化学研究生《电分析化学》复习题-201410..

12014级化学研究生《电分析化学》复习题1.相关外文文献的熟练阅读。2.电分析化学方法主要包括那些内容？电分析化学方法是建立在溶液中物质电化学性质基础上的一类仪器分析方法。根据测量的电参量的不同，可分为：（1）测量溶液电导的方法称为电导分析法。（2）测量电池电动势或电极电位的方法为电位分析法。（3）测量电解过程中消耗的电量的方法为库仑分析法。（4）测量电解过程中电流的方法为电流分析法；如测量电流随电位变化的曲线的方法，则为伏安法，其中使用滴汞电极的又称为极谱分析法。（5）将电子作为沉淀剂使被测物在电极上析出，然后进行称量的方法为电解分析法（电重量分析法）。3.简述电分析化学方法及其大致类型。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。类型：电导分析；电位分析；电解分析；库仑分析；极谱分析和溶出伏安分析4.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？电池的图示法：（1）左边：负极，氧化反应；右边：正极，还原反应（2）注明物相：气相：g，注明气体压力；液相：l；(水)溶液：aq，注明浓度、活度；固相：s，有时很明显就不注明（3）温度T若不注明，均指298.15K（4）不同的物相间用竖线“”或“,”隔开（不同溶液或不同浓度的溶液也属不同物相）（5）气体不能直接作电极，要附着于不活泼金属（Pt）或C棒等（6）用“||”表示盐桥（以消除液接电势）。5.原电池和电解池的区别是什么？6.为什么在现代电化学研究过程中一般都用三电极体系？三电极体系中三个电极的名称分别是什么？各有什么用？7.请从概念上区分指示电极、工作电极、参比电极、辅助电极。2指示电极：用来指示溶液中待测离子活度的电极。其电极电位值随着溶液中待测离子活度的变化而变化，可指示出溶液中待测离子的活度。如pH玻璃电极、氟离子选择性电极等。工作电极：是指所研究的反应在该电机上发生。对工作电极的基本要求是：所研究的电化学反应不会因电极自身所发生的反应而受到影响，并且能够在较大的电位区域中进行测定；电极必须不与溶剂或电解液组分发生反应；电极面积不宜太大，电极表面最好应是均一、平滑的，且能够通过简单的方法进行表面净化等等。参比电极：是指一个已知电势的接近于理想不极化的电极，参比电极上基本没有电流通过，用于测定研究电极（相对于参比电极）的电极电势。常用的参比电极有甘汞电极、银/氯化银电极等。对参比电极的要求:既然参比电极是理想不极化电极，它应具备下列性能：应是可逆电极，其电极电势符合Nernst方程；参比电极反应应有较大的交换电流密度，流过微小的电流时电极电势能迅速恢复原状；应具有良好的电势稳定性和重现性等。辅助电极：又称对电极，该电极和工作电极组成回路，使工作电极上电流畅通，以保证所研究的反应在工作电极上发生，但必须无任何方式限制电池观测的相应。8.一电池由下列物质组成：银电极，未知Ag+溶液，盐桥，饱和KCl溶液，Hg2Cl2(s)，Hg(1)。请回答：（1）写出其电池符号；（2）哪一个电极是参比电极？哪一个电极是指示电极？甘汞电极银电极（3）盐桥起什么作用？该盐桥内应充以什么电解质？降低或者消除液接电势。盛满饱和KcL溶液和3%琼脂9.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？阴极:发生还原反应的电极是阴极。阳极:发生氧化反应的电极是阳极。正极是指电位高的电极，负极是电位低的电极。阳极就是正极，阴极就是负极的说法不对。因为在电解池中阳极也是正极，阴极是负极，但在原电池中阳极是负极，阴极是正极。阴极、阳极、正极、负极同时存在原电池和电解池中。习惯上，在原电池中只提及正极负极，在电解池中只提及阴极阳极。10.名词解释：双电层，紧密层，分散层（扩散层），电极极化，标准电极电位，条件电极电位，过电位，电化学极化，浓差极化，极化曲线，Tafel公式，理想极化电极，理想非极化电极，电导，离子强度，可逆电池，盐桥，电极电位，分解电压，液体接界电势，电极电势，膜电势，酸差，碱差。