研究生电极过程与动力学考试试题及答案.doc

一 列举上课学过的有关电化学术语 1.1工作电极 、参比电极 、辅助电极、开路电势、背景极限、法拉第过程、非法拉第过程 1.2理想极化电极、双电层、电压阶跃、电流阶跃、电势扫描 1.3理想非极化电极 1.4能斯特反应 交流阻抗、循环伏安、稳态电流、支持电解质、物质传递、电荷传递、液接电势、准可逆过程、不可逆过程 二、下图是电化学测量常用的二电极体系，画出该体系的等效电路，导出该等效电路施加一个电位阶跃信号时电流-时间关系议程并作图。 What is the equivalent circuit of Fig3? What is the current response when a potential step is applied to this cell? Cd和CSCE的串联电容CT=Cd·CSCE/( Cd +CSCE)， 通常CSCE》Cd的所以CT≈Cd，所以在此线可忽略CSCE 电荷q和施加的电压EC之间函数： 在任意时间内，总电压等于电阻上的电压ER和电容器上的电压EC 若假设电容器开始并不荷电（t=0,q=0） 微分后得到 因此，施加一个电势阶跃，电流随时间呈指数衰减 三、推导可逆反应O + ne = R 的初始浓度为零时阴极还原的稳态电流-电位方程并作图。 初始时，R不存在， 由 当 由于E1/2与物质的浓度无关，因而是O/R体系的特征参数 故 用lg[(il-i)/i] 对E作图，得到一条斜率为nF/2.3RT的直线，截距为E1/2 四、根据Butler-Volmer方程 导出电荷传递电阻表达式和Tafel方程。 没有物质传递影响的情况，如果溶液被充分搅拌，或电流维持在很小值时，表面浓度与本体浓度没有较大差别 令f=F/RT (1)当η→0时，ex≈1+x ∴i=i0{　(1-αfη)　—　[1+（1-α）fη]　}　=　- i0fη -η/i有电阻的量纲，常称为电荷转移电阻Rct ∴Rct= -η/i = 1/i0f =RT/Fi0 (2)当η→∞时，在很负的过电势时 e-αfη》e (1-α)fη ∴i= i0e-αfη lni=lni0 –αfη = + =a+ blgi 即Tafel方程为 η=a+ blgi 五、列举三个参比电极并讲述其中一个制作过程 标准氢电极、甘汞电极、银|氯化银电极、汞|氧化汞电极、汞|硫酸汞电极 电解法制备“银|氯化银电极” 取银丝一根，用丙酮除油，再用3N HNO3溶液浸蚀，用蒸馏水洗净后放在0.1mol/L HCl溶液中进行阳极氧化，用金属铂作阴极，电解阳极电流密度为0.4mA/cm2,时间是30min,氧化后氯化银电极呈紫色，用蒸馏水洗净后便可装入参比电极管中备用。 A Terminology explanation 术语解释 1.Faradaic current 法拉第电流：由于发生法拉第过程而产生的电流叫法拉第电流 2.Idea polarized eletrode 理想极化电极：无论外部所加电势如何，都没有跨越金属-溶液界面的电荷转移的电极，称为理想极化电极 3.Solution resistance溶液电阻：溶液中阻碍粒子定向移动的能力。 4.practical reversibility实际可逆性：由于所有的实际过程都是以一定的速率进行的，他们不具有严格的热力学可逆性。然而，实际上一个过程在要求的精度内，热力学公式仍然适用，在这些情况下，人们可以称此过程为可逆。5.formal potential 形式电势：形式电势是O和R的浓度比为1和其他特定的物质，如介质中各种组分的浓度均为定值时，测得的半电池电势 6.Electrochemical potential 电化学电势：?像离子这样的带电粒子，除受浓度梯度的作用外，还要受电力的驱动，这两种力合称电化学势 7Migrration 迁移：荷电物质在电场（电势梯度）作用下的运动。 8 Supporting electrolyte支持电解质：一种使溶液电阻降低的电解质，本身不参与电化学反应。 9 Exchange current 交换电流：在活化过程中没有大量能量损失下体系释放的净电流能力的量度。 10 concentration overpotential浓度过电势：可看做为支持此电流的物质传递速率所需时的活化能。 B Mechanism or phenomenon description原理和现象描述 1.To describe the mechanism