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应用电化学练习题
1、 试推导下列电极反应的类型及电极反应的过程。 （1）Ce(3)
4??2e?Ce2?，(2)O2?2H2O?4e?4OH?
Ni2??2e?Ni (4)MnO2?s??e?H2O?MnOOH?s??OH?
?(5)Zn?2OH?; ?2e?Zn(OH)??ZnOH?2OH??Zn?OH?4?222?
2、 试说明参比电极应具有的性能和用途。 3、 试描述双电层理论的概要。
4、 根据电极反应Ox?ne?Red，已知：cR（1）计算交换电流密度内的Tafel曲线（lgI*??7?1*?1，k?10cm?s，??0.3，n=1；?cO?1mmol?Lx?2；（2）试画出阳极电流和阴极电流在600μA?cm范围j0?I0/A以μA?cm?2表示）
。T＝298K，忽略物质传递的影响。 ??）
5、 试推导高正超电势时?～I关系式，并同Tafel方程比较。 6、 根据文献提供的数据，PtFe
?CN??20mmol?L?,Fe?CN??20mmol?L?，
3?6?14?6?1NaC1.l0mmo?Ll?1??在25℃时的j0（1）k?I0/A＝2.0mA.cm-2,这个体系的电子传递系数为0.50，计算：
?的
值；（2）溶液中两种络合物浓度都为1mol.L-1时的交换电流密度为104mol.L
－
－1
（3）电极面积为0.1cm2，溶液中两种络合物浓度j0；
时的电荷传递电阻。
7、 根据文献J.Am.Chem.Soc.，77，6488（1955）报道，研究电极反应：
Cd2??Hg?2e?Cd?Hg?，当cCd(Hg)=0.40mol.L-1时，得到如下实验数据：
[Cd2+]/mmol.L-1 J0/mA.cm-2 ?1.0 30.0 0.50 17.3 0.25 10.1 0.10 4.94 试计算?和k的值。
8、 对于一个旋转圆盘电极，应用稳态物质传递控制电极反应的处理，物质传递系数m0=0.62
D0??3221?16,式中
，?为圆盘的角速度(s-1)( ?=2?f，f为旋转频率r.s-1)，?是动力黏度，水溶液中?为D0为扩散系数（cm.s-1）
0.010（cm2.s-1）。使用0.30cm2的圆盘电极，在1mol.L-1Fe3+还原为Fe2+。已知Fe3+的D0为5.2×106 cm.s-1，计算
－
圆盘电极转速为10 r.s-1时的还原极限电流。
9、 现用70A.m-2电流密度电解出铜，假定溶液中Cu2+的活度为1，实验测得其Tafel曲线低利率为（0.06V）1，交换
－
电流密度
j0为1 A.m-2，试问电解析出铜时阴极电位应为多少？
10、写出下列电池的电极反应，成流反应以及电解和集电器名称；
（1） 碱性锌－锰原电池 （2）锂－二氧化锰原电池 （3）锌－氧化汞电池 （4）碱性镍－镉电池（5）氢镍蓄电池（6）氢－氧燃料电池 11、下表为某电池在不同放电电流下的放电数据记录（电池质量50g） i=15mA i=40mA E/V t/min E/V t/min 3.24 0 3.24 0 3.11 60 3.12 45 3.10 120 3.08 90 3.08 240 3.00 180 3.06 330 2.80 240 3.00 600 2.72 270 2.85 660 2.50 310 2.75 700 2.60 740 (1) 绘出两放电电流下电池的放电曲线，（E/V-Q/mA.h.g-1）。
(2) 解释为什么相同初终放电电压而不同放电电流下电池容量不尽一样？
12、下表为碱性锌－锰电池的开路电压（OCV）和放置时间的关系，放置10个月后电池容量下降了10%，（1）试计算
平均自放电速率，并绘出OCV－放置时间曲线；（2）试说明引发电池自放电的主要原因。 OCV/V t/d 1.52 0 1.44 30 1.42 60 1.40 120 1.38 180 1.36 240 1.36 300 13、对于嵌入反应：
xLi?V3O8?LixV3O8[ 电解液为1 mol.L-1LiClO4+PC:DME(1:1)]
(1) 试将该反应设计成二次电池并写出相应的电极反应。 (2) 试根据嵌入的锂离子的量x，计算电池的理论容量。 (3) 试简述研究该二次电池性能的一般方法。
14、对于燃料电池：（－）（Pt），CH3OH1mol?L?1H2SO4O2?Pt?,???
