发布时间 : 星期日 文章电化学原理思考题答案更新完毕开始阅读9740e8049b89680202d825b9
子的平均能级。费米能级的能量就是自由电子在金属中的电化学位。
16. 试根据量子理论，说明活化态和过电位的物理意义。 答：实现电子隧道跃迁所需要的激发态就是经典理论中的活化态。电极极化的实质是费米能级的移动。
第六章思考题
1. 人们从实验中总结出的电化学极化规律是什么？电化学极化值的大小受哪些因素的影响？
答：人们从实验中总结出的最重要的电化学极化规律经验公式——塔菲尔公式η=a+blogj。极化值的大小和电极材料的性质、电极表面状态、溶液组成及温度等因素有关。 2．试用位能图分析电极电位对电极反应??????++?????????（一次转移两个电子）的反应速度的影响。 答：
3. 从理论上推导电化学极化方程式（巴特勒-伏尔摩方程），并说明该理论公式与经验公式的一致性。 答：
4. 电化学反应的基本动力学参数有哪些？说明它们的物理意义。 答：传递系数、交换电流密度和电极反应速度常数通常被认为是基本的动力学参数。传递系数α和β的物理意义是电极电位对还原反应活化能和氧化反应活化能影响的程度。交换电流密度表示平衡电位下氧化反应和还原反应的绝对速度，也可以说是平衡状态下，氧化态粒子和还原态粒子在电极/溶液界面的交换速度。电极反应速度常数是交换电流密度的一个特例，是指定条件——电极电位为标准电极电位和反应粒子浓度为单位浓度——下的交换电流密度。
5. 既然平衡电位和交换电流密度都是描述电极反应平衡状态的特征参数，为什么交换电流密度能说明电极反应的动力学特征？
答：对处于平衡态的电极反应来说，它既具有一定的热力学性质，又有一定的动力学特性。这两种性质分别通过平衡电位和交换电流密度来描述，二者之间并无必然的联系。交换电流密度表示平衡电位下氧化反应和还原反应的绝对速度，所以，交换电流密度本身就表征了电极反应在平衡状态下的动力学特性。
6. 为什么要引入电极反应速度常数的概念？它与交换电流密度之间有什么联系和区别？ 答：交换电流密度的数值随反应物质的浓度改变而改变，所以应用交换电流密度描述电极体系的动力学性质时，必须注明各反应物的浓度，很不方便。为此，引入了与反应物质浓度无关的电极反应速度常数。电极反应速度常数是交换电流密度的一个特例，是指定条件——电极电位为标准电极电位和反应粒子浓度为单位浓度——下的交换电流密度。
7. 可以用哪些参数来描述电子转移步骤的不可逆性？这些参数之间有什么联系与区别？ 答：可以用交换电流密度来描述电子转移步骤的可逆性。交换电流密度大，反应易于进行的电极反应，其可逆性也大，表示电极体系不容易极化。
8. ψ1电位的变化为什么会影响电化学反应步骤的速度？在什么条件下必须考虑这种影
响？ 答：电子转移步骤是在紧密层中进行的，影响反应活化能和反应速度的电位差是紧密层平面与电极表面之间的电位差，即紧密层电位（φ-ψ1）。当ψ1电位不能忽略时，ψ1电位变化就会影响电化学反应步骤的速度。在稀溶液中，尤其是电极电位接近于零电荷电位和发生表面活性物质特性吸附时，ψ1电位在整个双电层电位差中占有较大的比重。因此，在这条件下，不得不考虑ψ1电位的变化对电化学反应步骤速度的影响。 9. 在ZnSO4溶液中电解时阴极反应是??????++?????→????。在ZnO和NaOH混合 溶液中电解时的阴极反应是????(????)?????+?????→????+???????
。在这两种溶液中，ψ1电位的变化对阴极反应速度的影响是否相同？为什么？设传递系数 ??
→=????。 答：不相同。当阳离子在阴极还原时，ψ1电位变正，阴极反应速度减小；阴离子在阴极还原时，由于强烈的ψ1效应而使电化学极化曲线表现出特殊形状。
10. 多电子转移步骤的动力学规律与单电子转移步骤的动力学规律是否一样？为什么？ 答：多电子电极反应的动力学规律是由其中组成控制步骤的某一个单电子转移步骤（多为单电子反应）所决定的，因而它的基本动力学规律与单电子转移步骤（单电子电极反应）是一致的，基本动力学参数（传递系数和交换电流密度等）都具有相同的物理意义，仅仅由于反应历程的复杂程度不同，在数值上有所区别而已。
11. 当电极过程为电子转移步骤和扩散步骤共同控制时，其动力学规律有什么特点？ 答：从电化学极化和浓差极化共存时的动力学公式中可以看出，混合控制时的过电位是由两部分组成的（电化学过电位和浓差过电位）。
12. 根据极化电流密度j，交换电流密度j0和极限扩散电流密度jd的相对大小，电极极化可能出现几种情况？各种情况下的稳态极化曲线的特征是什么？ 答：j≤j0，j≤jd时，电极几乎不发生极化，过电位很小，趋近于零；j0≤j≤jd时，过电位基本上是由电化学极化引起的；j≈jd≤j0时，过电位是由浓差极化引起的；j≈jd≥j0时，过电位是由电化学极化和浓差极化共同作用
的结果。
13. 对于j0≤jd的电极体系，电极过程有没有可能受扩散步骤控制？为什么？ 答：有。当电流密度较大，趋近于极限扩散电流密度时，电极过程就受扩散步骤控制。 14. 什么是电子的隧道跃迁？在电极/溶液界面实现电子隧道跃迁的条件是什么？
答：通过隧道效应（电子的量子行为使它穿透位垒而出现在真空中，前后能量不变），使电子有可能在无辐射条件下实现在两相界面的转移，这种转移就叫隧道跃迁。实现电子隧道跃迁的条件是服从弗兰克-康东原理（电子只能在电子能级接近于相等的两个粒子间有效地跃迁）。
15. 什么是费米能级？它在电极反应中有什么重要意义？ 答：费米能级通常被看做是反应电子的平均能级。费米能级的能量就是自由电子在金属中的电化学位。
16. 试根据量子理论，说明活化态和过电位的物理意义。 答：实现电子隧道跃迁所需要的激发态就是经典理论中的活化态。电极极化的实质是费米能级的移动。