结晶化学导论习题解答

新材料科学导论期末复习题(有答案版)

一、填空题： 1.材料性质的表述包括力学性能、物理性质和化学性质。 2.化学分析、物理分析和谱学分析是材料成分分析的三种基本方法。 3.材料的结构包括键合结构、晶体结构和组织结构。 4.材料科学与工程有四个基本要素，它们分别是：使用性能、材料的性质、制备/加工和结构/成分。 5.按组成和结构分，材料分为金属材料，无机非金属材料，高分子材料和复合材料。 6.高分子材料分子量很大，是由许多相同的结构单元组成，并以共价键的形式重复连接而成。 7.复合材料可分为结构复合材料和功能复合材料两大类。 8.聚合物分子运动具有多重性和明显的松弛特性。 9.功能复合材料是指除力学性能以外，具有良好的其他物理性能并包括部分化学和生物性能的复合材料。如有 光，电，热，磁，阻尼，声，摩擦等功能。 10.材料的物理性质表述为光学性质、磁学性质、电学性质和热学性质。 11.由于高分子是链状结构，所以把简单重复（结构）单元称为链节，简单重复（结构）单元的个数称为聚 合度。 12.对于脆性的高强度纤维增强体与韧性基体复合时，两相间若能得到适宜的结合而形成的复合材料，其性能显示 为增强体与基体的互补。（ppt-复合材料，15页） 13.影响储氢材料吸氢能力的因素有：（1）活化处理；（2）耐久性（抗中毒性能）； （3）抗粉末化性能；（4）导热性能；（5）滞后现象。 14.典型热处理工艺有淬火、退火、回火和正火。 15.功能复合效应是组元材料之间的协同作用与交互作用表现出的复合效应。复合效应表现线性效应和非线性效 应，其中线性效应包括加和效应、平均效应、相补效应和相抵效应。 16.新材料发展的重点已经从结构材料转向功能材料。 17.功能高分子材料的制备一般是指通过物理的或化学的方法将功能基团与聚合物骨架相结合的过程。功能高 分子材料的制备主要有以下三种基本类型： ①功能小分子固定在骨架材料上； ②大分子材料的功能化； ③已有功能高分子材料的功能扩展； 18.材料的化学性质主要表现为催化性能和抗腐蚀性。 19.1977年，美国化学家MacDiarmid，物理学家Heeger和日本化学家Shirakawa首次发现掺杂碘的聚乙炔具有金 属的导电特性，并因此获得2000年诺贝尔化学奖。 20.陶瓷材料的韧性和塑性较低，这是陶瓷材料的最大弱点。 第二部分名词解释

电分析化学导论

第十章电分析化学导论 一．教学内容 1．电分析化学的基本概念、分类及特点 2．电化学电池、图示式及电动势 3．电极及其分类、电极电位 二．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 三．教学要求 1．清楚了解电分析化学的分类线索、整体内容 2．正确掌握电池电动势、电极电位的表达方法及各种相关元算 3．掌握电极的各种分类方法 四．学时安排3学时 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 1. 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、极谱与伏发分析法等。而通常是划分为三个类型： 1.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。 2.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。 3.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）。 按照IU PA C（国际纯粹和应用化学联合会）1975年的推荐意见，分成三类： 1.既不涉及到双电层，也不涉及到电极反应的方法，如电导分 析和高频滴定。 2.只涉及到双电层，但不涉及到电极反应的方法，如表面张力 法和非法拉第阻抗测量法 3.涉及到电极反应的方法，如电位分析法、电解分析法、库仑 分析法、极谱和伏安分析法。 本课程学习的是第三类方法 2. 电分析化学的特点 1.所使用的仪器较简单、小型、价格较便宜。因测量的参数为电信号，传递方便，易实现自动化和连续化； 2.测定快速、简便； 3.某些新方法的灵敏度高，可作痕量或超痕量分析，选择性也较好； 4.不仅可以作组分含量分析，还可以进行价态、形态分析，也可以作为其他领域科学研究的工具。 化学电池的组成 简单的化学电池由两组金属――电解质溶液体系组成。这种

电化学分析技术.