（1） 试写出电极反应和电池反应，并计算标准电池电动势。 （2） 试根据热力学知识推导其电池能量效率（?id（3） 试叙述改进该燃料电池性能的方法。
15、试依据热力学数据计算碱性锌－空气电池的理论容量、电池的电动势。 16、试叙述燃料电池的类型及特点。
17、请写出铅酸蓄电池的电极反应和成流反应，并叙述影响其寿命和容量减小的原因及铅酸蓄电池的改进方法。 18、试叙述如何实现镍－镉电池的密封。 19、试叙述影响电镀层质量的因素。 20、试叙述电镀过程中添加剂的作用原理。 21、试叙述电镀生产的主要工艺对镀层质量的影响。
22、写出酸性光亮镀铜、镀亮镍和镀铬的电极反应，并简要说明镀液中成分的作用。 23、试说明阳极和阴极电泳涂装的主要原理和电泳涂装的优点。
24、298K时，欲回收电镀液中的银，废液中AgNO3浓度为106mol.L-1，还含有少量的Cu2+存在，若以石墨为阴极，银
－
??G/?H）≥100%是可能的。
用阴极电解法回收，要求回收99%的银，计算中令活度系数r1=1。试计算：（1）Cu2+的浓度应低于多少？（2）阴极电位应控制在什么范围内？（3）什么情况下Cu与Ag同时析出？
25、以惰性电极电解SnCl2的水溶液进行阴极镀Sn，阳极上产生O2，已知：?＝0.5V，已知：?Sn2?＝－0.140V,
Snθ?HSn2?＝0.10，?H?＝0.010，阳极上?O
2
?,H2O/O?1.23V，(1)试写出电极反应。并计算实际分解电压，（2）若
2?H2,阴=0.40V，试问要使?Sn2?降低到何值才开始析出氢？
26．在铝的阳极氧化中分别要得到厚层和薄层氧化物膜对应的电解质条件、温度条件和电流密度条件各是什么？并说明原因。
27．试写出下列无机电合成的电极反应和总反应。
（1） 水银式电解槽制备Cl2和NaOH （2）氯酸钾的电合成 （3）二氧化锰的电合成 （4）碱性介质中电解水
（5）高氯酸钠的的电合成 （6）由MnO2的锰矿电解合成KMnO4 28．某工厂拟采用过硫酸法，设计生产10000吨30%H280%，电流效率为85%。
29．试比较氯碱工业中三种不同电解槽的优缺点。
30．某氯碱厂用水银槽电解食盐水，通过电解槽的电流为100kA。问理论上每天生产多少Cl2，H2和NaOH？设阳极电流效率为97%，问实际上每天生产多少Cl2？（以每天24h计） 31．氯碱工业中在阴极的改进方面，人们试用氧化还原反应代替H?O2的车间，试计算其电能消耗和设备等参数。设水解效率为
的析出反应，即用阴极反应：
1/2O2?H2O?2e?2OH? ，???0.401V（3）理论上，每生产1吨NaOH将节约多少电能？
，代替析氢反应。
（1） 试写出改进前的电极反应和总反应，（2）阴极反应改进后，理论分解电压降低多 32．有机化合物的电解合成方法有何优缺点？目前比较肯定的或带有方向性的课题有哪些？
33．早期的关于电解法生产己二腈的工业设计，主要理论依据是什么？20世纪70年代后出现的关于电解合成己二腈的几种改进方法的特点是什么？
34．何谓有机物的间接电合成法？试各举一实例分别说明间接电氧化和间接电还原合成有机物。 35．何谓相转移电解法，试举例说明之。
36．试举例说明成对电解合成法，此法有什么优点？ 37．生产四烷基铅的电解槽的结构有何特点？
38．何谓有机化合物的电化学氟化？电氟化过程的基本特征有哪些？ 39．糖精电化学合成法较之传统的化学合成有何优点？
40．写出电解法生产己二腈的合成反应，试计算生产每吨己二腈的理论能量消耗，若电解槽电压为11.65V，电流效率
为80%，计算实际能耗和能量效率。近年来，经过改进，槽电压已降到3.84V，相应的数值又如何？
41．假设槽电压为5V，电流效率为80%，计算从乙二酸生产乙醛酸的比能耗。（比能耗指生产1kg产品所需要的能量）。 42．某有机物在阴极上电化学还原时，每个分子消耗2个电子。电流效率为95%，槽电压为12 V。在50min内电流密
