第一章 第一类导体:凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而导电的物体,即载流子为自由电子(或空穴)的导体,叫做电子导体,也称第一类导体。 第二类导体:凡是依靠物体内的离子运动而导电的导体叫做离子导体,也称第二类导体。 三个电化学体系(由两类不同导体组成的,是一种在电荷转移时不可避免地伴随有物质变化的体系): ①原电池:通过氧化还原反应而产生电流的装置称为原电池,也可以说是将化学能转变成电能的装置。 ②电解池:将电能转化为化学能的电化学体系叫电解电池或电解池。 ③腐蚀电池:只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功的短路原电池。 阳极:发生氧化反应的电极 原电池(-)电解池(+) 阴极:发生还原反应的电极 原电池(+)电解池(-) 电化学的研究对象:两类导体(电子导体,如金属或半导体,以及离子导体,如电解质溶液)形成的接界面上所发生的带电及电子转移变化 电化学反应:电化学反应是一种氧化还原反应,但与一般的氧化还原反应不同(是在这两种导体的相界面上发生的) 电极反应:在电极上发生的失去或获得电子的电化学反应 电解质溶液导电性与什么有关:离子浓度、离子所带的电荷数、电解质强弱、溶液的温度、电解质的类型 离子运动的影响因素:离子本性,溶剂性质,电解液的浓度,温度 离子独立移动定律:在无限稀释溶液中,每种离子独立移动,不受其它离子影响,电解质的无限稀释摩尔电导率可认为是两种离子无限稀释摩尔电导率之和 极限当量电导:无限稀释溶液的电导率 离子淌度:单位场强下离子迁移的速率 1、第一类导体和第二类导体有什么区别? ①载流子不同(第一类导体的载流子是物体内部自由电子或者空穴。第二类导体的载流子是正负离子。) ②电导率不同(第一类导体的电阻率很小,电导率很大。第二类导体的电阻率很大,电导率很小。) ③特征不同(第一类导体在导电过程中不引起化学反应,也没有显著的物质转移。第二类导体在通电过程中伴随有化学变化,有物质的转移。) ④应用不同(第一类导体主要应用于电线、变压器等电行业中。第二类导体主要应用于电化学工业,如电解提纯、电镀等。) 1、在电化学科学中,什么叫第一类导体?什么叫第二类导体?并且用各举列来说明。 答:凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而导电的物体,即载流子为自由电子的导体,也称为第一类导体。凡是依靠物体的离子运动而导电的导体叫做离子导体,也称为第二类导体。 2、什么是电化学体系? 你能举出两、三个实例加以说明吗(原电池、电解池)? 电化学体系是指由两类不同导体组成的,是一种在电荷转移时不可避免地伴随有物质变化的体系。 实例:①镀锌的电解池,其外电路是由第一类导体组成的,而电解质是由第二类导体组成,在正极上发生氧化反应(Zn 和OH-失去电子的反应),在负极上发生还原反应(Zn2+和H+得电子的反应)。②丹尼尔电池,其外部电路时由第一类导体组成,而溶液是由第二类导体组成,其阳极上发生还原反应,阴极上发生氧化反应。 3、能不能说电化学反应就是氧化还原反应? 为什么? 不能。因为电化学反应是发生在电化学体系中的,并伴随有电荷的转移的化学反应。而氧化还原反应则是指在反应前后元素的化合价具有相应的升降变化的化学反应。 注意:强调电化学体系,电化学反应要在两类导体组成的体系中发生反应。而氧化还原反应则没有导体类型的限制。 4、影响电解质溶液导电性的因素有哪些? 为什么? ①电解质溶液的几何因素。对单位体积溶液,电解质溶液的导电性与离子在电场作用下迁移的路程和通过的溶液截面积有关,这同单位体积金属导体受其长度和横截面积的影响类似。 ②离子运动速度。离子运动速度越大,传递电量就越快,导电能力就越强。离子运动速度又受到离子本性、溶液总浓度、温度、溶剂粘度等的影响。 ③离子浓度。离子浓度越大,则单位体积内传递的电量就越大,导电能力越强。但如果离子浓度过大,离子间距离减少,其相互作用就加强,致使离子运动的阻力增大,这反而能降低电解质的导电性能。 ④溶剂性质。影响离子的电离、水化半径、粘度等。 ①离子浓度,相同条件下离子浓度大的导电能力强.②离子所带的电荷数,离子电荷越高,导电能力越强.③电解质强弱,相同条件下,强电解质溶液的导电性大于弱电解质溶液的导电性.④溶液的温度,温度越高,导电能力越强.⑤电解质的类型,相同条件下,电解质的类型不同,导电能力也不同. 第二章 相间电位:两相接触时,在两相界面层中存在的电位差。 电极体系:相互接触的两个导体中,一个是电子导体相,一个是离子导体相,且相界面上有电荷转移,该体系叫电极体系,有时简称电极 电极电位:电极体系中,两类导体相界面所形成的相间电位,即电极材料和离子导体的内电位差 参比电极:测量各种电极电势时作为参照比较的电极。 绝对电位;金属(电子导电相)和溶液(离子导电相)之间的内电位差,是无法准确测量的 相对电位:将参比电极与被测电极组成一个原电池回路,所测出的电池端电压E(称为原电池电动势)叫做该被测电极的相对电位,习惯上直接称作电极电位。 金属接触电位:相互接触的两个金属相之间的外电位差 液体接界电位:互相接触的两个组成不同或浓度不同的电解质溶液相之间存在的相间电位叫液体接界电位(液界电位),也叫扩散电位 形成液界电位的原因:溶质在溶液中扩散的不均匀性 盐桥:为了减小液接电位,转移离子而在两种溶液之间连接的高浓度电解质溶液 电化学体系的三大类型:①原电池②电解池③腐蚀电池 可逆电极:指在电解质中可以完全通过电化学反应逆转其电势的电极,即正向施加电位与反向施加电位时,电极电势变化相等、方向相反。 可逆电极的必备条件: ①电极反应必须是可逆反应;②电极上发生的化学变化速度不能受到扩散或者传质的限制;③电极与溶液之间的电子传递速率要快于电解质离子的传输速率。 能斯特电极电位公式: 可逆电极类型:①金属电极②非金属电极③参比电极 影响电极电位的因素:电极的本性、金属表面的状态、金属的机械变形和内应力、溶液的PH值、溶液中氧化剂的存在、溶液中络合剂存在、溶剂的影响 一个电化学体系中通常包括哪些相间电位? 它们有哪些共性和区别? 电位类型 定义 两相 产生原因 金属接触电位 相互接触的两个金属相之间的外电位差 金相-金属相 当两种金属相互接触时,由于电子逸出功不等,相互逸入的电子数目将不相等,因此,在界面层形成双电层结构 电极电位 电极体系中,两类导体界面所形成的相间电位,即电极材料和离子导体(溶液)的内电位差 电极材料-离子导体(溶液) 电极电位形成主要决定于界面层中离子双电层的形成 液体接界电位 互相接触的两个组成不同或浓度不同的电解质溶液相之间存在的相间电位叫液体接界电位(液界电位),也叫扩散电位。 电解质溶液相A-电解质溶液相B(A与B组成不同或浓度不同) 两种不同的电解液相接触时在界面两侧产生的电势差。在液体接界区域,离子会向浓度较低的对面一侧扩散,溶液中各种正负离子的扩散系数不同,扩散速率也不同,使界面两侧产生电势差 为什么不能测出电极的绝对电位? 我们平常所用的电极电位值是如何得到的? 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 。 试比较电化学反应和非电化学的氧化还原反应之间的区别。 电化学反应:不接触、不同地点、定向运动、电极电势、电能、可控制; 非电化学的氧化还原反应:碰撞接触、同一地点、混乱运动、内能及活化能的比值、热效应。 (原电池类的氧化还原反应是自发的,氧化和还原分别在不同的极上发生,得失的电子通过外电路传递;电解池的氧化还原反应,是在外电源的强制下进行的,多不是自发的;非电化学的氧化还原反应,需要氧化剂与还原剂接触,直接发生电子转移) 试比较原电池、电解池、腐蚀电池之间的同异。 电解池和原电池是具有类似结构的电化学体系。都是在阴极上发生吸收电子的还原反应,在阳极上发生失去电子的氧化反应。但是它们进行反应的方向是不同的,在原电池中,体系自由能变化△G<0,反应是自发进行的,化学反应的结果是产生可以对外做功的电能。电解池中,自由能变化△G>0,电池反应是被动的,需要从外界输入能量促使化学反应的发生。所以,从能量转化的方向看电解池和原电池进行的是互逆的过程。从反映实质上看,原电池阴极是正极,阳极是负极,与电解池相反。 腐蚀电池区别于原电池的特征在于:①电池反应所释放的化学能都是以热能形式逸散掉而不能加以利用,故腐蚀电池是耗费能量的。②电池反应促使物质变化的结果不是生成有价值的产物,而是体系本身的毁坏。 第三章 界面电场:由电极/溶液相间存在的双电层所引起的 理想极化电极:电极电位可以到达任意值的电极 电毛细现象:对于电极体系来说,界面张力不仅与界面层的物质组成有关,而且与电极电位有关。这种界面张力随电极电位变化的现象叫做电毛细现象。 电毛细曲线:界面张力与电极电位的关系曲线叫做电毛细曲线。 零电荷电位:电极表面剩余电荷为零时的电极电位 。 有机分子吸附的特点:①吸附是物理或化学的过程②吸附发生在特定电位范围内:吸附主要在零电荷电位附近的一定电位范围内发生。当表面活性有机分子的浓度越高时,发生吸附的电位范围越宽,界面张力下降得越多。③吸附效果受浓度影响:随着浓度的上升,微分电容下降,两侧出现电容峰值。 理想极化电极和不极化电极有什么区别,它们在电化学中有什么重要用途? 理想极化电极是电极电势可以到达任意值的电极。理想不极化电极是电极电位只能维持平衡电势的电位。二者是一种理论近似,实际上却会有所偏差,但有近似符合的实际电极。 理想极化电极可以用于界面结构和性质的研究。不极化电极可以作为参比电极,用于研究电化学反应的性质和规律。 什么是电毛细现象,为什么电毛细现象是具有极大值的抛物线形状? 电⽑细现象是指界面张⼒随电极电位变化的现象。溶液界面存在双电层,剩余电荷无论是带正电荷还是带负电荷,由于同性电荷之间的排斥作用,都⼒图使界面扩⼤,与界面张⼒⼒图使界面缩⼩的作用恰好相反。因此带电界面的张⼒⽐不带电时⼩,且电极表面电荷密度越⼤,界面张⼒越⼩。而电极表面剩余电荷密度的⼤⼩与电极电位密切相关,因此电⽑细曲线是具有极⼤值的抛物线形状。 标准氢电极的表面剩余电荷是否为零?用什么方法能确定其表面带电状况? 不⼀定,标准氢电极电位为0指的是氢标电位,是⼈为规定的,电极表面剩余电荷密度为0时的电位指的是零电荷电位,其数值并不⼀定为0;因为形成相间电位差的原因除了离子双电层外,还有吸附双电层/偶极子双电层/金属表面电位。可通过零电荷电位判断电极表面带电状况,测定氢标电极的零电荷电位,若⼩于0则电极带正电,反之带负电。 第四章 电极过程:发生在电极/溶液界面上的电极反应、化学转化和电极附近液层中的传质作用等一系列变化的总和统称为电极过程。 电极过程动力学:电极过程动力学组成部分研究电极反应进程甲电极界面及其近旁所发生的各种过程的动力学行为。包括电化学反应器即各类电池中的电极过程,也包括并非在电化学反应器中进行的一些过程。 电极的极化:在可逆电池的情况下,整个电池处于电化学平衡状态,两个电极也分别处于平衡状态,电极电位是由能斯特方程决定的,是平衡的电极电位。此时,通过电极的电流为零,即电极反应的速率为零。