第五篇电化学分析技术 第一章电分析化学导论 电化学分析是利用物质的电化学性质来测定物质组成的分析方法。电化学性质表现于化学电池中，它包括电解质溶液和放置于此溶液中的两个电极，有时还包括与之相连系的电源装置。化学电池本身能输出电能的，称为原电池；在外电源作用下，把电能转换为化学能的称为电解池。电解池和原电池中发生的一切电现象，如溶液的导电、电极与溶液界面间的电位、电流、电量、以及电流~时间曲线、电流~电位曲线等都与溶液中所存在的电解质的含量有关。研究这些电现象与溶液中电解质浓度之间的关系是电化学分析的主要内容之一。因为电化学分析就是利用这些关系把被测物质的浓度转化为某种电讯息而加以测量的。在不同讯息的转换中，力图准确、灵敏并应具有一定的特效性，才能应用于分析。为此目的，电化学分析还应注意改进所使用的测量仪器以及实验方法和技术，因此本课程应当包括方法原理，仪器测量技术和实际应用等方面。 §1.1 电分析化学的发展 电分析化学的发展具有悠久的历史，它与化学、物理、生物、计算机等学科的发展紧密相关。早在1801年，铜和银的电解定性分析就已问世，经过半个多世纪才将电解分析用于铜的定量测定。1893年、1910年和1913年相继出现了电位分析、电导分析和库仑分析。1920年成功制备了pH 玻璃电极，简捷地测定了溶液pH。这是一个重要的发明，它推动了整个分析化学的发展，并为电位分析中酸碱滴定创造了重要的条件。1922年捷克化学家J Heyrovsky 首创极谱分析，标志着电分析方法的发展进入了新的阶段。此后相继出现了交流示波极谱、交流极谱、方波极谱和脉冲极谱等。1964年日本留学生Kuwana在R N Adams教授指导下，将电化学与光化学结合，提出了光谱电化学。1966年S Frant和J Ross首创固态膜和单晶(LaF3）膜的F－选择性电极。此后在世界范围内出现了研究离子选择性电极的热潮，制成了多种多样的阳离子和阴离子的选择性电极。1972年K B Oldham等和1975年M Goto等先后提出了卷积伏安法和去卷积伏安法。1973年R F Lane和A T Hubbard利用铂电极表面吸附具有不同基团的烯属类化合物，再吸附磺基水杨酸根，制成了第一支吸附型的测定Fe(Ⅲ)的化学修饰电极。这种电极突破了电极上电子授受的单一作用，通过物理的、化学的手段在电极表面接上

新材料科学导论期末复习题(有答案版)