度随时间的变化可用下式表示；i?0.4e0.0167iA?cm?2，
?2?cm计算单位面积阴极可得的产物量（单位；mol43．简化的?）和这段时间内所需的平均电能（单位：kW?h?mol）。
?1?pH图以可溶性离子浓度总和小于10-6mol?L?1作为金属腐蚀与否的界限，合理吗？什么叫腐蚀区，
钝化区和稳定区？ 44．??Cu2?/Cu?比??H?/H???2,Pt?高，为什么Cu在潮湿空气中也腐蚀？??Ti?2,Pt?2?/Ti?比??H??/H2,Pt?低得多，但为什么Ti又是良
好的耐腐蚀金属？??Zn2?/Zn?比??H?/H?低，但用Zn桶盛水不腐蚀，为什么？
45．局部腐蚀只是局部问题，为什么说比均匀腐蚀更为严重？试举例说明孔蚀，晶间腐蚀，应力腐蚀破裂和冲蚀。 46．什么叫局部电池和局部电流，它们与局部腐蚀关系如何？试列表对均匀腐蚀和局部腐蚀的特点加以说明。 47．画出一种典型的金属钝化I－?曲线，并说明各段的意义。如何能说明金属钝化的原因是金属表面形成致密氧化物被膜的结果。
48．试根据金属腐蚀的电化学机理，说明可能的防腐方法。说明阴极保护和阳极保护的异同。 49．什么叫缓蚀剂？其防蚀机理如何？试说明之。
50．镍在水溶液中的热力学稳定性可以根据热力学数据及由此计算而建立的电势－pH图进行判断。试描绘下列给定条件下Ni的电势－pH图的概念。从酸到弱碱性溶液中，将Ni，Ni2，Ni(OH)2作为镍的稳定的化学物质时可以看成：（a）
＋
Ni和Ni2的平衡，（b）Ni和Ni(OH)2的平衡，（c）Ni2和Ni(OH)2的平衡。Ni2，Ni(OH)2及H2O的标准态的化学势分
＋
＋
＋
别为??Ni2??，??Ni?OH??，??HO?，用?22＋
???（1）写出（a），（b），（c）的反应式及（a）、?x?表示某种化学物质x活度。
（b）平衡电势?的表达式。（2）Ni2的活度??Ni?2?＝10
－5
时，表示在电势－pH图中的（a）和（b）平衡电势的直线
＝10
－5
在pH＝7.0相交，试求Ni(OH) 2的溶度积Ksp的表达式及其值。水的电离常数Kw=10-14。（3）描述?势－pH图的概况，表示出各种化学物质的稳定区域。
?Ni?2?时，电
51．英国在罗马人征服期的遗址发现大量的铁钉（有1吨以上）。像山一样的铁的四周几乎都腐蚀了，但放在中心部的铁钉没有腐蚀。叙述不腐蚀与腐蚀的原因。还有在日本琦玉、千叶发现的古喷时代的带有金象眼的铁剑几乎都腐蚀了，说明它与铁钉的情况有何不同？
1．怎样用电毛细曲线和微分电容曲线求电极表面的剩余电荷密度和零电荷电势？哪种方适得到的结果更精确些? 2．在电极／溶液界面上若有特性吸附现象时，电毛细曲线和微分电容曲线将发生怎样的变化？ 3．电极过程可看作一个连续反应，它包括哪几个步骤?什么叫控制步骤? 4．原电池与电解池中的极化现象有何异同？
5．举例说明什么是阴极极化曲线？什么是阳极极化曲线? 极化曲线有哪些表示方法？ 6．什么叫极化度(极化率)？它的大小说明什么性质？
7．测量极化曲线时有恒电流法和恒电位法，在什么情况下用哪一种方法? 8．稳态法和暂态法有何区别？
9．何为三电极体系? 在什么情况下用两电极体系进行测量?
10．在25℃时从SnSO4溶液中沉积金属Sn，测得的超电势与电流密度值如下， ?/(V) I／(A·m2)
—
一0．002 0．20×10-6 一0．004 0．37 ×10-6 —0．006 0．57 ×10-6 一0．008 0．79 ×10-6
一0．010 1．03 ×10-6
绘制极化曲线，并求出0.60×10-6处的极化度
11．什么是交换电流密度？交换电流密度的大小说明了电极的什么性质?