生物电化学与电分析化学

中国科学院长春应用化学研究所 2014年攻读博士学位研究生入学考试试题

电化学与电分析化学

一、(30分)名词解释 1. 循环伏安法 2. 原电池与电解池 3. 双电层 4. 能斯特方程 5. 物质传质途径 6. 化学修饰电极

二、(20分) 详细回答下列问题

1. 给出塔菲尔(Tafel)公式并具体说明每一项符号的意义。 2. 阐述电极极化及其产生原因。 3. 详细说明电极过程并各举一例。

4. 请说明标准电极与参比电极，为何实验中常采用参比电极代替标准电极？常用参比电极有哪些，请给出各参比电极的单电极电位。

三、(15分) 根据你的知识，谈谈你对电化学的理解，什么是电化学？说明电化学研究的相关领域，写出电化学的5种主要杂志。

四、(15分)给出多晶Pt电极在0.5mol/LH2SO4中的CV图，指出并解释其特征峰。 五、(10分)简述硕士论文研究内容、选题意义，如何开展工作的，以及硕士发表论文情况(500 ~ 1000字)。

六、(10分)如果请你设计博士论文研究，结合你的基础及对电化学与电分析化学的认识，你最想解决的关键科学问题是什么，为什么？ (500 ~ 1000字)。

第 1 页 共 1 页

曲一线科学备考 电化学

1. (2012天津, 7)X、Y、Z、M、G五种元素分属三个短周期, 且原子序数依次增大。X、Z同主族, 可形成离子化合物ZX; Y、M同主族, 可形成MY2、MY3两种分子。请回答下列问题: (1, 易)Y在元素周期表中的位置为 。

(2, 易)上述元素的最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是 (写化学式), 非金属气态氢化物还原性最强的是 (写化学式)。

(3, 易)Y、G的单质或两元素之间形成的化合物可作水消毒剂的有(写出其中两种物质的化学式)。

(4, 中)X2M的燃烧热ΔH=-a kJ·mol-1, 写出X2M燃烧反应的热化学方程式: 。

(5, 难)ZX的电子式为 ; ZX与水反应放出气体的化学方程式为 。

(6)熔融状态下, Z的单质和FeG2能组成可充电电池(装置示意图如右图), 反应原理为:

2Z+FeG2 Fe+2ZG

放电时, 电池的正极反应式为 ; 充电时, (写物质名称)电极接电源的负极; 该电池的电解质为

电化学与电位分析法

一、简答题

⒈ 化学电池由哪几部分组成？如何表达电池的图示式？电池的图示式有那些规定？

⒉ 电池的阳极和阴极，正极和负极是怎样定义的？阳极就是正极，阴极就是负极的说法对吗？为什么？

⒊ 电池中\盐桥\的作用是什么？盐桥中的电解质溶液应有什么要求？ ⒋ 电极电位及电池电动势的表示式如何表示？应注意什么问题？何谓式量电位？如何表示？

⒌ 电极有几种类型？各种类型电极的电极电位如何表示？ ⒍ 何谓指示电极、工作电极、参比电极和辅助电极？

⒎ 何谓电极的极化？产生电极极化的原因有哪些？极化过电位如何表示？ ⒏ 写出下列电池的半电池反应和电池反应，计算电动势。这些电池是原电池还是电解池？极性为何？（设T为25℃,活度系数均为1）

⑴ Pt│Cr3+（1.0×10－4mol·L－1），Cr2+（0.10mol·L－1）‖Pb2+(8.0× 10－2mol·L－1)│Pb 已知： ⑵

已知： EVO2?/VO2??1.00V,EFe3?/Fe3??0.77V

⑶ Pt,H2(20265Pa)│HCl(0.100mol·L－1)‖HClO4(0.100mol·L－1)│Cl2(50663Pa),Pt 已知： EH?/H2?0.0V,E