、填空题： 1.材料性质的表述包括力学性能、物理性质和化学性质。 2.化学分析、物理分析和谱学分析是材料成分分析的三种基本方法。 3.材料的结构包括键合结构、晶体结构和组织结构。 4.材料科学与工程有四个基本要素，它们分别是：使用性能、材料的性质、制备/加工和结构/成分。 5.按组成和结构分，材料分为金属材料，无机非金属材料，高分子材料和复合材料。 6.高分子材料分子量很大，是由许多相同的结构单元组成，并以共价键的形式重复连接而成。 7.复合材料可分为结构复合材料和功能复合材料两大类。 8.聚合物分子运动具有多重性和明显的松弛特性。 9.功能复合材料是指除力学性能以外，具有良好的其他物理性能并包括部分化学和生物性能的复合材料。如有光， 电，热，磁，阻尼，声，摩擦等功能。 10.材料的物理性质表述为光学性质、磁学性质、电学性质和热学性质。 11.由于高分子是链状结构，所以把简单重复（结构）单元称为链节，简单重复（结构）单元的个数称为聚合 度。 12.对于脆性的高强度纤维增强体与韧性基体复合时，两相间若能得到适宜的结合而形成的复合材料，其性能显示为 增强体与基体的互补。（ppt-复合材料，15 页） 13.影响储氢材料吸氢能力的因素有：（1）活化处理；（2）耐久性（抗中毒性能）； （3）抗粉末化性能；（4）导热性能；（5）滞后现象。 14.典型热处理工艺有淬火、退火、回火和正火。 15.功能复合效应是组元材料之间的协同作用与交互作用表现出的复合效应。复合效应表现线性效应和非线性效 应，其中线性效应包括加和效应、平均效应、相补效应和相抵效应。 16.新材料发展的重点已经从结构材料转向功能材料。 17.功能高分子材料的制备一般是指通过物理的或化学的方法将功能基团与聚合物骨架相结合的过程。功能高分 子材料的制备主要有以下三种基本类型： ①功能小分子固定在骨架材料上； ②大分子材料的功能化； ③已有功能高分子材料的功能扩展； 18.材料的化学性质主要表现为催化性能和抗腐蚀性。 19.1977 年，美国化学家MacDiarmid ，物理学家Heeger 和日本化学家Shirakawa 首次发现掺杂碘的聚乙炔具 有金属的导电特性，并因此获得2000 年诺贝尔化学奖。 20.陶瓷材料的韧性和塑性较低，这是陶瓷材料的最大弱点。 第二部分名词解释 1.高分子的柔顺性

电分析化学导论

十三章电化学分析导论 13-1为什么不能测定电极的绝对电位，我们通常使用的电极电位是如何得到的？ 答：不能。电池都是至少有两个电极组成的，根据它们的电极电位，可以计算出电池的电动势。但是目前还无法测量单个电极的电位绝对值，而只能使用另一个电极标准化，通过测量电池的电动势来获得其相对值。 我们使用的电极电位是以标准氢电极作为标准，即人为规定起电极电位为零，将它与待测电极组成电池，所测得的电池电动势即为该电极的电极电位。应该注意的是，当测量的电流较大或溶液电阻较高时，一般测量值中常包含有溶液的电阻所引起的电压降iR，所以应当加以校正。 13-2能否通过测定电池电动势求得弱酸或弱碱的电离常数、水的离子积、溶解积和络合物的稳定常数？试举例说明。 答：可以。 例如：已知下列半反应以及其标准电极电位为 Cu2++I-+e-=CuI (1) E⊙(1)= Cu2+ + e- = Cu+ (2) E⊙(2)= 计算CuI的溶度积。 解E Cu2+/Cu+= E⊙Cu2+/Cu++ [Cu2+]/[ Cu+] ∵Cu++I-+e-=CuI ∴[Cu+][I-]=K SPCuI 即[Cu+]= K SPCuI/[I-] E Cu2+/Cu+= E⊙Cu2+/Cu++ [Cu2+]*[I-]/K SPCuI 当[Cu2+]=[I-]=1mol*L-1 E= E⊙(1)= E⊙Cu2+/Cu+= E⊙(2)= =+K SPCuI K SPCuI=*10-12 13-3电化学中的氧化还原反应与非电化学的氧化还原反应有什么区别？ 答:电化学的氧化还原是电子在电极上发生转移,有电流通过,方程式可写成两极的反应;而非电化学的氧化还原没有电流,方程式不能拆开写.

