应用电化学练2

应用电化学练习（二）

1. 用旋转圆盘电极电解0.1 mol·L-1CuSO4（有大量Na2SO4）溶液，圆盘电极面积为55cm2，转速为2转·秒-1，Cu2+的扩散系数为1.1×10-5 cm2·s-1，溶液粘度为1.2×10-2 g·cm-1·s-1，密度为1.1g·cm-3，求通过电极的极限电流。

2. 某一浓度为0.1 mol·L-1的有机物在25℃的静止电解液中电解氧化，如果它的扩散步骤是速度控制步骤，试求其极限电流密度。假设与每一有机物结合的电子数为4，有机物的扩散系数为3×10-5cm2·s-1，扩散层厚度为0.05cm。

3. 电极反应Cu2+ + 2e = Cu 的传递系数为0.5，交换电流密度为2×10-5A·m-2，计算298K时的Tafel常数，并估算从Cu2+活度为1的电解液在298K和电流密度为5×10-3A·m-2沉积铜时所需的过电位。

4. 298 K时用镍阴极电解氢氧化钠溶液，在过电位为0.148 V、0.394 V下相应的电流密度分别为0.0001 A·cm-2、0.01 A·cm-2，计算在上述介质中析氢反应的传递系数和交换电流密度。已知析氢反应的电子转移数n=1mol·mol-1(反应)

5. 何谓非稳态扩散？其初始条件和一个边界条件是什么？另一边界条件由极化条件决定。 6. 溶液中有哪几种传质方式，产生这些传质过程的原因是什么？ 7. 稳态扩散和非稳态扩散的特点是什么，可以用什么定律来表示？

8. 说明标准电极反应速度常数kS和交换电流密度i0的物理意义，并比较两者的区别。 9. 为什么有机物在电极上的可逆吸附总是发生在一定的电位区间内？

10. 如何根据交换电流密度J0、稳态极限扩散电流密度JD和电流密度J的相对大小，来分析导致出现过电位的原因？

11. 如何在Tafel区求交换电流密度J0？如何在线性极化区求交换电流密度J0？（稳态法） 12. 酸性介质中某金属电极析氢反应的电化学脱附机理如下： (1) H3O+ + e = H吸附 ＋ H2O (快步骤) (2) H3O+ + H吸附 + e = H2＋H2O (慢步骤)

在析氢的Tafel关系式η＝ a + b lg i，式中η为过电位，i为电流密度,a和b分别为Tafel 常数，试证b = 2.3RT/(1+α)F，式中α为传递系数，R为气体常数，T为开而文温度（K），F为法拉第常数；并且在25℃时b值为39 mV。

13. 在25℃下将铁放入Fe2+活度为1的溶液（pH=3）中，已知Fe2+还原为Fe的交换电流密度为2×10-5A·m-2，氢在该溶液中析出的交换电流密度为1.6×10-3A·m-2；Fe氧化过程和氢离子还原过程的b值（Tafel常数之一，η＝ a + b lg i）分别为0.06和0.12V，试求腐蚀电位和腐蚀电流密度。（已知E0(Fe2+/Fe)=-0.440V）。

14.根据Cottrel方程计算电位阶跃后1、10和100 s（秒）时还原反应的电流。假设CO=1 nmol/L，DO=10-9 m2/s，电极面积10-6 m2. 15.在含有10-3 mol/L二价离子的溶液中进行旋转圆盘电极（面积0.5 cm2）,发现电极转速为100 r/min时的I－E关系为：

E/mV -100 -120 -150 -500 -550 -600 I/mA 0.046 0.062 0.101 0.965 0.965 0.965 求电极转速为200 r/min时的极限扩散电流和传质系数（传质系数即扩散系数与扩散层厚度之比）。

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