双电层：由于电极和溶液界面带有的电荷符号相反，故电极/溶液界面上的荷电物质能部分地定向排列在界面两侧，称为双电层（doublelayer）。紧密层：电极/溶液界面的双电层的溶液一侧被认为是由若干层组成的。最靠近电极的一层为内层，它包含有溶剂分子和所谓的特性吸附的物质（离子或分子），这种内层也称为紧密层。扩散层：在溶液中与电极表面离子电荷相反的离子只有一部分紧密地排列在电极/溶液界面3的溶液一侧，这一层称为紧密层；另一部分离子与电极表面的距离则可以认为从紧密层一直分散到本体溶液中，这一层称为扩散层。电极极化（electrodepolarization）：当法拉第电流通过电极时，电极电势或电池电动势对平衡值会发生偏离，这种偏离称为电极极化。标准电极电位：是以标准氢原子作为参比电极，即氢的标准电极电位值定为0，与氢标准电极比较，电位较高的为正，电位较低者为负。在25℃时，金属电极与标准氢电极（电极电位指定为零）之间的电位差，叫做该金属的标准电极电位。条件电极电位：（1）不知道活度a（或活度系数γ）（a=γc）（2）离子在溶液可能发生，络合，沉淀等副反应考虑到以上这两个因素,我们引入了条件电极电位过电位：为了表示出电极极化的状况,把在某一电流密度下极化电极电位与该电极的平衡电极电位之间的差值称为过电位(以η表示),电化学极化：电极上的电化学反应速度小于电子运动速度而引起的极化现象。浓差极化：在电解过程中，电极附近某离子浓度由于电极反应而发生变化，本体溶液中离子扩散的速度又赶不上弥补这个变化，就导致电极附近溶液的浓度与本体溶液间有一个浓度梯度，这种浓度差别引起的电极电势的改变称为浓差极化.极化曲线（polarizationcurve）：电极的极化引发的电极反应中电流、电压的关系变化繁多，统称为极化曲线。Tafel公式：电流密度较大时，其对数与电势作图呈线性关系，该直线称为塔菲尔线。即η=a+blgi，式中η为超电势，i为电流密度，b称为塔菲尔斜率，a为塔菲尔线与电势轴的截距。但电流密度较小时(在平衡电势附近)塔菲尔公式不适用，此时η与i成正比关系。理想极化电极：如果电极本身不能建立确定的电势，其电势随着外加电压而变化，则此电极称为理想极化电极。理想极化电极：无论外加电源怎么给电极/溶液界面施加电位，均无电流通过电极/溶液界进行传递的电极称为理想极化电极（IPE）。反之为理想非极化电极。理想非极化电极：能建立十分稳定的电势的电极。外电流通过电极时所引起的电极极化十分微小，当外电流消除时电极很快恢复到原来的稳定电势。常用的参比电极如甘汞电极、氯化银电极等，可认为是理想非极化电极。电导：是指电阻的倒数，用符号G表示：G=1/R。通常认为电导越大，导体的导电能力越强。离子强度：是指溶液中离子浓度与价数的平方乘积总和的一半，写作I＝iiizb221可逆电池：是一个热力学的概念。可逆电池就是指由于放电而被消耗的物质，可以通过充电使之再生的电池，此电池的充电反应恰好是放电反应的逆过程电池中的过程以可逆方式进行时，电池为可逆电池。它需要具备两个条件：（1）物质可逆（2）能量可逆盐桥：常用于原电池试验，材料：琼脂+饱和氯化钾溶液。在两种溶液之间插入盐桥以代替原来的两种溶液的直接接触，减免和稳定液接电位（当组成或活度不同的两种电解质接触时，在溶液接界处由于正负离子扩散通过界面的离子迁移速度不同造成正负4电荷分离而形成双电层，这样产生的电位差称为液体接界扩散电位，简称液接电位）,使液接电位减至最小以致接近消除.。电极电位;金属的表面与溶液间产生电位差，这种电位差称为金属在此溶液中的电位或电极电位。分解电压：（decompositionvoltage）能使电化学反应以明显速度持续进行的最小电压。液体接界电势：在两种不同电解质溶液的界面处，或在两种溶质相同而浓度不同的电解质溶液界面处，存在着微小的电位差（一般不超过0.03V），称为液接电势。