不可逆电极习题.docx

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不可逆电极习题

一、判断题：

1．用Pt电极电解CuCl2水溶液，阳极上放出Cl2。

2．电化学中用电流密度i来表示电极反应速率。

3．分解电压就是能够使电解质在两极上持续不断进行分解所需要的最小外加电压。

4．凡是可以阻止局部电池放电，降低腐蚀电流的因素都能使腐蚀加剧。

5．测量阳极过电位用恒电流法。

6．恒电流法采用三电极体系。

7．交换电流密度越大的电极，可逆性越好。

8．用Pt电极电解CuSO4水溶液时，溶液的pH值升高。

9．极化和过电位是同一个概念。

10．双电层方程式不适用有特性吸附的体系。

11．实际电解时，在阴极上首先发生还原作用的是按能斯特方程计算的还原电势最大者。

二、单选题：

1．298K，标准压力下，试图电解HCl溶液（a=1）制备H2和Cl2，若以Pt作电极，当电极上有气泡产生时，外加电压与电极电位关系：

（A）           V（外）=φ0（Cl-/Cl2）–φ0（H+/H2）；   

（B）           V（外）>φ0（Cl-/Cl2）–φ0（H+/H2）；

（C）           V（外）≥φ（Cl2,析）-φ（H2,析）；     

（D）V（外）≥φ（Cl-/Cl2）-φ（H+/H2）。

3．下列两图的四条极化曲线中分别代表原电池的阴极极化曲线和电解池的阳极极化曲线

的是：

（A） 1、4；（B） 1、3；

（C） 2、3；（D） 2、4。

4．已知反应H2（g）+½O2（g）=H2O（l）的△G=-237.19kJ·mol-1，则在25℃时极稀硫酸的分解电压（V）为：

（A） 2.458；    （B）1.229；     

（C）>2.458；   （D）>1.229。

 5．电池在下列三种情况下放电，电压分别为：

（a）电流i→0，（V0）；（b）一定大小电流，（Vi）；（c）短路i→∞，（V∞）。

这三种电压的关系：

（A） V0Vi>V∞；

（C） V0=ViV∞。

6．电极极化时，随着电流密度的增加，说法

（1）：

正极电位越来越大，负极的电位越来越小；说法

（2）：

阳极电位越来越正，阴极电位越来越负。

分析以上两种说法时，以下解释中不正确的是：

（A）           无论对原电池或电解池，说法

（2）都正确；  

（B）           对电解池，说法

（1）与

（2）都正确；

（C）           对原电池，说法

（1）与

（2）都正确；         

（D）对原电池，说法

（2）正确。

7．随着电流密度由小到大增加，电解池的实际分解电压V（分）与原电池的端电压V（端）将：

（A）           V（分）递增，V（端）递减；  

（B）           V（分）递减，V（端）递增；

（C）           V（分）、V（端）递增；           

（D）V（分）、V（端）递减。

8．在极化曲线的测定中，参比电极的作用是：

（A） 与待测电极构成闭合回路，使电流通过电解池；

（B） 作为理想的极化电极；

（C） 具有较小的交换电流密度和良好的电势稳定性；

（D） 近似为理想不极化电极，与被测电极构成可逆原电池.

