第一章 绪论 思考题 1、第一类导体和第二类导体有什么区别？ 答：区别：载流子的不同。第一类导体载流子为物体内部自由电子或空穴，第二类导体的载流子为正负离子。 注意：①不要漏掉空穴，②部分同学认为载流子在各自导体间导电过程涉及化学变化。这是不对的，只有在两类导体界面上传递时才会出现化学反应。 2、什么是电化学体系？你能举出两﹑三个实例加以说明吗？ 答：电化学体系是指由两类不同导体组成的，是一种在电荷转移时不可避免地伴随有物质变化的体系。 实例:①镀锌的电解池，其外电路是由第一类导体组成的，而电解质是由第二类导体组成，在正极上发生氧化反应（Zn 和OH-失去电子的反应），在负极上发生还原反应（Zn2+和H+得电子的反应。②丹尼尔电池，其外部电路时由第一类导体组成，而溶液是由第二类导体组成，其阳极上发生还原反应，阴极上发生氧化反应。 注意： ①例子不能写得过于简单，要具体说明。②“阴”、“阳”的字迹一定写清楚。 4、能不能说电化学反应就是氧化还原反应？为什么？ 答：不能。因为电化学反应是发生在电化学体系中的，并伴随有电荷的转移的化学反应。而氧化还原反应则是指在反应前后元素的化合价具有相应的升降变化的化学反应。 注意：强调电化学体系，电化学反应要在两类导体组成的体系中发生反应。而氧化还原反应则没有导体类型的限制。 6、影响电解质溶液导电性的因素有哪些？为什么？ 答：①电解质溶液的几何因素。对单位体积溶液，电解质溶液的导电性与离子在电场作用下迁移的路程和通过的溶液截面积有关，这同单位体积金属导体受其长度和横截面积的影响类似。 ②离子运动速度。离子运动速度越大，传递电量就越快，导电能力就越强。离子运动速度又受到离子本性、溶液总浓度、温度、溶剂粘度等的影响。 ③离子浓度。离子浓度越大，则单位体积内传递的电量就越大，导电能力越强。但如果离子浓度过大，离子间距离减少，其相互作用就加强，致使离子运动的阻力增大，这反而能降低电解质的导电性能。 ④溶剂性质。影响离子的电离、水化半径、粘度等。 电解质溶液导电性的影响是多方面的，而各因素间又能相互影响。 问题：容易忽略第一条，同时具体影响情况应尽量全面。 第二章电化学热力学 习题2、计算25℃时下列电池的电动势。
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(2)
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解：电极反应：(–)
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(+)
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电池反应： 此题可视为无限稀释的溶液，用浓度代替活度计算。
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第五章 液相传质步骤动力学
思考题
2、在什么条件下才能实现稳态扩散过程？实际稳态扩散过程的规律与理想稳态扩散过程有什么区别？
答：只有当对流与扩散同时存在时，才能实现稳态扩散过程，故常常把一定强度的对流作用的存在，作为实现稳态扩散过程的必要条件。
实际稳态扩散过程的规律与理想稳态扩散过程的区别：
（1）理想条件下，扩散区和对流区可截然分开了。而在真实的条件下，扩散区和对流区没有明确界限，不能截然分开，它们之间有相互重叠区域。
（2）在理想扩散条件下，扩散层有确定的厚度，其厚度等于毛细管的长度 ；而在真实体系中，由于对流作用于的存在，只能根据一定的理论来近似地求解扩散层的有效厚度。
（3）实际稳态扩散过程中对流扩散电流密度由于对流的存在使得其受扩散系数D的影响减小。即j与D2/3成正比。
（4）实际稳态对流扩散电流密度受对流传质的影响，其影响因素发生变化。如对流速度u0、电极表面位置y，溶液粘度γ等。
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9、20 oC时测得铂电极在1mol/L KOH溶液中的阴极极化实验数据如表所列。若已知速度控制步骤是电化学反应步骤，试求
(1)该电极反应在20 oC时的交换电流密度。
(2)该极化曲线塔菲尔区的a值和b值。
阴极极化实验数据
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对表进行处理可得：（注意：作η~logj的曲线图）
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由图可得直线的斜率，即b=0.093；
直线的截距，即a=0.358。
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10、测出 时电极反应O+e⇌R的阴极极化电流与过电位的数据如表6.8所列。求该电极反应的交换电流密度和传递系数 。
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由图可看出过电位与电流密度的对数呈线性关系，即为高过电位下的极化过程。由拟合直线可以得到：
直线斜率值（Slope），即b=0.289；
直线的截距（Intercept），即a=1.401。
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化学电源
1. 什么是化学电源？试述其结构和类型
（1）化学电源：又称电池，是将氧化-还原反应的化学能直接转变为电能的装置.
