应速度为0.1 A/cm2。根据各单元步骤活化能计算出电子转移步骤速度为1.04 X 10-2mol/m2s，扩散步骤速度为0.1 mol/m2s。试判断该温度下的控制步骤。若这一控制步骤的活化能降低了12kJ/mol，会不会出现新的控制步骤?[

解〕因为电极反应速度可用电流密度表示，即J=nFv，所以对电子转移步骤，其反应速度可表示为j电子=nFv电子。已知n=1，故 j电子=1x96500 x 1. 04 x 10-2≈0.1A/cm2同理J扩散=nFv扩散

=1x96500x0.1=0.965A/cm2已知整个电极反应速度为0. 1 A/cm2,所以可判断速度控制步骤是电子转移步骤。若电子转移步骤活化能降低12 kJ/mol，则根据 v=K c exp(-W/RT)

式中,W为活化能,c为反应物浓度。设原来速度为v1。活化能降低后的速度为 v2 ,则v1=K c exp(-W1/RT) V2=K c exp(-W2/RT)=V1 exp(△W/RT)=1.04x10-2 exp(12x103/8.31x298)=1.32 mol/m2s 可见J'电子>>J扩散，速度控制步骤将发生变化。

4、电化学反应的基本动力学参数有哪些？说明它们的物理意义？

通常认为传递系数(α和β)、交换电流密度( j0 )和电极反应速度常数(K)为基本的动力学参数。①传递系数(α和β) 即表示电极电位对还原反应活化能和氧化反应活化能影响的程度，又称为对称系数；②交换电流密度( j0 ) 交换电流密度就是在平衡电位下,正逆两个方向粒子交换的速度.简称交换电流；③电极反应速度常

数(K)可定义为电极电位为标准电极电位和反应粒子浓度为单位浓度时电极反应的进行速度。