冶金电化学习题
绪论
1:什么是电化学和冶金电化学?
2:冶金电化学的主要任务和研究方法是什么?
3:电化学研究的对象和内容各是什么?
4:工业电解生产的目的?
第一章:电化学热力学
1:为什么不能测出电极的绝对电位?我们通常所用的电极电位是如何测试的?
答:以锌电极为例,为了测量锌与溶液的内电位,就需把锌电极接入一个测量回路中。这样将会产生一个新的电极体系。在电位差计上得到的测量值E将包括三项内电位差,即:
E=(φZn-φCu)+(φS-φZn)+(φCu-φZn)=ΔZnφS+ΔSφCu+ΔCuφZn
这样本欲测量电极电位ΔZnφS的绝对值,但测量出来的结果却是三个相间电位的代数和。其中每项都因同样原因无法直接测量出来。
我们通常是以标准氢电极,待测电极为阳极,由于没标准氢电极的电极电位为0,同时采用盐桥消除液接电势等,由测出的电动势得出待测电极的电极电位。(即对消法)
2:说明Fe-H2O体系电位-pH图中各区域可能发生的电极反应。
答:(看图说话)
3:通过查询标准电位序解释下图中的钢管为何会得到防作为阴极,腐蚀保护?
(比较平衡电势高低)
4:说明平衡电位与稳定电位的区别。
答:平衡电位又称为可逆电极电位,它是在电极处于可逆状态相对于一定的电极反应而测出的电极电位;稳定的不可逆电极电位叫做稳定电位,即稳定电位是相对于不可逆电极的,建立稳定电位的条件是在两相界面上电荷转移必须平衡,而物质的转移并不平衡。
5:如何判断可逆电极和不可逆电极。
答:可逆电极就是在平衡条件下进行的,电荷交换与物质交换都处于平衡的电极;不可逆电极是实际的不可逆的电极过程中,构成电极体系的电极不能满足可逆电极条件的电极。
如何判断给定电极是可逆还是不可逆:
首先可根据电极的组成做出初步判断,分析物质、电荷的平衡性;为了进行准确的判断,还应该进一步实验证实,即若实验测定的电极电位与活度的关系曲线符合Nernst方程式计算出的理论曲线,即为可逆电极;若测量值与理论计算值偏差很大,超出实验误差范围,就是不可逆电极。
6:影响电极电位的因素有哪些?
答:1)、电极的本性。组成电极的物质不同,得失电子能力不同,因而形成的电极电位不同;2)、电极的表面状态;3)、金属的机械变形和内应力(影响不大);4)、溶液的PH值对电极电位由明显影响;5)、溶液中的氧化剂;6)、溶液中的络合剂。影响金属离子存在的形态而影响电极电位;7)、溶剂。电极在不同溶剂中的电极电位的数值不同。
7:求25℃时氯化银电极Ag |AgCl(S),KCl(0.5mol/L)的平衡电位。已知:对于 ,;氯化银的溶度积。
解:(计电池Ag与AgCl的电池即可解出该电极的平衡电位。)
8:已知,,求25℃时,电池Zn |Zn2+(a1=0.1) ||Cu2+ (a2=0.01) |Cu的电动势和反应平衡常数。
答:(电池电动势求解,直接用能斯特方程和K的表达式)
9:原电池电动势有哪几部分组成?(这道题相当扯淡)
答:在电池中没有电流通过时,原电池两个终端相之间的电势差叫做该电池的电动势。通
常用原电池电动势这一参数来衡量一个原电池做电功的能力。阴阳两电极的电极电位、界接电势、电极与导线之间的电势差。
第二章:电极-溶液界面的结构与性质
1:什么是理想极化电极?为什么要用理想极化电极研究电极/溶液界面?
答:电极/溶液界面上,全部流向界面的电荷均用于改变界面构造而不发生电化学反应。这时为了形成一定的界面结构只需耗用有限的电量,即只会在外电路中引起瞬间电流(与电容器的充电过程相似)。在这种界面上,外界输入的电量全部被用来改变界面构造,将电极极化到不同的电位,这种电极称为理想极化电极(理想极化电极是不可逆电极)。研究界面结构一般采用界面行为较简单的电极作为研究对象。而在理想化电极中当外电路输入的电量全部用于储存在电极的双电层中,而不会引起电极反应时,电极电位迅速变化,阻止外电路电荷的进一步流入,外电路中的电流只能维持很短的时间,即电极上只有瞬间充电电流,很快电流为零,即电极体系的等效电路相当于一个电容,所以它特别适合用于界面研究。(太笼统,不好归纳)