电化学与电位分析法

一、简答题

⒈ 化学电池由哪几部分组成？如何表达电池的图示式？电池的图示式有那些规定？

⒉ 电池的阳极和阴极，正极和负极是怎样定义的？阳极就是正极，阴极就是负极的说法对吗？为什么？

⒊ 电池中\盐桥\的作用是什么？盐桥中的电解质溶液应有什么要求？ ⒋ 电极电位及电池电动势的表示式如何表示？应注意什么问题？何谓式量电位？如何表示？

⒌ 电极有几种类型？各种类型电极的电极电位如何表示？ ⒍ 何谓指示电极、工作电极、参比电极和辅助电极？

⒎ 何谓电极的极化？产生电极极化的原因有哪些？极化过电位如何表示？ ⒏ 写出下列电池的半电池反应和电池反应，计算电动势。这些电池是原电池还是电解池？极性为何？（设T为25℃,活度系数均为1）

⑴ Pt│Cr3+（1.0×10－4mol·L－1），Cr2+（0.10mol·L－1）‖Pb2+(8.0× 10－2mol·L－1)│Pb 已知： ⑵

已知： EVO2?/VO2??1.00V,EFe3?/Fe3??0.77V

⑶ Pt,H2(20265Pa)│HCl(0.100mol·L－1)‖HClO4(0.100mol·L－1)│Cl2(50663Pa),Pt 已知： EH?/H2?0.0V,E

电分析化学导论

重点与难点

1． 电池电动势的正确图示及有关运算 2． 电极电位的正确表达及有关运算

3． 有关物理化学常数与电极电位、电池电动势的关系

概述

电分析化学是仪器分析的一个重要分支，是建立在溶液电化学性质基础上的一类分析方法，或者说利用物质在其溶液中的电化学性质及其变化规律进行分析的一类方法。电化学性质是指溶液的电学性质（如电导、电量、电流、电位等）与化学性质（如溶液的组成、浓度、形态及某些化学变化等）之间的关系。

电分析化学的分类与特点

电分析化学的分类

习惯上按电化学性质参数之间的关系来划分，可分为：电导分析法、电位分析法、电解与库仑分析法、极谱与伏安分析法等。 而通常是划分为三个类型：

－－ 以待测物质的浓度在某一特定实验条件下与某些电化学参数间的直接关系为基础的分析方法。如电导法、电位法、库仑法、极谱与伏安法等。

－－ 以滴定过程中，某些电化学参数的突变作为滴定分析中指示终点的方法（注意：不是用指示剂），如电位滴定、电导滴定、电流滴定等。

－－ 经电子作为\沉淀剂\，使试液中某待测物质通过电极反应转化为固相沉积在电极上、由电极上沉积产物的量进行分析的方法，如电解分析法（也称电重量法）。

电分析化学导论

重点与难点

1． 电池电动势的正确图示及有关运算 2． 电极电位的正确表达及有关运算

3． 有关物理化学常数与电极电位、电池电动势的关系

概述

电分析化学是仪器分析的一个重要分支，是建立在溶液电化学性质基础上的一类分析方法，或者说利用物质在其溶液中的电化学性质及其变化规律进行分析的一类方法。电化学性质是指溶液的电学性质（如电导、电量、电流、电位等）与化学性质（如溶液的组成、浓度、形态及某些化学变化等）之间的关系。

电分析化学的分类与特点

电分析化学的分类

习惯上按电化学性质参数之间的关系来划分，可分为：电导分析法、电位分析法、电解与库仑分析法、极谱与伏安分析法等。 而通常是划分为三个类型：

－－ 以待测物质的浓度在某一特定实验条件下与某些电化学参数间的直接关系为基础的分析方法。如电导法、电位法、库仑法、极谱与伏安法等。

－－ 以滴定过程中，某些电化学参数的突变作为滴定分析中指示终点的方法（注意：不是用指示剂），如电位滴定、电导滴定、电流滴定等。

－－ 经电子作为\沉淀剂\，使试液中某待测物质通过电极反应转化为固相沉积在电极上、由电极上沉积产物的量进行分析的方法，如电解分析法（也称电重量法）。

电化学方程式测试 （1）

1.下列哪几个装置能否形成原电池？形成原电池的写出两个电极上的电极反应

a负极： 正极： b负极： 正极： c负极： 正极： d负极： 正极： e负极： 正极： f负极： 正极： g负极： 正极：

电化学试题的分析与技巧

金点子：

本专题的试题包括：新型电池，溶液中离子的放电顺序，电解后溶液pH的求算，原电池、电解池、电镀池的比较分析等。在解题时，所涉及到的方法有正逆判析、电荷守恒、电子守恒等。其主体内容如下：

