电极过程动力学-测试题3

1  苏州大学物理学院‐能源学院2011新能源本科班级电极过程动力学期末测试题3 任课老师：徐艳辉； 学生姓名         学号                 填空的题每空2分。 1、名词解释：混合控制（2分） 2、金属银电极上氢气析出的Tafel斜率为‐130mV dec‐1，a=‐0.45V，计算相应的电化学反应动力学参数。（4分） 3、对于固体电极/溶液界面，假设固体电极是P型半导体，溶液一侧满足GCS模型，画出界面电势变化特征图。（5分） 4、表面张力公式为，221grh，假设汞柱高度h=1毫米，重力加速度为10米/秒2，汞柱半径为r=0.3毫米，水的密度为1g/cm3，汞的密度为13.6 g/cm3，此时表面张力为                       。 5、平衡电位下，存在关系 000expexp平平平平RTnFnFKcRTnFnFKciiiROca 平衡电位下满足Nernst关系， ROccnFRTln0'平平， 忽略活度系数，推导交换电流i0和K的关系（给出具体的过程）。（5分） 6、平衡电极电位下，caii，RTnFWcnFziRaa平01exp RTnFWcnFziOcc平02exp， 根据上述三个方程推导出平的表达式。（4分） 7、设目标反应O+eR的交换电流为i0，杂质反应为O*+eR*，杂质反应的交换电流为i0*，假设0*0ii，分析测量的体系的平衡电位与真实平衡电位的关系。（5分） 8、任意两个分步反应“mn”“pq”进行的速度之比是 RTGRTGGvvqpnmqpnmqpnm,,00,00,0expexp 如果比值是50，那么实际电化学体系的控制步骤是“mn”还是“pq”。             。计算一下两个反应活化能垒差为5kJ/mol时反应速度的比值是             。 9、aacaaRTnFRTnFiiiIexpexp0 假设传递系数为0.5，当过电位为15毫伏时使用线性化方程计算引入的相对误差多大？当过电位为50毫伏时使用半对数方程计算引入的相对误差多大？（4） 10、绝对电极电势不可测。但是，即使可测，也没有什么实际意义，为什么（2） 2  1、这是两个什么图？根据此图可以得到哪些结论？b图中两侧电容峰出现原因是什么？（8分）  12、根据下图，能得出哪些结论（8分）  13、表面带正电荷，存在负离子特性吸附，界面满足GCS模型，画出界面电势变化特征示意图（5分） 14、产物R是独立相，表面浓度满足dOsOIIcc10，dIInFRT1ln-平浓差，反应为纯液相传质控制，那么，如果已知c0=1M，D=310‐5cm2/s，（dc/dx）x=0=0.09mol/cm4,浓差=‐58mV,温度为20度，计算出1）有效扩散层厚度；2）稳3  态扩散电流密度；3）反应物的表面浓度。（6分） 15、考虑了紧密层、分散层、扩散层、流体动力学边界层的界面浓度和流速分布完整的图像，加以必要的说明，假设电极表面带负电荷，无特性吸附。（10分） 16、推导、讨论阳离子阳极氧化过程中扩散层电场对稳态电流的影响，假设产物不溶。对于正离子为nnnnMMxMMcuEdxdcDnFI0，对于负离子受力为00nnnnAAxAAcuEdxdcD。（8分） 17、混合控制的基本方程：cRsRcOsOcRTnFccRTnFcciIexpexp000，如果外电流远大于交换电流，那么过电位很大，简化形式为cOsOcRTnFcciIexp00，假设产物R是独立相，那么dOsOIIcc10，于是cddccIIInFRTiInFRTlnln0 对于产物是独立相的混合控制，极化曲线如图实线所示，指出三个区域的特点，满足的关系，指出横坐标A点和B点电流值的含义。（10分）   18、平板电极恒电位阶跃中，下式的物理意义。（3分） 0,xc 19、对于混合控制的电化学反应(同时存在电化学极化与浓差极化)，假设反应完全不可逆，恒电流阶跃）时电极电位随时间的变化关系满足， 4  5.000*1lnlnOOtnFRTIcnFKnFRT 指出上式中右边第一项和第二项的含义。指出如何利用上式处理在同时存在电化学极化与浓差极化条件下得到的实验数据，以获得电化学极化动力学参数。（8分） 20、旋转圆盘电极上，极限电流公式为06/15.03/2,62.0OOcdcnFDI，动力学粘度0.01cm2/s，旋转圆盘电极的面积是0.3cm2，在1M硫酸中0.01M Fe3+还原成Fe2+，D=5.2E‐6cm2/s,计算转速为10r/s的极限还原电流。（5分）  21、纯电化学反应的等效电路，可用下图表示，   其复平面满足关系式22222'ctctsRZRRZ，阻抗图具有下图的形式，  指出阻抗图谱中，半圆与实轴两个交点的数值，以及半圆最高点满足的关系。（6分）  22、某锂离子电池正极材料测量的阻抗图谱如下（高频部分），从中可以得出哪些参数？粗略估算界面电容的范围。（8分）         23、某电化学体系循环伏安曲线图，如图所示。能得到哪些基本的信息？（8分） Z’ cm2 0.70.86 ‐cm2 35kHz   30kHz 5