第十一章 电分析导论

第十一章电分析导论 一、名词术语： 电化学分析法：电化学分析法又称为电分析化学法，它是应用电化学原理和实验技术建立起来的一类分析方法的总称。 平衡电位：前面所述平衡状态下的电位，电位与相应组分浓度符合Nernst关系。原电池：能自发地将化学能转化为电能的装置. 电解池：需要消耗外部电源提供的电能，使电池内部发生化学反应装置。 极化：当有较大电流通过电池时，电极的实际电极电位偏离平衡电极电位的现象称为电极的极化。 浓差极化：由于电极反应过程中电极表面附近溶液的浓度和主体溶液的浓度发生了差别所引起的极化。 电化学极化：由于电极反应较慢引起的极化现象，即某些动力学因素决定的。工作电极：在测试过程中，有较大电流通过，溶液的主体浓度发生显著变化的电极称为工作电极。 指示电极：能反映溶液中待测离子的活度或浓度的电极，在测试过程中，溶液主体浓度不发生变化的电极称为指示电极。 参比电极：在测量过程中，具有已知、恒定电位的电极称为参比电极。 极化电极：在电解过程中，插入试液的电极的电位完全随外加电压的变化而变化，或当电极的电位改变很大而电流改变很小时，这一类电极称为极化电极。去极化电极：当电极电位不随外加电压的变化而变化，或电极电位改变很小而电流改变很大时，这类电极称为去极化电极。 膜电极：具有敏感膜并能产生膜电位的电极。 膜电位：与特定的离子活度的关系符合能斯特公式。 扩散电流：由扩散传质引起的电流称为扩散电流。 对流电流：由对流传质引起的电流叫对流电流。 迁移电流：由电迁移引起的电流叫迁移电流。 二．问题： 1、理解原电池、电解池的原理 原电池： 阳极：发生氧化反应的电极（负极）； 阴极：发生还原反应的电极（正极）； 阳极≠正极 阴极≠负极 电极电位较正的为正极，电子由负极流向正极。 电解池： 阳极：发生氧化反应的电极（正极）； 阴极：发生还原反应的电极（负极）； 阳极=正极 阴极=负极 电子由阳极流向阴极 2、电池表示方法及电极电位、电动势计算（P226-229） 1）阳极及其有关的溶液都写在左边；

第二章电化学分析法概论

第二章电化学分析法概论 教师：李国清 一. 教学目的： ⑴掌握电化学电池的结构和表示方法 ⑵了解电极电位、液体接界电位、电极极化的形成过程 ⑶了解电极的作用及分类 二. 教学重点： ⑴掌握电池的表示方法 ⑵了解电极的极化和电极的分类 三．教学难点： 电池的表示方法、电极的分类 四．教具：多媒体计算机。 五．教学方法：讲授、演示、提问、讨论。 六．教学过程： §1. 电化学分析的定义及特点： 一、电化学分析： 根据物质在溶液中的电化学性质及其变化来进行分析的方法称电化学分析。它是以溶液电导、电位、电流和电量等电化学参数与被测物质含量之间的关系作为计量基础。 二、电化学分析法优点： 1、准确度高 精密的库仑滴定分析法，不需要标准物质做比较，仅参考法拉第常数，误差为0.0001% 2、灵敏度高； 一般可测到10-4 ~ 10-8 mol/L，伏安分析法可测到10-10 ~ 10-12 mol/L 3、选择性好 可通过控制化学电池的某些条件，大大提高测定的选择性 4、分析速度快； 5、测定范围宽：电导、电位、电解分析法可测定常量组分，而极谱和伏安分析法可以测定痕量组分 6、仪器设备简单

§2. 电化学分析方法分类 电化学分析方法主要有下面几类： 1.电导分析法 2.电位分析法 3.电解分析法 4.库仑分析法 5.极谱法和伏安法 1．电导分析法 （1）电导滴定法：通过电导的突变来确定滴定终点，然后计算被测物质的含量。（2）直接电导法：直接测定溶液的电导值而测出被测物质的浓度。 2．电位分析法 电位分析法：用一指示电极和一参比电极与试液组成电化学电池，在零电流条件下测定电池的电动势，依此进行分析的方法。包括：⑴直接电位法⑵电位滴定法3．电解分析法 电解分析法：应用外加电源电解试液，电解后称量在电极上析出的金属的质量，依此进行分析的方法。也称电重量法。 4. 库仑分析法 库仑分析法：应用外加电源电解试液，根据电解过程中所消耗的电量来进行分析的方法。分为： ⑴控制电位库仑分析法：直接根据被测物质在电解过程中所消耗的电量来求含量。 ⑵库仑滴定法：用恒电流在100%的电流效率下进行电解，使电解过程中产生一种物质，该物质与被测物进行定量的化学反应，反应的化学计量点可用指示剂或电化学方法来指示，根据电解电流和电解消耗的时间按法拉第电解定律计算分析物的量。 5．极谱法和伏安法 两者都是以电解过程中所得的电流—电压曲线为基础来进行分析的方法。 ⑴极谱法：使用滴汞电极或其它表面能够周期性更新的液体电极，称为极谱法。 ⑵伏安法：使用表面静止的液体或固体电极，称为伏 安法。

