电化学测量习题集.doc
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2015《电化学测量》习题集
第一章知识点
1．稳态极化测量系统主要由那几部分组成？
略
2．线性极化法的基本公式（也叫Stern公式）
3．利用塔菲尔关系测定电极过程动力学参数的前提条件是强极化区和浓差极化可忽略。
4．极化阻力方程式中，极化阻力。
现性极化方程式中，极化阻力或。
5．极化阻力的测量方式：
所有测定反应电阻的方法都可用来测定。
稳态法和暂态法，控制电流法和控制电位法。
6．从波形上可分为直流法、阶跃法、方波法、线性扫描法和交流阻抗法。
7．腐蚀金属电极的动力学方程：
的适应条件是活化极化控制和强极化区或。
8．鲁金毛细管的作用是消除溶液的欧姆电位降,其管口直径通常为0.25~1毫米,要求毛细管管口距电极表面的距离是两倍的直径。
9．一般情况下，电化学测量中，要求恒电位仪对电位的控制精度为毫伏级，频响时间为微妙级，零点漂移为正负0.2毫伏。
10．盐桥的作用是减小液界电位和减少溶液的相互污染（导通回路），在中性水溶液中最常用的盐桥介质是饱和氯化钾溶液与琼脂。
11．恒电位仪的性能要求参比电极的输入阻抗大于109，以便使通过参比电极的电流趋近于零。
12．写出下列有机溶剂的英文简称：
甲醇MeOH，乙腈AN，碳酸丙烯酯PC。
13．下列有机溶剂的英文简称：
DMSO（二甲亚砜），DMF（N，N二甲基甲酰胺），NMP（N甲基吡咯烷酮）。
14．物质传输的类型有：
对流，扩散和电迁移。
15．去除溶液中溶解氧的方法是通氮气、或氩气；真空减压。
16．极化曲线在自腐蚀电位附近真正呈直线的条件是：
。
17．扩散和对流的定量处理方式滴汞电极,旋转圆盘电极,循环伏安法。
18．处理电化学平衡体系的一个最基本、最重要的方程式：
Nernst方程或
19．
无浓差极化
20．纯水的电导率5.49×10-8S.cm-1
21．三电极是指：
工作电极，辅助电极或对电极，参比电极。
22．仪器输出的电信号加到工作电极和对电极上，被研究的物质在工作电极上发生电化学反应。
辅助电极与工作电极连成通路，且发生的反应与工作电极相反，反应的电流通过工作电极和对电极。
23．参比电极用于稳定工作电极的电位并确定电流-电势曲线中的峰电位、半波电位等。
24．交换电流密度（）表示在过电位为0的理论电位下的反应速度。
25．氢过电位小的Pt和Pd上氢气容易产生。
26．氢过电位大的Pb和Hg上氢气不容易产生。
27．利用极化曲线测量系统确定材料的腐蚀速度时，可将极化曲线分为强极化，弱极化，线性极化三段。
28．电位窗口的大小主要由溶剂的分解电位以及所添加的支持电解质的分解电位等决定。
29．Hg电极因为氢过电位非常大，电位窗口几乎移向阴极一侧，由于在阳极一侧Hg容易发生溶解，因此与pH值无关，电位窗口的上限在0.1V（vS.SCE）左右。
30．写出溶剂（C2H5）4NClO4的英文缩写TEAP。
31．写出溶剂（n-Bu）4NClO4的英文缩写TBAP。
32．氢电极和甘汞电极适用在酸性溶液中。
甘汞电极和氯化银电极适用在含有氯离子的溶液中。
33．氧化汞电极适用在碱性溶液中有离子的溶液可用硫酸亚汞电极。
34．饱和甘汞电极缩写为SCE，j0=0.267V。
35．双电层的电位差为分散层电位差和紧密层电位差之和。
36．双电层电容由紧密层电容C紧和分散层电容C分串联而成。
37．通过电极的电流为充电电流和法拉第电流之和。
38．利用零电荷电位可以判断电极表面电荷的正负，而电极表面带正电或带负电对电化学过程有很大的影响。
39．测定强极化区的稳态极化曲线可求得斜率和以及腐蚀电流。
40．极化曲线的测定方法，有恒电流法和恒电位法，有逐点测试法和慢速扫描法。
