发布时间 : 星期三 文章电化学测量部分问题总结更新完毕开始阅读722ac06a4431b90d6c85c7a9
1.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等一系列变化的总和统称为电极过程。 2.四个基本过程：电荷传递过程；扩散传质过程；电极界面双电层的充放电过程；电荷的电迁移过程。
3.电测基本原则：控制试验条件，使待研究的电极基本过程在电极总过程中占据主导地位，通过研究总的电极过程来研究这一基本过程。
4.电极电位产生的原因：两相接触接触时，在两相界面层中形成电位差，即，相间电位，相间电位就是电极电位。
5.区分平衡电极电位，稳定电极电位，静止电极电位和开路电极电位，哪种电极电位可用Nernst方程计算：平衡电极电位是可逆电极在外电流等于零时的电极电位，稳定电极电位是不可逆电极在外电流等于零时的电极电位，静止电极电位也叫开路电极电位，是任一电极体系在外电流等于零时的电极电位。平衡电极电位可用Nernst方程计算。
6.什么是电极的极化？过电位与极化值的区别：有电流通过时电极电位偏离静止电位的现象叫做电极的极化。过电位与极化值都是用来表征极化程度的，按照规定，过电位用于可逆体系，而且过电位总是正的，而极化值用于任何体系，等于电极电位与静止电位之差，在阴极极化时是负值，在阳极极化时是正值。
7.扩散电流密度表达式j=nFD(C0-CS)/δ中各物理量的名称：j：扩散电流密度，外电流密度，极化电流密度；n：得失电子数；F：法拉第常数；D：扩散系数；C0：本体浓度；CS界面浓度；δ：扩散层厚度。
8.巴伏公式中α、β、j0的名称分别是什么？物理意义分别是什么：α和β是传递系数，表示电极电位对还原反应活化能和氧化反应活化能的影响程度；j0是交换电流密度，表示平衡电位下氧化反应和还原反应的绝对速度。 9.为什么测量和控制电极电势的仪器要有足够高的输入阻抗：研究电极的电极电势是研究电极和参比电极构成的电池的电动势，而测量时实际测得的是路端电压，二者并不相等。要保证二者之差足够小，需要测量和控制电极电势的仪器要有远大于电池内阻的足够高的输入阻抗，这样电动势能绝大部分分配在仪器上。 10.画三电极体系的电路示意图，注明各部分的名称和两回路位置。三电极体系的优点？三电极体系的主要误差来源？给出两种降低误差的办法。优点：即可使研究电极的界面上通过极化电流，又不妨碍研究电极的电极电势的控制和测量，可以同时实现对电流和电势的控制和测量。主要误差来源：极化电流在参比电极到研究电极之间的溶液上产生欧姆压降，该溶液欧姆压降被附加在测量或控制的电极电势上，成为测量或控制电极电势的主要误差。消除或降低溶液欧姆压降的措施：加入支持电解质；使用鲁金毛细管并使它尽量靠近研究电极表面。 11.什么样的参比电极不易极化：交换电流密度较大，电极面积较大。
12.盐桥溶液应满足的两个条件：阴阳离子的当量电导应尽量接近；高浓度。 13.以下电极表观面积相同，按真实面积从小到大排序：汞，铂黑，金属抛光未退火，金属抛光并退火，单晶。S汞＜S单晶＜S金属抛光并退火＜S金属抛光未退火＜S铂黑
14、以微型钯-氢电极为参比电极，同时，以滴汞电极为研究电极时，可以采用二电极体系吗？说明理由。
不可以。首先比较二者的表面积。然后基于两点：一，采用二电极体系时，研究电极上流过的极化电流也流过参比电极；二，电极上极化电流密度越高，电极的极化越大分析参比电极的极化程度，进而可以说明理由。