电分析化学法导论

第9章电分析化学法导论 【9-1】解释下列名词。 原电池，电解池，电池电动势，电极电位，液接电位，标准电位，条件电位，平衡电位，浓差极化，电化学极化，超电位，指示电极，参比电极，工作电极。 答：原电池：将化学能编为电能的装置。 电解池：将电能变为化学能的装置。 电池电动势：流过电池的电流为零或接近于零时两电极间的电位差，以E池表示。 电极电位：任何电极与标准氢电极构成原电池所测得的电动势作为该电极的电极电位。 液接电位：在两个组成不同或浓度不同的电解质溶液互相接触的液-液界面间所存在的一个微小的电位差，称为液体接界电位，简称液接电位。 标准电位：298.15K时，以水为溶剂，当氧化态和还原态活度等于1时的电极电位。 条件电位：由于电极电位受溶液离子强度、配位效应、酸效应等因素的影响，因此使用标准电极电位?0有其局限性。对于一个实际体系在某一特定条件下，该电对的氧化型总浓度和还原型总浓度均为1mol·.L-1时的实际电位的实际电位。 平衡电位：在一个可逆电极中，金属成为阳离子进入溶液以及溶液中的金属离子沉积到金属表面的速度相等时，反应达到动态平衡，亦即正逆过程的物质迁移和电荷运送速度都相同，此时该电极上的电位值称为平衡电极电位。 浓差极化：发生电极反应时，电极表面附近溶液浓度与主体溶液浓度不同所产生的现象称为浓差极化。 电化学极化：由于电极反应的速率较慢而引起的电极电位对平衡电位值的偏离现象。 超电位：由于极化，使实际电位和可逆电位之间存在差异，此差异即为超电位η。 指示电极：用于无电极反应发生的平衡体系或在测量过程中溶液浓度不发生可觉察变化体系的电极。参比电极：在测量过程中其电极电位几乎不发生变化的电极。 工作电极：有电极反应发生电极表面溶液浓度随电极反应发生显著变化体系的电极的电极。 【9-2】盐桥的作用是什么？对盐桥中的电解质溶液应有什么要求？ 答：盐桥的作用是尽可能降低液接电位。盐桥电解质的要求是：（1）正、负离子的迁移速率大致相等（如KCl，KNO3, NH4NO3等），且可达到较高浓度；（2）与半电池中溶液不发生化学反应。 【9-3】为什么不能测定电极的绝对电位？通常使用的电极电位是如何得到的？ 答：电池都是至少有两个电极组成的，根据它们的电极电位，可以计算出电池的电动势。但是目前还无法测量单个电极的电位绝对值，而只能使用另一个电极标准化，通过测量电池的电动势来获得其相对值。我们使用的电极电位是以标准氢电极作为标准，即人为规定起电极电位为零，将它与待测电极组成电池，所测得的电池电动势即为该电极的电极电位。应该注意的是，当测量的电流较大