41．测量前试样在溶液中浸泡的时间以及扫描速度，对测量结果有一定的影响。
42．测定腐蚀速度的电化学暂态方法有控制电流法和控制电位法；
43．Barnett三点法是通过金属/溶液界面的总电流由两部分组成：
一部分是法拉第电流，另一部分是非法拉第电流。
第二章概念
1．极化：
把电流流过电极时电极电位偏离平衡电位的现象称为极化。
2．过电位：
电流通过电极时，电极电位偏离平衡电位的数值称为过电位（或超电势），用η表示。
3．电化当量：
一个电极上得到产物的摩尔数与通过的电量成正比。
电极产物的量=ItM/nF；M/nF是常数，通过单位电量得到产物的质量。
4．暂态的特点：
电化学系统的参量随时间变化很大，电极未达到稳态之前的状态，电流由法拉第电流和非法拉第电流组成。
5．交流阻抗技术：
用小幅度正弦交流信号扰动电解池，并观察系统在稳态时对扰动的跟随情况，同时测量电极的阻抗。
6．非可逆反应：
表示电荷迁移速度慢，k小于,电极上即使有电化学反应物质存在，也难以进行反应。
7．稳态的特点：
当整个电极过程达到稳态时，电极电势、极化电流、电极表面状态及电极表面液层中的浓度分布，均达到稳态而不随时间变化。
8．稳态：
在指定的时间范围内，电化学系统的参量（如电极电势、极化电流、电极表面状态及电极表面液层中的浓度分布等）变化甚微，基本不随时间变化。
9．容量：
一定放电条件下可以从电池获得的能量。
10．半波电位
11．扩散和对流的定量处理方法
12．氢过电位：
产生氢气的实际电位偏离（或超过）热力学理论值的部分。
13．液界电位：
两种不同电解质溶液接触时，它们的界面往往有电位差产生，这种电位差称为液界电位。
14．理想极化电极：
通电时不发生电极反应，全部电量用于改变双电层荷电状态的电极。
15．电毛细曲线：
界面张力随电位变化的曲线。
16．极化曲线：
将电流密度随电位的变化（或反过来）绘成的曲线，它直观地显示了电极反应速度与电极电位的关系。
17．极化度：
在极化曲线上某一电流密度下电位的变化率。
18．扩散层：
电极表面附近存在着浓度梯度的液层。
线性电位极化：
极化电位随时间线性变化，。
19．运算放大器：
是一种用来实现讯号的组合和运算的放大器。
它实质上是一种工作深度负反馈下的直流放大器。
20．恒电位方法：
就是使研究电极的电位恒定（保持在某一定值或按某一规律变化），同时测定相应的电流数值。
21．自腐蚀电位：
是腐蚀体系不受外加极化条件下的稳定电位。
22．可逆（reversible）：
表示电荷迁移速度很快（例如k>10-2cm·s-1），电流的大小由物质传输过程所决定。
23．非可逆（irreversible）：
或者“准可逆”（quasi-reversible）表示电荷迁移速度慢（k<10-4cm.s-1），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。
24．界面阻抗：
双电层电容Cd与Faraday阻抗的并联值。
25．恒电位仪：
是利用运算放大器经过运算，使参比电极与研究电极之间的电位差，严格的等于输入的指示信号电压。
26．氢过电位：
产生氢气的实际电位偏离（或超过）热力学理论值的部分．
27．液界电位：
两种不同电解质溶液接触时，它们的界面往往有电位差产生,这种电位差称为液界电位。
28．惰性电极:
是以铂和金为代表的，在测定电位区域里能稳定地工作的电极．
29．水的稳定区（水的热力学电位窗口）:
电位区域图中的中间区是不产生氧气和氢气的区域，该区域可进行电解液中化合物反应的测定．
30．微分电容曲线：
微分电容随电位变化的曲线。
31．电毛细曲线：
界面张力随电位变化的曲线称。
32.过渡时间:
施加恒电流后到电势发生转换的那段时间.