1．原电池、电解池、电镀池的比较

2．用惰性电极对电解质溶液进行电解时的各种变化情况比较

注：电解CuCl2 溶液，从理论上讲，其浓度减小，水解产生的ｃ(H)减小，pH增大。但实际上，阳极产生的Cl2不可能全部析出，而有一部分溶于阳极区溶液中，且与H2O反应生成HCl 和HClO ，故 pH减小。

经典题：

例题1 ：（1993年上海高考题） ：有a、b、c、d 四种金属。将a与b用导线连接起来，浸入电解质溶液中，b不易腐蚀。将a、d分别投入等浓度盐酸中，d 比a反应剧烈。将铜浸入b的盐溶液里，无明显变化。如果把铜浸入c的盐溶液里，有金属c析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是 （ ）

A．a c d b B．d a b c C．d b a c D．b a d

1、恒电位法 2、稳态极化曲线 3、线性电位扫描 4、交流阻抗法 5、电化学工作站 6、支持电解质 7、暂态电极过程 8、电位阶跃法 9、双脉冲电流法 10、控制电流法 11、辅助电极 12、电化学稳态 13、液接界电位（势） 14、三电极体系 15、参比电极 16、溶液的欧姆压降

1、恒电位法

利用恒电位仪，控制研究电极相对参比电极的电位按照人们预想的规律变化，不受电极系统的影响，同时测量相应电流变化的方法。 2、稳态极化曲线

当电极过程的各个基本过程，如双电层充电、电荷转移、扩散传质等都达到稳态时，所测得的极化曲线。 3、线性电位扫描

控制电极电位以恒定的速度变化，同时测定通过电极的电流。 4、交流阻抗法

以小幅度正弦波为扰动信号，使电极系统产生近似线性关系的响应，测量电极系统在很宽频率范围的阻抗谱，以此来研究电极系统的方法。又称电化学阻抗谱。 5、电化学工作站

由计算机控制的电化学测试仪通常称为电化学工作站。使试验智能化，可存储大量数据，自动化的方式操作数据，将数据以更加方便的方式展示。 6、支持电解质

也称惰性电解质，在被测电解液中加入的高浓度电解质。目的是消除电迁移，减小分散层的影响，增强导电性， 7、暂态电极过程

组成电极过程的各

第一章 绪论

电分析化学是利用物质的电学和电化学性质进行表征和测量的科学，它是电化学和分析化学学科的重要组成部分，与其它学科，如物理学、电子学、计算机科学、材料科学以及生物学等有着密切的关系。

电分析化学的研究领域包括成分和形态分析，动力学和机理分析，表面和界面分析等方面的内容。 在化学成分分析中，电分析化学方法是一种公认的快速、灵敏、准确的微量和痕量分析方法。

电分析化学的理论基础：电位分析法的定量关系式是能斯特方程；现代极谱和伏安法的理论是建立在扩散电流理论基础上。 菲可(Fick)第一定律: 描述电活性物资向电极表面扩散传质的流量方程

菲可(Fick)第二定律：描述电解过程中电活性物质的浓度随离开电极表面的距离x和时间t变化的微分方程式 第二章 扩散电流理论与极谱分析

电极反应速度：单位面积上单位时间内发生反应的物质的摩尔数 ? = i / nFA = j / nF

影响反应速度的因素 : 1.传质速度.2.在电极表面进行的电子交换反应的性质.3.电极反应是否耦合均相化学反应.4.其它表面反应,如吸附,解吸或表面膜的形成等 极化: 电流通过电极/溶液界面时,电极电位偏离平衡电位的现象 极化分为：浓差极化，电化学极化: 21