电化学分析法导论

第七章 电化学分析法导论 (书后习题参考答案) 1．对于下述电池，（1）写出两电极上的半电池反应；（2）计算电池的电动势；（3）如题中的写法，这些电池是原电池还是电解池？假设温度为25℃，活度系数均等于1。 ① Pt|Cr 3+（1.0×l0-4 mol·L -1）, Cr 2+（1.0×10-1 mol·L -1）‖Pb 2+(8.0×10 –2mol·l -1)│Pb 已知 Cr 3+ + e ? Cr 2+ E o = –0.41V Pb 2+ +2e ? Pb E o = –0.126V 解：(a)半电池反应：阳极 Cr 2+ – e ? Cr 3+ 阴极 Pb 2+ + 2e ? Pb (b) 429.0100.1100.1lg 059.041.0)108lg(2059.0126.01 42 =??-+?+-=---V (c)由于E C ＞0，所以为原电池． ② Cu|CuI(饱和)，I -(0.100 mol·L -1)‖I -(1.00×10-3 mol·L -1)，CuI(饱和) |Cu 已知 Cu + + e ? Cu E o = 0.521V K SP,CuI =1.1×10-12 解：(a) 半电池反应：阳极 Cu – e ? Cu +, Cu – e + I - ? CuI 阴极 Cu + + e ? Cu, CuI + e ? Cu + I - (b) 118.01000.1100 .0lg 059.0][][lg 059.0][][lg 059.03 =?===--- ++右左左右R I I Cu Cu V (c) 由于E C ＞0，所以为原电池． 2．计算下述反应的标准电位 -2242)O Zn(C +2e ?Zn+2－ 242O C 已知络合物-2242)O Zn(C 的生成常数为2.3×107 ，Zn 2++2e ?Zn 的E o = –0.763V 解： 2 2422242/0 2 24222 42/02/0][] )([lg 2059.0lg 2059.0][)]([lg 2059.0]lg[2059.0222-- - - ++-=?+=+=+++O C O C Zn K E O C K O C Zn E Zn E E Zn Zn Zn Zn Zn Zn 所以980 .0)103.2lg(2059 .0763.07/)(02242-=?--=--Zn O C Zn E V 3．根据以下标准电位 Ag 2CrO 4+2e ?2Ag+- 24CrO E o =0.446V Ag ++e ?Ag E o = 0.799V 计算Ag 2CrO 4的溶度积常数。 解： 左右左右电池]lg[059.0]lg[059.0+ +-=-=Cu Cu E E E ] [][lg 059.0]lg[2059.023/02/0232++ +--+=-=++ +Cr Cr E Pb E E E E Cr Cr Pb Pb 左右电池

复旦大学材料科学导论课后习题答案(搭配_石德珂《材料科学基础》教材)

材料科学导论课后习题答案 第一章材料科学概论 1.氧化铝既牢固又坚硬且耐磨，但为什么不能用来制造榔头？ 答：氧化铝脆性较高，且抗震性不佳。 2.将下列材料按金属、陶瓷、聚合物和复合材料进行分类： 黄铜、环氧树脂、混泥土、镁合金、玻璃钢、沥青、碳化硅、铅锡焊料、橡胶、纸杯答：金属：黄铜、镁合金、铅锡焊料；陶瓷：碳化硅；聚合物：环氧树脂、沥青、橡胶、纸杯；复合材料：混泥土、玻璃钢 3.下列用品选材时，哪些性能特别重要？ 答：汽车曲柄：强度，耐冲击韧度，耐磨性，抗疲劳强度； 电灯泡灯丝：熔点高，耐高温，电阻大； 剪刀：硬度和高耐磨性，足够的强度和冲击韧性； 汽车挡风玻璃：透光性，硬度； 电视机荧光屏：光学特性，足够的发光亮度。 第二章材料结构的基础知识 1.下列电子排列方式中，哪一个是惰性元素、卤族元素、碱族、碱土族元素及过渡金