9．Tafel公式η=a+blgi中，i的物理意义是：

（A）           交换电流密度；               

（B）           极限电流密度；

（C）           电极表面在还原方向的电流密度；

（D）电极与溶液界面上的净电流密度。

10．分别用

（1）铂黑电极，

（2）光亮铂电极，（3）铁电极，（4）汞电极，电解

硫酸溶液，若电极极片的大小和外加电压相同，则反应速度次序是：

（A）           （4）>（3）>

（2）>

（1）；         

（B）           

（2）>

（1）>（3）>（4）；

（C）           

（1）>

（2）>（3）>（4）；       

（D）（4）>

（2）>（3）>

（1）。

11．在电解硝酸银溶液的电解池中，随着通过的电流加大，那么：

（A）           阴极的电势向负方向变化；  

（B）           阴极附近银离子浓度增加；

（C）           电解池电阻减小；          

（D）两极之间的电势差减少。

12．当原电池放电，在外电路中有电流通过时，其电极电势的变化规律是：

（A）           负极电势高于正极电势；        

（B）           阳极电势高于阴极电势；

（C）           正极可逆电势比不可逆电势更正；

（D）阴极不可逆电势比可逆电势更正。

13．电极电势φ的改变可以改变电极反应的速度，其直接的原因是改变了：

（A） 反应的活化能；               （B）电极过程的超电势；

（C） 电极与溶液界面双电层的厚度；  （D）溶液的电阻。

14．氢超电势（η）与电流密度（j）之间的塔菲尔经验式

η=a+blnj只适用于：

（A）           氢气析出的电极极化过程；      

（B）           有气体析出的电极过程；

（C） 电化学步骤是电极反应的控制步骤的过程；

（D） 浓差步骤是电极反应的控制步骤的过程。

15．阴极电流密度与浓差超电势η的关系是：

16．对于活化过电势，下列叙述不正确的是：

（A）           活化过电势的产生是当有电流通过时，由电化学反应进行的迟缓性所引起的；

（B）           活化过电势随温度的升高而增大；

（C）           活化过电势随电流密度的增大而增大；

（D）           电解时阴极析出金属时（Fe、CO、Ni除外）活化过电势很小，若电极上有气体析出时则活化过电势很大。

17．对于塔菲尔公式η=a+blgi，下列叙述不正确的是：

（A） 适用于氢、氧等气体在金属电极（阴极和阳极）上的析出；

（B） a为单位电流密度的过电势，与电极材料有很大关系；

（C） 对大多数金属来说，b=0.10～0.14V；

（D） 气体析出的过电势与温度无关。

18．氢在金属Pb上析出反应的机理是：

（A）           复合脱附机理；        

（B）           电化脱附机理；

（C）           迟缓放电机理；        

（D）以上三种机理都可能。

19．已知：

氢在某金属M上的交换电流密度i0=10-2A·cm-2，其过电位为0.004V，那么该过电位主要是：

（A） 电阻过电位；            （B）浓差过电位；  

（C） 电化学过电位；           （D）活化过电位。

20．极谱分析的基本原理是利用在滴汞电极上：

（A） 电阻小，电流密度大；       （B）形成浓差极化；

（C） 氢超电势大；              （D）易生成汞齐。

21．用Pt电极电解CdSO4溶液时，决定在阴极上是否发生浓差极化的是：

（A） 在电极上的反应速率（如果不存在浓差极化现象）；

（B） Cd2+从溶液本体迁移到电极附近的速率；

（C） 氧气从SO42-溶液本体到电极附近的速率；

（D） OH-从电极附近扩散到本体溶液中的速率.

22．分别测量两节用过一些时候的干电池的电压，其起始电压都在1.1伏以上。

将此两节电池放入一支完好的手电筒内，灯泡却不发亮，究其最可能的原因是：

（A）           电池电压降低；            

（B）           电筒电阻太大；

（C）           电池内阻太大；            

（D）电池内发生了严重的电化学反应。

23．对于浓差过电势，下列叙述不正确的是：

（A） 浓差过电势的产生在于电极反应速率大于离子迁移速率；

（B） 可用升温或搅拌的方法减小或消除浓差过电势；

（C） 浓差过电势的大小与电流密度无关；

（D） 浓差过电势的大小是电极极化程度的量度。

24．为了防止金属的腐蚀，在溶液中加入阳极缓蚀剂，其作用是：

（A） 降低阳极极化程度；       （B）增加阳极极化程度；

（C） 降低阴极极化程度；      （D）增加阴极极化程度。

25．碳钢（为阳极）在碳铵溶液中的腐蚀属于：

[已知：

φ0（OH-,H2）=-0.828V，φ0（OH-,O2）=0.401V]