15、电化学稳态：指定的时间范围内，电化学系统的参量基本不变的状态。 16、稳态系统的特点：稳态电流全部用于电化学反应，双电层充电电流为零；扩算层厚度恒定，扩散层内反应物和产物粒子的浓度只是空间位置的函数，和时间无关。
17、三种极化的六个图（略），每种极化的特点和影响因素：电阻极化的特点是η与i成正比，且同步，影响因素主要有溶液电阻率和电极间距离；浓差极化的特点是极化大时会出现电流平台，平台电流为极限扩散电流，另外，达到稳态的时间较长，影响因素主要有扩散层厚度和扩散途径中的多孔隔膜；电化学极化较大时η与lgi成正比，即出现tafel区，影响因素较多，有温度、电极材料（催化剂）、电极真实表面积等。
18、怎样控制实验条件用稳态法研究传荷动力学：减慢传荷，加快扩散和电迁，具体可以采取的措施有加入支持电解质、参比电极使用鲁金毛细管并尽量靠近研究电极表面、增强搅拌、降低温度、减小电极真实表面积等。
19、简述采用稳态极化曲线法研究反应A的动力学的过程：三电极选择研究用铂，辅助用铂，参比用SCE，溶液除了反应物再加入KCl作为支持电解质；测定OCP，然后选择实验技术-tafel图，实验参数：开始电位OCP-0.2V，终止电位OCP+0.2V，扫描速度可以先用0.01V/s，然后逐步降低扫速，直到后来的曲线和上一条重合，即可得到稳态极化曲线，保存数据文件，扩展名为.bin。点击文件，选择转换为文本，然后选择刚才保存的文件，点击打开，即可把文件转换为扩展名为.txt的文本文件。导入到origin中即可作图。 20、测定稳态极化曲线时采用强制对流技术的优点有哪些：可保证电极表面扩散层厚度均匀分布，并可认为地加以控制，使得液相扩散传质速率在较大范围内调制。
1.电化学暂态的特点：a传荷过程处于暂态时，极化电流一部分用于双电层充电，另一部分用于进行电化学反应；b扩散传质处于暂态是，电极/溶液界面附近的扩散层内反应物和产物粒子的浓度不仅是空间位置的函数，而且是时间的函数。 2.图示恒电流充电时电极从一个稳态到另一个稳态的过程：P68（六个图包含浓度分布和表）
3.画出只有四个基本过程的电极体系的等效电路，注明各元件的符号、名称、对应的基本过程。法拉第阻抗包括哪几个元件？界面阻抗包括哪几个元件？暂态过程中该等效电路怎样演化：溶液电阻Ru（RΩ）对应着离子导电过程，双电层电容Cd对应着双电层充电过程，传荷电阻Rct对应着电荷传递过程，扩散阻抗Zw对应着扩散传质过程。法拉第阻抗Zf等于Rct和Zw的串联阻抗。界面阻抗等于Zf和Cd的并联阻抗。暂态过程中该等效电路的演化参见P68图对应的表格。 4.电荷传递电阻的大小与电极电位有关吗？与电极面积的大小有关吗：Rct非常数，其大小与电极电位有关，电极电势在小的范围内变化时可视为常数。Rct与电极面积的大小有关，根据（5-4-6）（5-4-7）和（5-4-8）可知，Rct与交换电流或极化电流成反比，而交换电流和极化电流都与电极面积成正比，所以Rct与电极面积成反比，面积越大，Rct越小。
5.画出传荷控制下给定电流阶跃信号后的超电势响应曲线，得到该曲线的实验条件怎样？该曲线有什么用？：P81。电极体系交换电流密度小，给定信号幅度小，单向极化时间短。可以通过求解Ru（RΩ）研究离子导电过程，求解Cd研究双
电层充电过程和电极的真实活性面积，求解Rct研究电荷传递过程。