（2）化学电源的结构:电极材料（正、负极）、隔膜、电解液、外壳等
化学电源的类型:①一次电池（原电池）②二次电池（蓄电池或可充电电池）③贮备电池④燃料电池
2. 试述有关化学电源主要性能的概念，如电动势、开路电压、工作电压、截止电压
电池容量、连续放电、间歇放电、电池的寿命、自放电、过充电等.。
电动势E：又称理论电压，是指没有电流流过外电路时电池正负两极之间的电极电势差。
开路电压OCV：是在无负荷情况下的电池电压，一般 OCV≤E，只有可逆电池的OCV＝E。
工作电压V：是指电池有电流流过时的端电压。
额定电压：指电池工作时公认的标准电压。
中点电压：指电池放电期间的平均电压。
截止电压：指电池放电终止时的电压值。
电池容量C：指在一定放电条件下，电池放电到终止电压时所能放出的电量，单位为库仑（C）或安时（A·h）
电池的寿命包含三种涵义：使用寿命是指在一定条件下，电池工作到不能使用的工作时间。循环寿命是指在二次电池报废之前，在一定条件放电条件下，电池经历充放电循环的次数，对于一次电池、燃烧电池则不存在循环寿命。贮存寿命是指电池性能或电池容量降低到额定指标以下时的贮存时间。
自放电是指由于电池种一些自发过程的进行而引起的电池容量的损失。
充电时间太长，电池可能被过充电。
3. 什么是一次电池？一次的原因是什么？有何优点？
（1）一次电池（原电池）为电池放电后不能用充电的方法使它复原的一类电池。
（2）原因是由于电池反应或电极反应的不可逆性或条件限制使电池反应很难可逆地进行所决定的。
（3）主要优点是：方便、简单、容易使用，维修工作量极少。其他优点有：贮存寿命长，适当的比能量和比功率，可靠，成本低。
4. 写出氯化铵型锌锰一次电池表达式及电极反应和成流反应
氯化铵型锌锰电池：
电池表达式 ：(-) Zn│NH4Cl+ZnCl2│MnO2 , C (+)
负极反应：Zn －2e→Zn2+
正极反应：2MnO2+2H2O+2e→2MnOOH+2OH –
电池反应：Zn+2MnO2+2NH4Cl→2MnOOH+Zn(NH3)2Cl2
5. 写出碱性锌锰一次电池表达式及电极电池反应，并说明其主要结构和特征。
电池表达式为 ：(一)Zn│浓KOH│MnO2 ，C（+）
负极反应： Zn+2OH - —2e→Zn(OH)2
Zn(OH)2+2OH-→[Zn(OH)4]2-
正极反应： MnO2+H2O+e→MnOOH+OH - MnOOH+H2O+e→Mn(OH)2+OH –
电池反应：Zn+MnO2+2H2O+2OH -→Mn(OH)2+Zn(OH)42-
电池采用浓KOH作电解液（PH≈5），采用Zn和石墨分别作为负极和正极的集电器。该电池的特点是自放电小、内阻小、放电电压比盐类电解液的要高且稳定，同时由于电解MnO2(EMD)的使用，电池具有较高的容量。
6. 试述二次电池的一般性质
（一）评价二次电池性能的主要指标
除电流、电压、电池容量、比性能、比功率等以外，还有容量效率，伏特效率、能量效率和充放电行为等。
1.容量效率：蓄电池放电输出的电量和充电至原始状态时所需电量的比。
2.伏特效率：蓄电池放电和充电过程的工作电压之比。
3.能量效率：指容量效率和伏特效率的乘积，它是评价电池能量瞬时和极化行为的综合指标。
4.充放电行为：是评价二次电池优劣的重要指标
（二）电池放电的方式
1.恒电流放电：在放电过程中改变负载电阻，维持电流不变。
2.恒电阻放电：放电过程中负载电阻阻值不变。
（三）电池充电的方式
1.恒电流充电
2.变电流充电：在充电开始阶段以较大电流充电，后阶段用较小电流充电。
3.定电位充电：在充电过程中，调节充电电流，维持充电电压恒定在某一值的充电方式。
7. 试述铅酸蓄电池的表达式、电极反应、电池结构、影响循环寿命的原因、密封机理和工艺。
（1）池表达式为： (一) Pb│H2SO4│PbO2 (+)
（2）电极反应：
负极反应：Pb+HSO4- ←→ PbSO4+H+ +2e
正极反应：PbO2+HSO4 - +3H+ +2e ←→P bSO4+2H2O
电池反应：Pb+PbO2+2H2SO4 ←→ 2PbSO4+2H2O
（3）结构组成：海绵状铅为负极（集电器），PbO2作正极，采用涂膏式极板栅结构。
（4）影响电池的寿命和容量减小原因
（a）极板栅腐蚀：Pb电极在与PbO2和酸接触的地方腐蚀以及Pb板栅的暴露部分充电时可能发生的阳极氧化而导致的腐蚀。
（b）正极活性物质的脱落。 （c）负极自放电
（d）极板栅硫酸化：表现为电极上生成紧密的白色硫酸盐外皮，此时电池不能再充电。
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