若要使一个不为零的电流通过电极,电极电位必须偏离平衡电极电位的值,这个现象就称为电极的极化现象。 阳极极化:在电流通过电极与电解液界面时,电极电位将偏离平衡电极电位,当电位向负向偏离时,称之为阴极极化,向正向偏离时,称之为阳极极化。 阴极极化:指原电池中的阴极电位,在通过电流之后,向负的方向移动的现象。 平衡电位:在一个可逆电极中,金属成为阳离子进入溶液以及溶液中的金属离子沉积到金属表面的速度相等时,反应达到动态平衡,亦即正逆过程的物质迁移和电荷运送速度都相同,此时该电极上的电位值称为平衡电极电位。 标准电位:当温度为25℃,金属离子的有效浓度为1mol/L(即活度为1)时测得的平衡电位 过电位:在电催化或光电催化反应过程中,达到一定电流密度时所需实际电压超过理论电压的部分 极化电位:电极在通过电流后的电极电位,分阳极极化电位和阴极极化电位。 极化值:有电流通过时的电极电位(极化电位)与静止电位的差值 极化作用:离子使异号离子极化而变形的作用 去极化作用:指将膜极化状态变小的变化 趋势 或者静息电位向膜内负值减小的方向变化。 测量极化曲线的方法: ①【恒电位法】 静态法:将电极电位恒定在某一数值,测定相应的稳定电流,如此注意测试各电极电势下的稳定电流值以获得完整的极化曲线;(注意每次电势恒定的时间保持一致) 动态法:控制电极电势以较慢的速度连续的改变,并测定对应电位下的瞬时电流值,以瞬时电流对应的电极电势作图,获得整个的极化曲线。一般电极表面建立稳态的速度越慢,则电位扫描速度也应越慢。为测定稳态极化曲线,人们通常依次减小扫描速度测定若干条极化曲线,当测至极化曲线不再明显变化时即为稳态极化曲线。 ②【恒电流法】 恒电流法就是控制研究电极上的电流密度依次恒定。在不同的数值下,同时测定相应的稳定电极电势值。采用恒电流法测定极化曲线时,由于种种原因,给定电流之后,电极电势往往不能立即达到稳态,不同体系趋向稳定的时间也不相同,因此在实际测量时一般电势接近稳定(1-3 min无大的变化)即可测定。 电极过程的基本历程: 浓差极化:液相传质步骤成为控制步骤时引起的电极极化 电化学极化:由于电化学反应迟缓而控制电极过程所引起的电极极化。 电极过程的特征:①服从一般异化催化反应的动力学规律 ②界面电场对电极过程进行速度有重大影响 ③是一个多步骤、连续进行的复杂过程 什么是电极的极化现象?电极产生极化的原因是什么?试用产生极化的原因解释阴极极化和阳极极化的区别。 有电流通过时电极电位偏离平衡电位的现象叫做电极的极化。 电子运动速度往往是大于电极反应速度的,因而通常是极化作用占主导地位。也就是说,当有电流通过时,阴极上,由于电子流入电极的速度大,造成负电荷的积累,阳极上,由于电子流出电极的速度大,造成正电荷积累。造成阴极更负,阳极更正,都偏离了原来的平衡状态。 极化有哪些类型?为什么可以分成不同的类型? 电化学极化、浓差极化和欧姆极化,因为极化产生的原因不同。 按照控制步骤不同,可分为浓差极化和电化学极化。 试述电极过程的基本历程和特点 ①反应粒子向点击表面附件液层迁移,称为液相传质步骤 ②反应粒子在电极表面或点击表面附近液层中进行的化学反应前的某种转化过程(特点是没电子参加,反应速度和电极电位无关) ③反应粒子在电极/溶液界面上得到或失去电子,生成还原反应或氧化反应的产物 ④反应产物在电极表面或表面附件液层种进行电化学反应的转化过程 ⑤反应产物生成新相,如生成气体、固相沉淀层等,称新相生成步骤 第五章 1、液相传质的三种方式:电迁移、对流、扩散。 2、液相传质的三种方式的相对比较: 传质运动的推动力:电迁传质的推动力是电场。对流传质的推动力:密度差、温度差,重力差或搅拌力。