（A）           析氢腐蚀；（B）化学腐蚀；

（C）吸氧腐蚀；（D）浓差腐蚀。

26．室温下，用铂作两极，电解1MNaOH溶液，阴极上发生的电极反应为：

（A）           Na++e→Na；           

（B）           H2O+½O2+2e─→2OH-；

（C）           2H++2e→H2；          

（D）2OH-→H2O+½O2+2e。

27．已知：

φ0（O2/OH-）=0.401V，φ0（Cl2/Cl-）=1.358V，φ0（Pb2+/Pb）=-0.126V，

φ0（PbCl2/Pb,Cl-）=-0.262V。

当用两个Pb电极电解0.1mol·dm-3NaCl水溶液时，若不考虑超电势的影响，则阳极反应为：

（A） Pb→Pb2++2e；         

（B）Pb+2Cl-→PbCl2+2e；

（C） 2Cl-→Cl2（g）+2e；         

（D）4OH-→O2+2H2O（l）+4e。

28．Na+、H+的还原电势分别为-2.71V和-0.83V，但用Hg作阴极电解NaCl溶液时，阴极产物是Na－Hg齐，这个现象的解释是：

（A）           Na和Hg形成液体合金；             

（B）           还原电势预示Na更易析出；

（C）           氢在汞电极上的超电势可能超过1.5V；

（D）上述原因都不是。

29．已知氢在铜上的析出超电势为0.23V，φ0（Cu2+,Cu）=0.34V，电解0. 1mol·dm-3的CuSO4溶液，电极电势只有控制在大于下列哪个电势下，氢就不会析出：

（A） +0.13V；  （B）-0.23V；  

（C）+0.23V；  （D）-0.27V。

30．已知φ（Ag+,Ag）=0.799V，φ（Pb2+,Pb）=-0.126V，在298K、标准压力下，电解含Ag+、Pb2+活度各为1的溶液，当Pb2+离子开始析出时，Ag+的浓度是：

（A） 10-7mol·dm-3；           （B）1mol·dm-3；

（C） 10-16mol·dm-3；           （D）无法计算。

31．已知25℃时φ（Zn2+/Zn）=-0.763V，H2在Zn和光亮Pt上的超电压分别约为0.7V和0.3V，若分别以Zn和光亮Pt为阴极电解1mol·kg-1ZnSO4溶液（设为中性），在阴极上首先析出的物质将分别为：