电极电势：由于电极与溶液接触处存在双电层而产生的电势。单电极电势的绝对值无法直接测出,现在一般常用的电极电势值是指定标准氢电极电极电势为零时的相对值。膜电势：是由于离子有选择性地穿透膜而产生的，它是指膜两侧的平衡电位差。酸差：当用PH玻璃电极测定PH1的强酸性溶液或高盐度溶液时，电极电位与PH之间不呈线性关系，所测定的PH比实际的偏高，这种现象称为酸差。这可能是因为H+浓度或盐分高，使溶液离子强度增高，导致H3O+的活度下降，从而使PH测定值增加。碱差：当用PH玻璃电极测定较强碱性溶液PH时，玻璃膜除对H+响应，也同时对其他离子（如Na+）响应，是PH测定结果偏低的现象称为碱差。11.电位分析法分为哪两种？电位法的基本原理是什么？12.电位滴定法的根据是什么？靠电极电位的突跃来指示滴定终点。测定了电极电位,即可测定离子的活度(或浓度),这就是电位测定法的理论依据。13.电位滴定法有哪些类型？与普通化学分析中的滴定方法相比有何特点？并说明为什么有这些特点？14.电位分析过程中是否有电流流过电极？测量的电位值与什么相关？测量的电位值与被测电活性物质的活度有关。515.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？电极电位：RedOx0lnaanFRTEE电池电动势：E电池＝E参－E指+E接式量电位：氧化峰点位和还原峰点位的平均值。表示：(Epa-Epc)/216.何谓指示电极以及参比电极？试各举例说明其作用。指示电极：用来指示溶液中待测离子活度的电极，在电化学测试过程中,溶液主体浓度不发生变化的电极。其电极电位值随着溶液中待测离子活度的变化而变化，可指示出溶液中待测离子的活度。如：玻璃膜电极、离子选择电极、气敏电极参比电极：是指一个已知电势的接近于理想不极化的电极，参比电极上基本没有电流通过，用于测定研究电极（相对于参比电极）的电极电势。常用的参比电极：有甘汞电极、银/氯化银电极等。17.什么是参比电极？在电分析中，对参比电极通常有哪些要求？参比电极：是指一个已知电势的接近于理想不极化的电极，参比电极上基本没有电流通过，用于测定研究电极（相对于参比电极）的电极电势。常用的参比电极有甘汞电极、银/氯化银电极等。对参比电极的要求:既然参比电极是理想不极化电极，它应具备下列性能：应是可逆电极，其电极电势符合Nernst方程；参比电极反应应有较大的交换电流密度，流过微小的电流时电极电势能迅速恢复原状；应具有良好的电势稳定性和重现性等。18.为什么不能用伏特计或普通电位计来测量玻璃电极组成的电动势？用玻璃电极测量溶液的pH值时，为什么要用标准缓冲溶液校准？答：（1）因为这样的电池在工作时通过电流非常小（几十微安），普通电位计或伏特计不在这么小的电流下正常工作。（2）在定量分析中获得的是离子浓度，而PH玻璃电极测定PH时测得是溶液的活度，活度与浓度的关系式a=rc，因活度系数是溶液中离子强度的函数，因此必须设法保持定量分析中各试液之间离子强度一致，所以要选用与试液相近的PH标准缓冲液定位。（3）离子选择电极的内阻很高，尤其以玻璃电极为最高，可达108欧，故不能采用普通电位计来测量其电阻，不然会造成较大的测量误差。19.简述离子选择电极的类型及一般作用原理。利用膜电势测定溶液中离子的活度或浓度的电化学传感器。当它和含被测离子的溶液接触时，在它的敏感膜和溶液的相界面上产生与该离子活度直接有关的膜电势。620.离子选择性电极的测量过程中，为什么要使用电磁搅拌器搅拌溶液？21.为什么离子选择性电极对待测离子具有选择性？如何估量这种选择性？答：离子选择性电极是以电位法测量溶液中某些特定离子活度的指示电极.各种离子选择性电极一般均由敏感膜及其支持体,内参比溶液,内参比电极组成,其电极电位产生的机制都是基于内部溶液与外部溶液活度不同而产生电位差.其核心部分为敏感膜,它主要对欲测离子有响应,而对其它离子则无响应或响应很小,因此每一种离子选择性电极都具有一定的选择性.可用离子