扩散传质的推动力是浓度差,实质是化学位梯度。 所传输的物质粒子:电迁移所传输的是带电粒子。扩散和对流所传输的物质,离子、分子,甚至可能是其他形式的物质微粒。 传质作用的区域:电极表面及其附近的液层可以分为双电层、扩散层和对流层。 3、液相传质的三种方式的相互影响: 当对流与扩散同时存在时,才能实现稳态扩散过程,常把一定强度的对流作用的存在,作为实现稳态扩散过程的必要条件。 电解液中没有大量的局外电解质时,电迁移的作用不能忽略,电迁移将对扩散作用产生影响。 4、理想稳态扩散的动力学规律:菲克第一定律jd=nFD(c_i^0-c_i^s)/l 5、浓差极化、规律及判别方法:液相传质作为电极的控制步骤时,在电极上产生的极化就是浓差极化.故可利用浓差极化动力学公式及极化曲线等特征判断电极过程是否由扩散步骤控制。 规律:反应产物不溶时,∆φ=-RT/nF j/j_d 反应产物可溶时,φ=φ_(1/2)+RT/nF ln((j_d-j)/j) 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? 电极界面附近的液层通常指扩散层,可同时存在三种传质方式(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,电迁移传质作用可忽略,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。 2.在什么条件下才能实现稳态扩散过程?实际稳态扩散过程的规律与理想稳态扩散过程有什么区别? 当电极反应所消耗的反应粒子数和扩散补充来的反应粒子数相等,就可以达到一种动态平衡状态,即扩散速度与电极反应速度相平衡。这时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,而仅仅是距离的函数;扩散层的厚度不再变化;离子的浓度梯度是一个常数,这就是稳态扩散过程。理想条件下,人为地把扩散区和对流区分开了,因此理想稳态扩散过程中扩散层有确定的厚度;而实际情况下,扩散区与对流区是相互重叠、没有明显界限的,只能根据一定的理论来近似求得扩散层的厚度。二者在扩散层内都是以扩散作用为主。因此二者具有相似的扩散动力学规律,但推导实际情况下的稳态扩散动力学公式需要借用理想稳态扩散的动力学公式。 3.旋转圆盘电极和旋转圆环圆盘电极有什么优点? 它们在电化学测量中有什么重要用途? 电极表面各处的电流密度分布均匀。这克服了平面电极表面受对流作用影响不均匀的缺点。它们可以测量并分析极化曲线,研究反应中间产物的组成及其电极过程动力学规律。 4.什么是半波电位?它在电化学应用中有什么意义? 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。 5.对于一个稳态电极过程,如何判断它是否受扩散步骤控制? 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受温度变化的影响较小,即jd的温度系数较小。2、浓差极化的动力学公式 P171。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。4、扩散电流密度与电极表面的真实表面积无关,而与电极表面的表观面积有关 第六章 1、电极电位对反应活化能的影响 ΔG ⃑=Δ(G^0 ) ⃑+αnFφ ΔG ⃑=Δ(G^0 ) ⃑-βnFφ 2、电子转移步骤的动力学参数 通常认为传递系数、交换电流密度和电极反应速度常数为基本的动力学参数,书中主要介绍:交换电流密度j0,电极反应速度常数K。 