（A） 均为H2；  （B）均为Zn；  

（C）Zn和H2；  （D）H2和Zn。

一、判断题答案：

1．       对。

2．       对。

3．       错。

4．       错。

5．       错。

6．       对。

7．       对。

8．       错。

9．       错。

10．   对。

11．错，实际电解时电极发生极化。

二、单选题答案：

1.E；     2.D；     3.B；     4.D；    5.B；     6.C；      

7.A；      8.D；9.D；     10.C；  11.A；     12.C；     

13.A；     14.A；     15.D；     16.B；17.D；     18.C；     

19.B；     20.B；  21.D；     22.C；     23.C；     24.B； 

25.C；     26.C；     27.B；     28.C；     29.D；     30.C；  

31.C；

1.你认为影响分散层厚度的因素有哪些？

答：

分散层厚度，主要受电极表面电荷密度和电解质溶液浓度的影响。

金属表面电荷

密度越大，溶液中离子浓度越大，分散层厚度越小，甚至可以忽略，只剩下紧密

层。

相反，当金属表面的电荷密度和溶液中离子浓度越小，分散层厚度越大。

2.如果金属表面带负电荷，则在金属—溶液界面上的电势将如何分布？

当出现“特性

吸附”时，界面上的电势又将如何分布？

答：

出现与图10—6中曲线上下反转的现象。

（1）带负电荷

（2）特性吸附

3.试以铅—酸蓄电池为例，说明当其作为电源放电和电池充电时，哪个电极是阳极、

阴极、正极和负极？

答：

铅—酸蓄电池为：

pb，pbSO4｜H2SO4｜pbO2，pb；当作为原电池放电时：

负极pb＋SO42－→pbSO4＋2e发生氧化为阳极

正极pbO2＋4H＋＋SO42－＋2e→2pbSO4发生还原为阴极

当充电时，作为电解池，上述负极反应逆转为还原过程，故成为阴极，而正极反

应逆转为氧化过程，故成为阳极。

4.从上例的讨论中，你能否归纳出一些共性的规律？

答：

不论是原电池还是电解池，凡是发生氧化过程的电极称为阳极，而发生还原过程

的电极称为阴极。

5.在测定极化曲线时，为什么要使用另一参考电极？

对参考电极应该有什么要求？

答：

因为使用另一参考电极，应用对消法，可测出待测电极在无电流通过时的电势值。

测定方法：

先测出待测电极无电流通过时的平衡电势，再测出待测电极有电流通过

（与辅助电极组成回路）的非平衡电势值，由这两者之差，便得到某电流密度i时超电势。

参考电极要求电位稳定，数值巳知，可逆性大，即i0较大，例如饱和甘汞电极。

6.如何理解交换电流i0的物理意义并说明其数值的大小和极化的关系。

答：

交换电流i0是由于电极表面与溶液中的某金属离子在平衡条件下时，即氧化与还原

反应：

Mn＋＋ne→M速率相等条件下，单位时间，单位表面上所交换的电量。

如果i0大，表明通过很大外电流，电极电势改变小，该电极反应可逆性大，不容易

发生极化。

反之，i0小，电极反应可逆性小，该电极很容易发生极化。

7.如果在铅酸蓄电池的电解液中含有下例微量杂质：

Mn2＋、Au3＋、Cd2＋、Fe2＋，试

指出何种杂质是有害杂质，为什么？

答：

其中Au3＋是有毒杂质。

电极电势0（pbSO4/pb）＝－0.3588，0（pbO2/pbSO4）＝1.6913；0（Fe2＋/Fe）＝－0.447，0（Cd2＋/Cd）＝－0.407，0（Mn2＋/Mn）＝－1.1029，0（Au3＋/Au）＝1.507。