6、画出大幅度电流阶跃极化实验中的电势-时间曲线。怎样由图求过渡时间？写出桑德方程表达式并说明过渡时间的物理意义。用途？：P78。在曲线斜率最大处做切线，与时间轴的交点为过渡时间。sand方程P59。过渡时间是反应物的表面浓度降为0的时间。根据实验中测得的过渡时间，在已知n和初试浓度的情况下，可以测定扩散系数。另外，也可利用过渡时间正比于原始浓度的平方进行反应物浓度的定量分析。
7、怎样用控制电流阶跃法判断反应物的来源？：给定不同幅值的大幅度控制电流阶跃信号，记录响应的η-t曲线，处理数据得到过渡时间，进一步得到电量，电量对1/i作图。如果得到一条过原点的直线，说明反应物来源于溶液；如果得到一条平行于横轴的直线，说明反应物来源于电极表面的吸附层或成相层；如果得到不过原点的直线，说明反应物既有来源于溶液的又有来源于电极表面的。 8、画出传荷控制下小幅度电势阶跃信号的电流响应信号图，实验条件？用途？：电极体系交换电流密度小，给定信号幅度小，单向极化时间短。主要用途测定Cd。
9.控制电流阶跃法、控制电势阶跃法和小幅度三角波电势扫描法测定双电层微分电容时，对电化学反应有何要求：控制电流阶跃法和控制电势阶跃法都要求传荷电阻很大，小幅度三角波电势扫描法无要求。
10、.解释现象：电极体系可能随着扫速的增大，从可逆行为变化到准可逆行为，再变化到完全不可逆行为：扫速越快，达到一定电势所需时间就越短，暂态扩散层越薄，扩散传质能力越强，浓差极化在总极化中所占比例就越小，响应的电化学极化所占比例就越大，随着电化学极化所占比例的提高，体系从可逆行为变化到准可逆行为，再变化到完全不可逆行为。
画出体系单扫伏安曲线随扫速的变化示意图，要体现出体系可逆性的变化。（略） 11、测定CV时需要设定的参数有哪些：起始电位，高电位，低电位，起始扫描极性，扫描速度，扫描段数。
12、.循环伏安曲线上的两组重要的测量参数是：峰值电流之比（|ipa/ipc|）和峰值电势之差（|Epa-Epc|）；可逆、准可逆、完全不可逆体系循环伏安曲线的特征分别是：可逆体系：峰值电流之比等于1，峰值电势之差约等于(59/n)mV，与扫速无关；准可逆体系：峰值电流之比小于1，扫速越大，比值越小，峰值电势之差大于(59/n)mV，扫速越大，差值越大；完全不可逆体系：无回扫电流峰，即，峰值电流之比为零，峰值电势之差无穷大。 13、测定EIS时，给定的正弦交流电势的幅值一般取多少？为什么这么取值？除此之外，还有哪些参数需要设定？ 一般取10mV或5mV。
对一个物理系统施加一个扰动信号，会得到一个相应信号，用来描述对物理系统的扰动与物理系统的响应之间的关系的函数称为传输函数，如果所测的物理系统是电化学系统，那么传输函数就是电化学交流阻抗。扰动信号如果是正弦波信号，要保证响应信号和扰动信号同频，从而保证传输函数有意义，必须满足因果性、线性和稳定性三个基本条件。通常情况下，电化学系统的电势和电流之间是不符合线性关系的，而是由体系的动力学规律决定的非线性关系。当采用小幅度的正弦波电信号扰动时，作为扰动信号和响应信号的电势和电流之间则可看做近似呈线性关系，从而满足线性条件要求。 参数还有：初始电位、高频、低频等。
14.阻抗复平面图和波特图的坐标轴的物理量，符号，单位分别是什么？ 画出R,C,RC,(RC)的阻抗复平面图和波特图。
阻抗复平面图以阻抗的实部为横轴，Z’或ZRe，单位Ω；以阻抗的负虚部为纵轴，-Z’’或-ZIm，单位Ω。 波特图由两条曲线组成。一条描述阻抗的模随频率的变化关系，即lg|Z|~lgf曲线，称为模图，阻抗的模单位Ω，频率单位Hz。另一条描述阻抗的相位角随频率的变化关系，即(-)φ~lgf曲线，称为相图，相位角单位°，频率单位Hz。