第一章 緒論思考題1、第一類導(dǎo)體和第二類導(dǎo)體有什么區(qū)別？ 答：區(qū)別：載流子的不同。第一類導(dǎo)體載流子為物體內(nèi)部自由電子或空穴，第二類導(dǎo)體的載流子為正負(fù)離子。注意：①不要漏掉空穴，②部分同學(xué)認(rèn)為載流子在各自導(dǎo)體間導(dǎo)電過(guò)程涉及化學(xué)變化。這是不對(duì)的，只有在兩類導(dǎo)體界面上傳遞時(shí)才會(huì)出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)。 2、什么是電化學(xué)體系？你能舉出兩﹑三個(gè)實(shí)例加以說(shuō)明嗎？ 答：電化學(xué)體系是指由兩類不同導(dǎo)體組成的，是一種在電荷轉(zhuǎn)移時(shí)不可避免地伴隨有物質(zhì)變化的體系。 實(shí)例:①鍍鋅的電解池，其外電路是由第一類導(dǎo)體組成的，而電解質(zhì)是由第二類導(dǎo)體組成，在正極上發(fā)生氧化反應(yīng)（Zn 和OH-失去電子的反應(yīng)），在負(fù)極上發(fā)生還原反應(yīng)（Zn2+和H+得電子的反應(yīng)。②丹尼爾電池，其外部電路時(shí)由第一類導(dǎo)體組成，而溶液是由第二類導(dǎo)體組成，其陽(yáng)極上發(fā)生還原反應(yīng)，陰極上發(fā)生氧化反應(yīng)。注意： ①例子不能寫(xiě)得過(guò)于簡(jiǎn)單，要具體說(shuō)明。②“陰”、“陽(yáng)”的字跡一定寫(xiě)清楚。 4、能不能說(shuō)電化學(xué)反應(yīng)就是氧化還原反應(yīng)？為什么？ 答：不能。因?yàn)殡娀瘜W(xué)反應(yīng)是發(fā)生在電化學(xué)體系中的，并伴隨有電荷的轉(zhuǎn)移的化學(xué)反應(yīng)。而氧化還原反應(yīng)則是指在反應(yīng)前后元素的化合價(jià)具有相應(yīng)的升降變化的化學(xué)反應(yīng)。注意：強(qiáng)調(diào)電化學(xué)體系，電化學(xué)反應(yīng)要在兩類導(dǎo)體組成的體系中發(fā)生反應(yīng)。而氧化還原反應(yīng)則沒(méi)有導(dǎo)體類型的限制。 6、影響電解質(zhì)溶液導(dǎo)電性的因素有哪些？為什么？ 答：①電解質(zhì)溶液的幾何因素。對(duì)單位體積溶液，電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性與離子在電場(chǎng)作用下遷移的路程和通過(guò)的溶液截面積有關(guān)，這同單位體積金屬導(dǎo)體受其長(zhǎng)度和橫截面積的影響類似。 ②離子運(yùn)動(dòng)速度。離子運(yùn)動(dòng)速度越大，傳遞電量就越快，導(dǎo)電能力就越強(qiáng)。離子運(yùn)動(dòng)速度又受到離子本性、溶液總濃度、溫度、溶劑粘度等的影響。 ③離子濃度。離子濃度越大，則單位體積內(nèi)傳遞的電量就越大，導(dǎo)電能力越強(qiáng)。但如果離子濃度過(guò)大，離子間距離減少，其相互作用就加強(qiáng)，致使離子運(yùn)動(dòng)的阻力增大，這反而能降低電解質(zhì)的導(dǎo)電性能。 ④溶劑性質(zhì)。影響離子的電離、水化半徑、粘度等。 電解質(zhì)溶液導(dǎo)電性的影響是多方面的，而各因素間又能相互影響。問(wèn)題：容易忽略第一條，同時(shí)具體影響情況應(yīng)盡量全面。 第二章電化學(xué)熱力學(xué) 習(xí)題2、計(jì)算25℃時(shí)下列電池的電動(dòng)勢(shì)。

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(2)

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解：電極反應(yīng)：(–) ? ? ? ? ?