33.扩散层:
电极表面附近存在着浓度梯度的液层。
34.双电层：
电极和溶液接触后，在电极和溶液的界面会自然形成电量相等符号相反的两个电荷层。
35.Faraday阻抗：
研究电极和辅助电极的交流阻抗。
第三章判断题
A
1．Stern-Geary方程式不能适用于所有极化控制的电化学体系。
√
2．用交流阻抗法测定得的钢铁在电解液中的极化电阻愈大，其腐蚀速率就愈大。
×
3．对于同一电极体系，恒电位法比恒电流法更容易达到稳态。
×
4．为了消除溶液欧姆电位降对电位测量的影响，电位测量仪器应具有很高的输入阻抗。
√
5．不管是稳态极化还是暂态极化下，通过溶液/金属界面的总电流都是由双电层充电电流和电极反应电流组成的。
×
6．实际上产生氢气的还原电位因材料而异。
如铂电极产生氢气的电位非常靠近理论值；汞电极则高于理论值1V以上。
7．氢过电位与交换电流密度的关系：
的值愈大，氢气愈容易产生，过电位越小。
8．交换电流密度（）表示在过电位为0的理论电位下的反应速度。
9．极化曲线上，极化度大，电极反应的阻力大。
10．极化度小，电极反应的阻力小。
11．越大或ks越大电荷转移的速度越大，也即电极反应的可逆程度越大。
12．交换电流密度不但与电极反应的本性决定的量ks、a、b有关，而且与温度、反应物及生成物的浓度有关。
13．旋转环盘电极实验，需要同时控制两个工作电极，一般恒电位仪能可满足测量要求。
发生特性吸附，电毛细曲线中阴离子吸附对左分支影响很大，使Ez向负移；阳离子吸附则改变了曲线的右分支，使向正移。
14．自腐蚀电位既自然电位，静止电位，也叫开路电位。
15．将η对lgi作图可得直线，称为塔费尔直线。
极化曲线的这一区段称为塔费尔区，也叫强极化区。
16．达到稳态所需要的时间取决于电极的时间常数，随电极体系而定。
由可知，达到稳态所需的极化时间。
金属腐蚀速度越大，R越小，则方波频率可选得高一些。
17．腐蚀速度低的体系，频率要低一些。
一般频率在范围内选定。
方波频率选择对腐蚀速度的测量影响很大。
18.一个纯电阻的交流阻抗为纯电阻R，纯电容的阻抗为jWC,纯电感的阻抗为1/jWL。
19.稳态极化、暂态极化下，通过溶液/金属界面的总电流都是由双电层充电电流和电极反应电流组成的。
20.电位测量仪器应具有很高的输入阻抗，是为了消除溶液欧姆电位降对电位测量的影响。
21.对于同一电极体系，恒电流法比恒电位法更容易达到稳态。
22.Stern-Geary方程式适用于所有极化控制的电化学体系。
23.钢铁在电解液中的腐蚀速率就愈大，用交流阻抗法测定得的极化电阻愈大。
24.d2I/dE2=0是极化曲线在自腐蚀电位附近真正呈直线的条件。
25．滴汞电极,旋转圆盘电极,循环伏安法是扩散和对流的定量处理方式。
26.自腐蚀电位是腐蚀体系不受外加极化条件下的稳定电位，既自然电位，平衡电位，也叫开路电位。
27．Nernst方程或适用于处理电化学体系。
28.下式的适用条件是浓差极化体系。
29．三电极是指工作电极，辅助电极或对电极，参比电极。
30．仪器输出的电信号加到工作电极和对电极上,被研究的物质在工作电极上发生电化学反应。
辅助电极与工作电极连成通路,且发生的反应与工作电极相反，反应的电流通过工作电极和参比电极。
31．参比电极用于稳定工作电极的电位并确定电流-电势曲线中的峰电位、半波电位等。
32．氢过电位小的Pt和Pd上氢气不容易产生，
33.氢过电位大的Pb和Hg上氢气容易产生。
34.极化曲线测量前试样在溶液中浸泡的时间以及扫描速度，对测量结果有一定的影响。
35．利用零电荷电位可以判断电极表面电荷的正负，而电极表面带正电或带负电对电化学过程有很大的影响。
36．双电层电容由紧密层电容C紧和分散层电容C分串联而成。
37．通过电极的电流为充电电流和法拉第电流之和。
38．输入阻抗的大小决定了参比电极流过的电流。
39.鲁金毛细管是测量三电极体系开路电位必须的。
×
B判断下列论断的正确性（以符号“√”“×”在论断判定栏中分别表示论断的对或错）并简单说明其原因。
序号
论断
判定
原因
1
Stern-Geary方程式不能适用于所有极化控制的电化学体系。
2
用交流阻抗法测定得的钢铁在电解液中的极化电阻愈大，其腐蚀速率就愈大。
3
对于同一电极体系，恒电位法比恒电流法更容易达到稳态。
4
为了消除溶液欧姆电位降对电位测量的影响，电位测量仪器应具有很高的输入阻抗。
5
不管是稳态极化还是暂态极化下，通过溶液/金属界面的总电流都是由双电层充电电流和电极反应电流组成的。