3、塔菲尔公式及参数的影响因素 塔菲尔公式η=a+blogj,常数ab与电极材料、电极表面状态、溶液组成以及实验温度等密切相关, 4、巴特勒-伏尔摩方程, 5、高过电位下的电化学极化规律 塔菲尔 (Tafel)关系式η=a+blogj 人们从实验中总结出的电化学极化规律是什么? 电化学极化值的大小受哪些因素的影响? 塔菲尔公式 η=a+blogj。极化值的大小和电极材料的性质、电极表面状态、溶夜组成及温度等因素有关 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 传递系数、交换电流密度和电极反应速度常数通常被认为是基本的动力学参数。传递系数 a和β的物理意义是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。交换电流密度表示平衡电位下氧化反应和还原反应的绝对速度也可以说是平衡状态下,氧化态粒子和还原态粒子在电极/溶液界面的交换速度。电极反应速度常数是交换电流密度的一个特例,是电极电位为标准电极电位和反应粒子浓度位单位浓度下的交换电流密度。 平衡电位和交换电流密度都是描述电极反应平衡状态的特征参数,为什么交换电流密度能说明电极反应的动力学特征? 对处于平衡态的电极反应来说,它既具有一定的热力学性质,又有一定的动力学特性。这两种性质分别通过平衡电位和交换电流密度来描述,二者之间并无必然的联系。交换电流密度表示平衡电位下氧化反应和还原反应的绝对速度,故交换电流密度本身就表征了电极反应在平衡状态下的动力学特性。 为什么要引入电极反应速度常数的概念?它与交换电流密度之间有什么联系和区别? 交换电流密度的数值随反应物质的浓度改变而改变,所以应用交换电流密度描述电极体系的动力学性质时,必须注明各反应物的浓度,很不方便。为此,引入与反应物质浓度无关的电极反应速度常数。电极反应速度常数是交换电流密度的一个特例,是指定条件一一电极电位为标准电极电位和反应粒子浓度为单位浓度一一下的交换电流密度。 第七章 1、电催化是使电极、电解质界面上的电荷转移加速反应的一种催化作用。 2、典型的氢析出反应过程,液相传质步骤、电化学反应步骤、随后转化步骤(符合脱附、电化学脱附)、新相生成步骤 碱性条件下HER的步骤如下:H2O + e-→ OH- + Hads (Volmer) Hads + H2O + e- → OH- +H2 (Heyrovsky) or 2Hads → H2 (Tafel) 酸性条件下HER的步骤如下:H++e- + * → Hads (Volmer) Hads + H+ + e- → H2 (Heyrovsky) or 2Hads → H2 (Tafel) (18) 3、电催化剂的选择,高催化活性。良好电催化选择性、良好导电性、寿命长、易制备,成本低 4、电催化剂催化活性影响因素,电极特性、几何因素、表面状态 5、电催化性能评价方法,循环伏安法、旋转圆盘电极伏安法、稳态极化曲线 6、影响析氢过电位的各种因素,金属材料本性、金属表面状态、溶液组成 7、析氢反应过程的机理,迟缓放电机理(认为电化学反应步骤是控制步骤)、电化学脱附机理(认为吸附氢原子的脱附步骤是控制步骤) 研究氢电极过程和氧电极过程有什么实际意义? 在电化学研究和电化学测试中,标准氢电极的电极电位是公认的电极电位基准;氯碱工业、燃料电池、电镀、电解、金属腐蚀等过程都与氢电极和氧电极的反应过程有密切的关系,有些会带来危害,有些会带来好处。因此,为了合理地利用氢电极和氧电极过程为人类服务,有必要对氢电极过程和氧电极过程进行深入的研究。 析氢过程的反应机理有哪几种理论? 试推导出它们的动力学公式,并说明它们各自适用范围 迟缓放电机理、迟缓复合机理、电化学脱附机理。迟缓放电机理的理论推导是在汞电极上进行的,所得结论对汞电极上的析氢反应完全适用。