(+)

電池反應(yīng)： 此題可視為無(wú)限稀釋的溶液，用濃度代替活度計(jì)算。

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第五章 液相傳質(zhì)步驟動(dòng)力學(xué)

思考題

? 2、在什么條件下才能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過(guò)程？實(shí)際穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過(guò)程的規(guī)律與理想穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過(guò)程有什么區(qū)別？

答：只有當(dāng)對(duì)流與擴(kuò)散同時(shí)存在時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過(guò)程，故常常把一定強(qiáng)度的對(duì)流作用的存在，作為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過(guò)程的必要條件。

實(shí)際穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過(guò)程的規(guī)律與理想穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過(guò)程的區(qū)別：

（1）理想條件下，擴(kuò)散區(qū)和對(duì)流區(qū)可截然分開(kāi)了。而在真實(shí)的條件下，擴(kuò)散區(qū)和對(duì)流區(qū)沒(méi)有明確界限，不能截然分開(kāi)，它們之間有相互重疊區(qū)域。

（2）在理想擴(kuò)散條件下，擴(kuò)散層有確定的厚度，其厚度等于毛細(xì)管的長(zhǎng)度 ；而在真實(shí)體系中，由于對(duì)流作用于的存在，只能根據(jù)一定的理論來(lái)近似地求解擴(kuò)散層的有效厚度。

（3）實(shí)際穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過(guò)程中對(duì)流擴(kuò)散電流密度由于對(duì)流的存在使得其受擴(kuò)散系數(shù)D的影響減小。即j與D2/3成正比。

（4）實(shí)際穩(wěn)態(tài)對(duì)流擴(kuò)散電流密度受對(duì)流傳質(zhì)的影響，其影響因素發(fā)生變化。如對(duì)流速度u0、電極表面位置y，溶液粘度γ等。

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9、20 oC時(shí)測(cè)得鉑電極在1mol/L KOH溶液中的陰極極化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所列。若已知速度控制步驟是電化學(xué)反應(yīng)步驟，試求

? (1)該電極反應(yīng)在20 oC時(shí)的交換電流密度。

? (2)該極化曲線塔菲爾區(qū)的a值和b值。

陰極極化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

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對(duì)表進(jìn)行處理可得：（注意：作η~logj的曲線圖）

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由圖可得直線的斜率，即b=0.093；

直線的截距，即a=0.358。

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10、測(cè)出 時(shí)電極反應(yīng)O+e?R的陰極極化電流與過(guò)電位的數(shù)據(jù)如表6.8所列。求該電極反應(yīng)的交換電流密度和傳遞系數(shù) 。

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由圖可看出過(guò)電位與電流密度的對(duì)數(shù)呈線性關(guān)系，即為高過(guò)電位下的極化過(guò)程。由擬合直線可以得到：

直線斜率值（Slope），即b=0.289；

直線的截距（Intercept），即a=1.401。

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化學(xué)電源

1. 什么是化學(xué)電源？試述其結(jié)構(gòu)和類型

（1）化學(xué)電源：又稱電池，是將氧化-還原反應(yīng)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置.

（2）化學(xué)電源的結(jié)構(gòu):電極材料（正、負(fù)極）、隔膜、電解液、外殼等

化學(xué)電源的類型:①一次電池（原電池）②二次電池（蓄電池或可充電電池）③貯備電池④燃料電池

2. 試述有關(guān)化學(xué)電源主要性能的概念，如電動(dòng)勢(shì)、開(kāi)路電壓、工作電壓、截止電壓

電池容量、連續(xù)放電、間歇放電、電池的壽命、自放電、過(guò)充電等.。

電動(dòng)勢(shì)E：又稱理論電壓，是指沒(méi)有電流流過(guò)外電路時(shí)電池正負(fù)兩極之間的電極電勢(shì)差。

開(kāi)路電壓OCV：是在無(wú)負(fù)荷情況下的電池電壓，一般 OCV≤E，只有可逆電池的OCV＝E。

工作電壓V：是指電池有電流流過(guò)時(shí)的端電壓。

額定電壓：指電池工作時(shí)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)電壓。

中點(diǎn)電壓：指電池放電期間的平均電壓。

截止電壓：指電池放電終止時(shí)的電壓值。

電池容量C：指在一定放電條件下，電池放電到終止電壓時(shí)所能放出的電量，單位為庫(kù)侖（C）或安時(shí)（A·h）

C=mzF/M

電池的壽命包含三種涵義：使用壽命是指在一定條件下，電池工作到不能使用的工作時(shí)間。循環(huán)壽命是指在二次電池報(bào)廢之前，在一定條件放電條件下，電池經(jīng)歷充放電循環(huán)的次數(shù)，對(duì)于一次電池、燃燒電池則不存在循環(huán)壽命。貯存壽命是指電池性能或電池容量降低到額定指標(biāo)以下時(shí)的貯存時(shí)間。