第四章选择题
一、选择题
1．交流阻抗测量系统一般主要由恒电位仪、计算机、等部分组成。
a.频响分析仪b.x-y记录仪c.电解池d.电极
2．金属腐蚀速度极化曲线的测量系统一般主要由、计算机、电解池等部分组成。
a.恒电位仪b.频响分析仪c.x-y记录仪d.运算放大器
3．可逆（reversible）表示电荷迁移速度，电流的大小由物质传输过程所决定．
a.k>10-2cm·s-1b.k<10-4cm.s-1c.k<10-2cm·s-1
4.非可逆（irreversible）：
表示电荷迁移速度，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。
a.k>10-2cm·s-1b.k<10-4cm.s-1c.k<10-2cm·s-1
5.交流阻抗法是用小幅度扰动电解池,并观察体系在稳态时对扰动的跟随情况,同时测量电极的交流阻抗,进而计算电极的电化学参数。
a.交流信号b.正弦交流信号c.正弦交流信号d.脉冲信号
6．正弦交流电加到一个理想电感上，电流的相位比电压。
a.超前90°b.落后90°c.同相
7.发生特性吸附，电毛细曲线中吸附对左分支影响很大，使Ez向负移。
a.阴离子b.阳离子c.非离子d.两性离子
8.发生特性吸附，电毛细曲线中吸附改变了曲线的右分支，使Ez向正移。
a.阴离子b.阳离子c.非离子d.两性离子
9.将η对lgi作图可得极化曲线，极化曲线的这一区段称为.
a.强极化区b.弱极化区c.线性极化区
10.电化学体系达到稳态所需要的时间取决于电极的时间常数，随电极体系而定。
由可知，达到稳态所需的极化时间。
a.≥5RPCdb.RPCdc.60min
11.恒电位仪的性能要求参比电极的输入阻抗,以便使通过参比电极的电流趋近于零。
a.大于109，b.大于1012，c.小于109，d.小于1012
12.鲁金毛细管的作用是消除溶液欧姆电位降,其管口直径通常为,要求毛细管管口距电极表面的距离是两倍的直径。
a.0.25~1mmb.0.1~0.25mmc.1~2mmd.3mm
13.溶剂MeOH是的英文简称。
a.甲醇b.乙腈c.碳酸丙烯酯d.乙醇
14.有机溶剂DMF是的英文简称。
a.二甲亚砜b.四氢呋喃c.N，N二甲基甲酰胺d.N，N二甲基乙酰胺
15.的物质传输的类型有对流、扩散和电迁移。
a.浓差极化b.活化极化c.混合极化
16.对电解质溶液通与真空减压方法的目的是去除溶液中溶解的氧气。
a.氯气b.氩气c.氧气d.氢气
17．溶剂（C2H5）4NClO4的英文缩写为。
a.TEAPb.TBAPc.THFd.TEAF
18．溶剂（n-Bu）4NClO4的英文缩写为。
a.TEAPb.TBAPc.THFd.TEAF
19．氢电极和甘汞电极适用在中。
甘汞电极和氯化银电极适用在含有氯离子的溶液中。
a.中性溶液b.酸性溶液c.碱性溶液d.硫酸溶液
20.正弦交流电加到一个理想电容器上，电流的相位比电压。
a.超前90°b.落后90°c.同相
21．旋转环-盘电极实验需要同时控制两个工作电极，能满足测量要求。
a.一般恒电位仪b.双恒电位仪c.电化学工作站
22．方波频率选择对腐蚀速度的测量影响很大，腐蚀速度低的体系，频率要一些。
一般频率在0.01~100HZ范围内选定。
a.低b.高c.强中
23．金属腐蚀速度越大，R越小，则方波频率可选得一些。
a.低b.高c.强中
24．电位窗口的大小主要由以及所添加的支持电解质的分解电位等决定．
a.溶剂的分解电位b.研究电极c.辅助电极d.参比电极
25．饱和甘汞电极缩写为SCE，25℃j0=V
a.0.267b.0.244c.0.283
26.对于的极化曲线，也就是电极电势是极化电流的单值函数的情况，采用恒电势方法和恒电流方法得到的结果是一样的。
a.形状简单b.形状复杂c.阳极
27.对于的极化曲线，电极电势不是极化电流的单值函数，即同一电流可能对应多个电势值，此时只能采用恒电势方法测定，倘若采用恒电流方法则得不到完整的极化曲线。
a.形状简单b.形状复杂c.塔菲尔区
28.实际上产生氢气的还原电位因材料而异。
铂电极产生氢气的电位非常靠近理论值；汞电极则高于理论值V以上。
a.1b.0.1c.0.5
29．Hg电极因为氢过电位非常大，电位窗口几乎移向阴极一侧．由于在阳极一侧Hg容易发生溶解与pH值无关，电位窗口的上限在V（vS.SCE）左右。
a.0.1b.1c.0
30．线性极化法的基本公式（也叫Stern公式）：
a.b.C.
