电化学期末考试题.docx

### 电化学期末考试知识点解析 #### 一、三电极体系 1. **定义**： - **三电极体系**：相较于传统的两电极体系，三电极体系包括工作电极、参比电极和对电极（辅助电极）。其中，参比电极用来定点位零点，确保实验条件的稳定性；电流则流经工作电极和对电极之间。 2. **组成及功能**： - **工作电极**：作为研究对象，直接参与电化学反应。 - **参比电极**：提供稳定的电势参考点，用于精确测量工作电极的电极电位。 - **对电极**：辅助传导电流，形成完整的电路。 3. **回路结构**： - 三电极体系包含两个回路：由工作电极和参比电极组成的回路用于监测工作电极上的电化学反应；而由工作电极和对电极组成的回路则起到传输电子的作用，确保电流的连续性。 4. **优势**： - 通过分离电流路径和电位测量路径，有效地减少了电极间电阻的影响，提高了电位测量的准确性。 5. **示意图**：（此处无法绘制，请根据描述自行想象或查找相关示意图） #### 二、物质传递形式及其影响 1. **物质传递的形式**： - **扩散**：物质分子因浓度梯度自发移动的现象。 - **电迁移**：带电粒子在外加电场作用下的定向移动。 - **对流**：流体在流动过程中携带物质的传递方式。 2. **惰性电解质对传质作用的影响**： - 当溶液中含有大量惰性电解质时，液相传质步骤主要由扩散和电迁移两种形式决定。 - 惰性电解质的存在会增加溶液的离子强度，进而影响扩散系数和电迁移率。 #### 三、参比电极的性能和用途 1. **性能要求**： - 应是可逆电极，满足Nernst方程的要求。 - 具有较高的交换电流密度，即使通过微小电流也能迅速恢复到初始状态。 - 具备良好的电势稳定性和重现性。 2. **用途**： - 提供稳定的电势参考点，用于测量工作电极的电极电势。 - 隔离工作电极，防止其受到外界干扰。 #### 四、电极过程的本质 1. **特殊性**： - 电极过程是一种特殊的异相氧化还原反应。 - 通过电极提供的电子通路，氧化反应和还原反应可以在不同的位置进行。 - 电极表面起着类似异相催化反应中的催化剂作用，加速反应过程。 #### 五、影响电极表面反应能力的因素 1. **因素**： - 电极材料的本性和表面状况。 - 氧化型物种和还原型物种的浓度或分压。 - 温度。 #### 六、名词解释 1. **电极极化**：当电极电位偏离平衡电极电位时，产生的现象称为电极极化。 2. **零电荷电势**：指在特定条件下，电极表面不带电荷时对应的电极电势。 3. **恒电位法**：通过控制电极电位来测定电流密度的方法。 4. **理想极化电极**：电极表面在施加电压时几乎不发生电荷转移的电极。 5. **速度控制步骤**：化学反应中最慢的步骤，决定了整个反应的速率。 #### 七、化学电源实例解析 1. **锌-锰电池**： - **电极过程**：在中性介质中，锌-锰电池的正负极反应分别为Zn的氧化和MnO2的还原。 - **可逆性**：通过电化学反应的正反向进行实现电极过程的可逆性。 2. **镉-镍电池**： - **表达式**：\[Cd(OH)_2 + 2NiOOH \leftrightarrow Cd + 2Ni(OH)_2\] - **理论质量比能量**：计算基于化学反应的理论能量密度。 3. **碱性锌锰电池**： - **表达式**：与中性锌-锰电池类似，但在碱性环境中。 - **理论质量比能量**：同样基于化学反应计算得出。 4. **金属氢化物-镍电池**： - **优点**：高能量密度、无污染、无记忆效应、耐过充过放电等特点，被称为绿色电池。 5. **镉-镍电池的镉氧循环**：涉及镉元素在电池充电和放电过程中的化学变化，具体细节需参考笔记。 6. **铅酸电池**： - **表示式**：\[Pb + PbO_2 + 2H_2SO_4 \leftrightarrow 2PbSO_4 + 2H_2O\] - **理论质量比能量**：基于化学反应计算得出。 7. **密封镉-镍电池**： - **工作原理**：通过密封设计减少气体逸出，避免腐蚀和电解液损耗。 - **措施**：采用多孔薄型镍电极、增大负极容量等方法提高电池性能和寿命。