自放電是指由于電池種一些自發(fā)過(guò)程的進(jìn)行而引起的電池容量的損失。

充電時(shí)間太長(zhǎng)，電池可能被過(guò)充電。

3. 什么是一次電池？一次的原因是什么？有何優(yōu)點(diǎn)？

（1）一次電池（原電池）為電池放電后不能用充電的方法使它復(fù)原的一類電池。

（2）原因是由于電池反應(yīng)或電極反應(yīng)的不可逆性或條件限制使電池反應(yīng)很難可逆地進(jìn)行所決定的。

（3）主要優(yōu)點(diǎn)是：方便、簡(jiǎn)單、容易使用，維修工作量極少。其他優(yōu)點(diǎn)有：貯存壽命長(zhǎng)，適當(dāng)?shù)谋饶芰亢捅裙β?，可靠，成本低?/p>

4. 寫(xiě)出氯化銨型鋅錳一次電池表達(dá)式及電極反應(yīng)和成流反應(yīng)

氯化銨型鋅錳電池：

電池表達(dá)式 ：(-) Zn│NH4Cl+ZnCl2│MnO2 , C (+)

負(fù)極反應(yīng)：Zn －2e→Zn2+

正極反應(yīng)：2MnO2+2H2O+2e→2MnOOH+2OH –

電池反應(yīng)：Zn+2MnO2+2NH4Cl→2MnOOH+Zn(NH3)2Cl2

5. 寫(xiě)出堿性鋅錳一次電池表達(dá)式及電極電池反應(yīng)，并說(shuō)明其主要結(jié)構(gòu)和特征。

電池表達(dá)式為 ：(一)Zn│濃KOH│MnO2 ，C（+）

負(fù)極反應(yīng)： ? Zn+2OH - —2e→Zn(OH)2

? ? ? ? ? ? Zn(OH)2+2OH-→[Zn(OH)4]2-

正極反應(yīng)： ? MnO2+H2O+e→MnOOH+OH - ? ? ? ? ? ? ?MnOOH+H2O+e→Mn(OH)2+OH –

電池反應(yīng)：Zn+MnO2+2H2O+2OH -→Mn(OH)2+Zn(OH)42-

電池采用濃KOH作電解液（PH≈5），采用Zn和石墨分別作為負(fù)極和正極的集電器。該電池的特點(diǎn)是自放電小、內(nèi)阻小、放電電壓比鹽類電解液的要高且穩(wěn)定，同時(shí)由于電解MnO2(EMD)的使用，電池具有較高的容量。

6. 試述二次電池的一般性質(zhì)

（一）評(píng)價(jià)二次電池性能的主要指標(biāo)

除電流、電壓、電池容量、比性能、比功率等以外，還有容量效率，伏特效率、能量效率和充放電行為等。

1.容量效率：蓄電池放電輸出的電量和充電至原始狀態(tài)時(shí)所需電量的比。

2.伏特效率：蓄電池放電和充電過(guò)程的工作電壓之比。

3.能量效率：指容量效率和伏特效率的乘積，它是評(píng)價(jià)電池能量瞬時(shí)和極化行為的綜合指標(biāo)。

4.充放電行為：是評(píng)價(jià)二次電池優(yōu)劣的重要指標(biāo)

（二）電池放電的方式

1.恒電流放電：在放電過(guò)程中改變負(fù)載電阻，維持電流不變。

2.恒電阻放電：放電過(guò)程中負(fù)載電阻阻值不變。

（三）電池充電的方式

1.恒電流充電

2.變電流充電：在充電開(kāi)始階段以較大電流充電，后階段用較小電流充電。

3.定電位充電：在充電過(guò)程中，調(diào)節(jié)充電電流，維持充電電壓恒定在某一值的充電方式。

7. 試述鉛酸蓄電池的表達(dá)式、電極反應(yīng)、電池結(jié)構(gòu)、影響循環(huán)壽命的原因、密封機(jī)理和工藝。

（1）池表達(dá)式為： (一) Pb│H2SO4│PbO2 (+)

（2）電極反應(yīng)：

負(fù)極反應(yīng)：Pb+HSO4- ←→ PbSO4+H+ +2e

正極反應(yīng)：PbO2+HSO4 - ?+3H+ +2e ←→P bSO4+2H2O

電池反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO4 ←→ 2PbSO4+2H2O

（3）結(jié)構(gòu)組成：海綿狀鉛為負(fù)極（集電器），PbO2作正極，采用涂膏式極板柵結(jié)構(gòu)。

（4）影響電池的壽命和容量減小原因

（a）極板柵腐蝕：Pb電極在與PbO2和酸接觸的地方腐蝕以及Pb板柵的暴露部分充電時(shí)可能發(fā)生的陽(yáng)極氧化而導(dǎo)致的腐蝕。

（b）正極活性物質(zhì)的脫落。 （c）負(fù)極自放電

（d）極板柵硫酸化：表現(xiàn)為電極上生成緊密的白色硫酸鹽外皮，此時(shí)電池不能再充電。