31．腐蚀体系要求测量的条件是强极化区和浓差极化可忽略可用测定电极过程动力学参数。
a.现性极化方程式b.极化阻力方程式c.塔菲尔方程式
32．极化阻力表达式Rp=（dE/dI）Ecorr用在中。
a.现性极化方程式b.极化阻力方程式c.塔菲尔方程式
33．极化阻力表达式Rp=ΔE/ΔI用在中。
a.现性极化方程式b.极化阻力方程式c.塔菲尔方程式
34．一般极化曲线测量中，要求恒电位仪对电位的毫伏级的控制精度,正负0.2毫伏的零点漂移，级的频响时间,。
a.微秒b.毫秒c.秒
35．塔菲尔公式的的适应条件是极化控制和强极化区或。
a.活化b.浓差c.混合
36．减小液界电位和减少溶液的相互污染（导通回路）是的作用，饱和氯化钾溶液与琼脂介质最常用在中性水溶液的中。
a.盐桥b.鲁金毛细管c.陶瓷隔膜
37．氧化汞电极适用在溶液中，有SO42-离子的溶液可用硫酸亚汞电极。
a.碱性b.酸性c.中性
38暂态的特点是电化学系统的参量随时间变化，电极未达到稳态之前的状态，电流由法拉第电流和非法拉第电流组成。
a.很大b.甚微c.适当
39稳态是在指定的时间范围内，电化学系统的参量（如电极电势、极化电流、电极表面状态及电极表面液层中的浓度分布等）变化。
a.很大b.甚微c.适当
40．理想极化电极是通电时不发生电极反应，电量用于改变双电层荷电状态的电极。
a.全部b.少量c.部分
第五章简答题
1．水的稳定区（水的热力学电位窗口）
电位区域图中的中间区是不产生氧气和氢气的区域，该区域可进行电解液中化合物反应的测定。
2H+＋2e-→H2E＝-0.059pH
H2O→1/2O2+2H++2e-E=1.23-0.059pH
对以水为溶剂的体系进行研究时的理论电位值的上下限，电位范围因pH值而改变。
2．简述除去电解液中溶解氧的两种方法：
用氮气或氩气等惰性气体往电解液中鼓泡。
电解液在低温下减压排气。
3．如何将非水溶剂中的水完全除去？
蒸馏，或用分子筛、、等吸水后蒸馏。
4．简述固体电极表面状态重现性很差的原因：
1.固体电极的真实表面积不易控制。
2.固体电极表面大多是不均一的。
3.由于吸附污染，极大多数电极表面是“不清洁”的。
4.当电极反应进行时，电极表面及附近溶液中的情况还可能不断发生变化。
5．简述对参比电极的要求：
（1）电极可逆性好，不易极化。
（2）交换电流密度大（）。
（3）电位随时间的漂移小。
（4）电位重现性好。
在稳定后其电位差值应小于1mV。
（5）温度系数小，即电位随温度变化小。
而且当温度回复到原先的温度后，电位应迅速回到原电位植。
（6）制备、使用和维护简单方便。
6．简述电化学测量中使用有机溶剂的优点：
（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－溶剂中都可以稳定存在。
（3）能在比水溶液体系具有更大的电位、pH值（非水溶剂中的pH概念稍有不同）和温度范围内进行反应和测定。
（4）根据溶质溶解后的状态和反应性质的变化，选择相应的溶剂。
7．作为有机溶剂应具有如下条件：
（1）可溶解足够量的支持电解质。
（2）具有足够使支持电解质离解的介电常数（一般希望在10以上）。
（3）常温下为液体，并且其蒸气压不大。
（4）粘性不能太大。
（5）毒性小。
（6）可以测定的电位范围（电位窗口）大。
（7）溶剂容易精制，特别是已有确定的除水方法。
（8）价格便宜，容易买到。
8．恒电势方法和恒电流方法的选择：
对于形状简单的极化曲线，也就是电极电势是极化电流的单值函数的情况，采用恒电势方法和恒电流方法得到的结果是一样的。
对于形状复杂的极化曲线，电极电势不是极化电流的单值函数，即同一电流可能对应多个电势值，此时只能采用恒电势方法测定，倘若采用恒电流方法则得不到完整的极化曲线。
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