应用电化学(整理版).doc

电化学材料（整理） 一. 基本理论 1.电化学是研究 电子导体 和 离子导体 形成的 带电界面现象 及其变化的科学。 2. 分别解释电化学极化和浓差极化 答：在电极反应的一系列步骤中，由电荷传递步骤控制整个电极过程的速度，称为电化学极化。 由于反应物和生成物的液相传质步骤受阻，出现浓度梯度引起的极化，称浓差极化。 3.浓差极化是由于 扩散速度慢，而造成电极表面 溶液与 本体 溶液 浓度 差别所引起的极化。 4. 稳定电位φS：不可逆电极， J=0，电荷转移达到平衡，物质转移不平衡，此稳态下的电极电位。如硫酸铜溶液中的铁电极，氯化锌（酸性）溶液中的锌，即腐蚀电位。 5.析出电位 ： 电镀时，电压越高，则阴极电位越负。阴极电位负移到一定值时，才开始有金属析出。刚开始析出金属时的阴极电位称析出电位。析出电位与所镀金属性质和镀液有关。 金属析出电位正移越多，镀液的深镀能力越好。 6. 活化与钝化：测定电位—时间曲线时，若电极电位偏离平衡电位向负方向变化，则电极趋向于活化。若电极电位偏离平衡电位向正方向变化，则电极趋向于钝化。 7.电极的极化：极化是电流通过电极时，电极电位偏离平衡电位的现象. 8.交换电流密度J0越小，溶液中金属离子在阴极表面放电越困难，阴极极化越大。 二. 金属腐蚀与防护 1. 腐蚀电池由 阴极 、阳极 、电解质溶液 和 连接阴极和阳极的电子导体 构成。 2. 缝隙腐蚀、沉积物腐蚀、 水线 腐蚀和因土质差异发生的管道腐蚀都是由 氧浓差 电池引起。 3.什么叫腐蚀微电池？现有一含铜杂质的锌片，请叙述它在酸性溶液中的腐蚀原理。 答：腐蚀微电池：由于金属的电势与所含杂质的电势不同，构成以金属和杂质为电极的微小短路电池，引起金属的腐蚀。在酸性溶液中，H+在微阴极铜杂质获得电子： 2 H++2e-=H2 ,产生氢气，促使铜杂质附近的锌失去电子：Zn-2e -=Zn 2+ ,锌作为腐蚀微电池的阳极而被腐蚀。 4. 请解释阳极保护法、外加电流阴极保护法和牺牲阳极法三种电化学防腐蚀方法。 答：阳极保护法：用阳极极化的方法使金属的电势控制在稳定钝化区内，并用微弱电流维持钝化状态，使金属腐蚀速度降到最小限度。 外加电流阴极保护法：被保护金属接直流电源负极，辅助电极接正极，调节电流大小，使被保护金属达到所需的阴极电势。 牺牲阳极法：在被保护金属基体上附加更活泼的金属，使之在电解质中构成短路原电池。活泼金属为电池的阳极，被腐蚀。而金属基体为阴极，被保护。 5.输油钢管在穿越砂土和粘土交界处时，钢管何部位会发生腐蚀？属何种腐蚀电池？原理是什么？ 答：交界处粘土中的钢管会发生腐蚀。属氧浓差腐蚀电池。因砂土中氧含量高，钢管的电极电势高，而粘土中氧含量低，钢管中的电极电势低。两部分钢管在潮湿的地下构成氧浓差宏观腐蚀电池，粘土中的钢管成为阳极，遭到腐蚀。 三. 电池 1. 燃料电池可分为五大类，即 AFC 、 PAFC 、 PEMFC 、 MCFC 、 SOFC 。 2．在燃料电池中，多孔气体扩散电极应具备如下功能：有电子传导 通道，有离子传导通道，有 气体扩散 通道，有 液态水的迁移 通道。 3. 锌空气电池的负极活性物质是 锌 ，正极活性物质是空气 。 4. 简述碱性氢氧燃料电池的工作原理，写出正、负极反应式。 答：以氢氧化钾为电解质，按原电池的工作原理,等温地将燃料（氢气）和氧化剂（氧气）中的化学能直接转化为电能，其反应产物为水. 负极反应： H2+20H-=2H2O+2e- 正极反应：1/2O2+ H2O+2e-=20H- 5. 介绍直接甲醇燃料电池的原理。该电池有何优点？目前存在那些问题？ 答:原理: -) CH3 OH + H2O → CO2 + 6H+ + 6e- +) 6H+ + 3/2O2 + 6e- → 3H2O 电池反应: CH3 OH +3/2O2 = CO2 + 2H2O 优点: 以甲醇为燃料,来源丰富,价廉.储存携带方便.产物污染小. 问题: 技术不成熟.负极甲醇电催化剂效率低. 甲醇在负极的中间产物(CO)易使铂中毒.Nafion膜有较高甲醇渗透率,降低甲醇利用率和电池性能. 6. 写出碱性锌锰电池的表达式、负极反应和正极反应式。 答：表达式: -)Zn|浓KOH(ZnO)|MnO2 ,C (+ 负极反应: Zn +2OH-→Zn(OH)2 +2e- Zn(OH)2 +2OH-→[Zn(OH)4 ]2- 正极反应: MnO2 +H2O+e- → MnOOH +OH- MnOOH+H2