该机理也同样适用于吸附氢原子表面覆盖度很小的Pb、cd,Zn 和TI等高过电位金属。迟缓复合机理和电化学脱附机理只适用于对氢原子有较强吸附能力的低过电位金属和中过电位金属。 举出实验依据说明在汞电极上,析氢过程是符合迟缓放电机理的 用迟缓放电机理可以解释在汞上的析氢过电位与 pH 值之间的关系(实验曲线在 pH=7 附近发生转折,当 pH<7 时,pH 值升高,析氢过电位升高;而当pH>7 时,pH 值升高,析氢过电位降低)。迟缓放电机理还可以解释,在稀浓度的纯酸溶液中,析氧过电位不随H+离子浓度的变化而变化;在浓度较高的纯酸溶液中,析氧过电位随H+离子浓度的升高而降低。 氢的阳极氧化过程有什么特点? 一般认为,氢在浸于溶液中的光滑电极上进行氧化反应的历程,应包括以下几个单元步骤1、分子氢溶解于溶液中并向电极表面进行扩散。2溶解的氢分子在电极表面上离解吸附,形成吸附氢原子。3吸附氢原子发生电化学氧化。 第八章 1、金属的阳极过程:金属作为反应物发生氧化反应的电极过程简称为金属的阳极过程 2、金属的钝化:金属钝化是金属表面状态变化所引起的金属电化学行为使它具有贵金属的某些特征(低的腐蚀速率、正的电极电势)的过程。 3、金属钝化的原因:成相膜理论、吸附理论 4、成相膜理论:成相膜理论认为,当金属溶解时,处在钝化条件下,在表面生成紧密的、复盖性良好的固态物质,这种物质形成独立的相,称为钝化膜或称成相膜,此膜将金属表面和溶液机械地隔离开,使金属的溶解速度大大降低,而呈钝态 5、吸附理论:吸附理论认为金属的钝化是由于在金属表面形成氧或含氧粒子的吸附层而引起的,这以吸附层至多只有单分子层厚,它可以是 02-或OH-,较多的人则认为是氧原子,即由于氧的吸附使金属表面的反应能力降低而发生钟化现象。 6、钝化金属的活化:钝化了的金属转为活化态,需要削弱或减弱钝化因素,还需采取活化措施 金属的阳极过程有什么特点? 金属作为反应物发生氧化反应的电极过程称为金属的阳极过程,包括阳极活性溶解和钝化两种状态。大多数金属阳极在活性溶解时的交换电流是比较大的,所以阳极极化一般不大。阳极反应传递系数β往往比较大,即电极电位的变化对阳极反应速度的加速作用比阴极过程要显著,故阳极极化度一般比阴极极化要小。在一定条件下,金属阳极会发生钝化,此时阳极过程不符合电极过程的一般规律。 什么是金属的钝化?可以通过哪些途径使金属发生钝化? 在一定的条件下,金属阳极会失去电化学活性,阳极溶解速度变得非常小,这一现象称为金属的钝化。两种途径使金属发生钝化,1借助外电源进行阳极极化使金属发生钝化,称为阳极钝化;2在没有外加极化的情况下,由于介质中存在氧化剂(去极化剂),氧化剂的还原引起了金属钝化,称为化学钝化或自钝化。 简要叙述金属钝化机理的成相膜理论和吸附理论的基本观点与主要实验依据 成相膜理论认为当金属溶解时,可以生成致密的、与基体金属结合牢固的固态产物,这些产物形成独立的相,称为钟化膜或成相膜。成相膜理论最直接的实验依据是在某些钝化了的金属表面上可以观察到成相膜的存在,并可以测定膜的厚度与组成。 吸附理论认为金属的钝化是由于在金属表面形成氧或含氧粒子的吸附层而引起的,这以吸附层至多只有单分子层厚,它可以是 02-或OH-,较多的人则认为是氧原子,即由于氧的吸附使金属表面的反应能力降低而发生钟化现象。吸附理论的主要实验依据之一是根据电量测量的结果。 影响金属阳极过程的主要因素有哪些? 金属本性的影响、溶液组成的影响(络合剂活化剂、氧化剂、有机表面活性物质、溶液 pH阳极电流密度)。 将以上内容逐一作出详细的解释和讲解,融合具体题目,不可跳过或合并,以帮助达到记忆和完成广东工业大学电化学原理考试的要求,视频时长不得太短

视频信息