因而充电时，阴极反应：

Au3＋＋3e→Au；（∵Au电位大于－0.5588，而Fe、Cd、Mn电位小于－0.5585V）

阳极反应：

pbSO4＋2H2O－2e→pbO2＋4H＋＋SO42－；∴Au3＋是有害的。

8.试说明对流与扩散传质的差异。

答：

对流传质是指反应物或产物粒子随着液体的流动而移动的过程，不考虑液体与粒

子间相对运动。

扩散是粒子从高浓度向低浓度方向转移的现象。

二者区别，扩散

是指粒子相对于溶剂的运动，对流指整个液体（包括溶剂与粒子）间的运动。

9.试讨论电解过程中，对流过程的存在对电极反应速率可能的影响。

答：

由于对流的存在，可以减低扩散层的厚度δ，从而也就增大了电极表面的浓度

梯度，也就增大了在电极表面附近的扩散速度，这样就增大了电流密度，增快

了电极反应的速率。

10.试比较电化学极化和浓差极化的基本特征。

答：

电化学极化是由于电极表面进行化学反应或电化学反应不可逆过程而引起的，电化

学极化的大小决定于电极表面反应的活化能，而这活化能大小又随电极上的外加

电压而改变。

浓差极化是由于参加电极反应的物质在界面和溶液本体存在着浓度差

引起不可逆扩散过程而引起的极化，加强搅拌，可减小δ，增i，减低浓差极化。

11.试说明化学腐蚀和电化学腐蚀的不同特征。

答：

化学腐蚀就是在金属表面直接发生化学反应使金属氧化、溶解，即氧化成离子或高

价化合物；电化学腐蚀的特征是：

主要发生在非均匀的金属表面上，在金属表面构

成微电池（局部电池），产生的局部电流，发生电化学反应，使金属氧化、溶解，能

量以热的形式传给环境。

12.试比较阴极保护和阳极保护法的特点和优缺点。

答：

阳极保护是被腐蚀的金属作电池的阳极，使之发生氧化反应。

但在该金属表面设法

先经过适当的氧化剂处理，形成一层致密的膜，这样就加大了金属持续氧化的超电

势，从而缓解了金属的腐蚀，阳极氧化一般称为钝化。

而阴极保护是在被腐蚀的金

属上联接一块电势更负的金属，这样该金属先于被保护金属发生腐蚀，也就是被保

护的金属成为原电池的阴极，这样就不会发生腐蚀，阴极保护的另一方法是在用一

外电源的负极联接到被保护的金属，调节到外加电势与局部原电池中的阳极电势相

等，这样局部电池上的开端电势为零，也就防止了金属的腐蚀。

13.讨论在腐蚀性介质中，加入不同添加剂后，金属的腐蚀电势和腐蚀电流间的关系。

答：

加入阳极型缓蚀剂，能加速升高阳极电势a，从而减低腐蚀电流I；加入阴极

型缓冲剂，能加速降低阴极电势C，从而减低腐蚀电流I；加入混合型缓冲剂

既加速升高阳极电势，又减低阴极电势，从而减低腐蚀电流i。

14.试分析电化学反应与一般均相氧化还源反应的区别。

答：

电化学反应是氧化与还原反应的产物，分别集中于两个不同的极区，因此若将极

区设法隔离就可得到电化学反应氧化产物与还原产物，而均相氧化还原反应的结

果两种产物混在同一相内，必须设法加以分离才能得到两种反应的产物。

15.试比较恒电势法与恒电流法各自的特征。

答：

恒电势法，是控制电势，测出相应的电流。

电解时相当于用一种还原剂，能得到

一种产物。

恒电流法，就是控制电流测出相应的电势。

电解时相当于多种还原剂，

得到是多种产物混合在一起。

对阳极的钝化曲线测定，只能用恒电势法测出。

16.用铂做电极，电解ZnCl2水溶液，在阴极上可能发生哪些电极反应？

在用锌代替

铂电极，在阴极上又进行什么反应？

答：

在铂极可能发生Zn2＋的还原与H＋的还原，因（H＋/H2，平衡）＞（Zn2＋/Zn，平衡），

而且在铂板上的η（H2）很小：

0.05～0.045V，因此（H2，析出）＞（Zn，析出），先析

出H2；但是在锌板上H2的η（H2）为0.520～1.235V；而且Zn的η≈0，因此在pb

板上，Zn的析出电势为（Zn）＝－0.7628－0＝－0.763，而氢的析出电势为

（H2）＝0－1.235＝－1.235V，低于Zn的析出电势，因此Zn先于H2析出。

如用CuCl2代替ZnCl2，Cu的（平衡）＝0.3402，则Cu与H2的析出电势分别为

（Cu）＝0.3402－0＝0.3402V（H2）＝0－1.235＝－1.235V，前者仍然大于后者，

因此在pb极上首先是铜析出：

Cu2＋＋2e→Cu。

17.当某一氧化还原反应在化学电池中进行时，有人说化学能的转换效率可不受热力学第二定律的限制；有人说可不受卡诺循环所规定的最高转换效率所限制。

你如何评价这两种说法？

答：

化学电池中能量转换也受到热二定律限制。

化学电池中，化学能的转换效率，可

逆电池的最大有用功为ΔGm＝－nEF，不能再大于此值，否则可设计出第二类永

动机，因此仍然受热力学第二定律的限制，但由于这种能量转换不经过热能转变

为功的阶段，是由化学能直接转变为电能，所以是不受卡诺热机效率的限制，特

别是燃料电池的设计成功，便大大提高燃料的使用价值。

18.试就影响热机效率和燃料电池的理论效率的因素进行比较。

答：

热机效率为η＝（T1－T2）/T2，即热源与冷源的温差越大，冷源温度越低，热机效率就越高。

而燃料电池的效率为＝ΔGm/ΔHm＝1－TΔSm/ΔHm，如果ΔSm/ΔHm为正值，且电池的操作温度越低，则效率越大；如果ΔSm/ΔHm为负值，则η可能大于1，其物理意义是电池在工作时，能从环境中吸热而转变为电能。