属？ (1) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d7 4s2 (2) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 (3) 1s2 2s2 2p5 (4) 1s2 2s2 2p6 3s2 (5) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2 (6) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 答：惰性元素：(2)；卤族元素：(3)；碱族：(6)；碱土族：(4)；过渡金属：(1),(5) 2.稀土族元素电子排列的特点是什么？为什么它们处于周期表的同一空格内？ 答：稀土族元素的电子在填满6s态后，先依次填入远离外壳层的4f、5d层，在此过程中，由于电子层最外层和次外层的电子分布没有变化，这些元素具有几乎相同的化学性质，故处于周期表的同一空格内。 3.描述氢键的本质，什么情况下容易形成氢键？ 答：氢键本质上与范德华键一样，是靠分子间的偶极吸引力结合在一起。它是氢原子同时与两个电负性很强、原子半径较小的原子（或原子团）之间的结合所形成的物理键。当氢原子与一个电负性很强的原子（或原子团）X结合成分子时，氢原子的一个电子转移至该原子壳层上；分子的氢变成一个裸露的质子，对另外一个电负性较大的原子Y表现出较强的吸引力，与Y之间形成氢键。 4.为什么金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体高？

第二章电化学分析概论

第二章 电化学分析概论 6．已知（298K ） Cu 2＋ ＋2e Cu θ?＝0.337V(vs.SHE) Cu 2+＋Y 4－ CuY 2－ K 稳 ＝6.3×1018 计算： CuY 2－＋2e Cu+Y 4－ 的条件电位为多少？(参见P16例1) 解：由电极反应Cu 2＋＋2e Cu ，可知其电极电位的能斯特方程为： θ2+1θ2+2.303lg[Cu ]0.0592 lg[Cu ](T=298K) 2 RT zF ???=+ =+ ① 由Cu 2+＋Y 4－ CuY 2－ 可得， 222244CuY CuY ,[Cu ][Cu ][Y ][Y ] K K -- + +-- ????????=稳稳＝ ② 将②代入①得： 22θ θ 144CuY CuY 0.05920.05920.0592lg lg lg 2[Y ]22[Y ] K K ???----????????=+=-+稳 稳 由条件电位定义得 0'θ180.05920.0592 lg 0.337lg 6.3100.3370.5560.219(V)22K ??=- =-?=-=-稳∴电池反应CuY 2－＋2e Cu+Y 4－ 的条件电位等于－0.219V 7．298K 时电池 Cu|Cu 2＋(0.0200mol·L －1)‖Fe 2＋(0.200mol·L －1)，Fe 3＋(0.0100mol·L －1)，H ＋(1.00mol·L －1)|Pt (1) 写出该电池的电极反应和总反应。 (2) 标出电极的极性并说明电子和电流流动的方向。

(3) 计算电池的电动势并说明该电池是原电池还是电解池。 (4) 计算平衡时的平衡常数。 解：（1）电极反应： Cu 2＋＋2e Cu （负极） Fe 3++e Fe 2+（正极） 电池反应：2Fe 3++ Cu Cu 2＋+ 2Fe 2+ （2）负极：Cu|Cu 2＋(0.0200mol·L －1)；正极：Fe 2＋(0.200mol·L －1)，Fe 3 ＋ (0.0100mol·L －1)，H ＋(1.00mol·L －1)|Pt 电子流动方向：负极→正极 电流流动方向：正极→负极 （3） 2+ 2+ 2+2+Cu ,Cu θ1Cu ,Cu Cu θCu 2.303lg 0.0592 lg (T=298K)2 0.0592 0.337lg 0.02=0.287(V) 2 RT c zF c ???=+=+=+ 3+3+2+ 2+3+3+2+ 2+ 0' Fe 2Fe ,Fe Fe 0' Fe Fe ,Fe Fe 2.303lg 0.0592lg (T=298K)0.01 0.70.0592lg =0.623(V)0.2 c RT nF c c c ?? ? =+=+=+ 210.6230.2870.336(V)0E ??=-=-=> ∴该电池是原电池 （4）电池反应：2Fe 3++ Cu Cu 2＋+ 2Fe 2+的能斯特方程为： 2+2+3+2 θθθCu Fe 2Fe 0.05920.0592 lg lg c c E E E K z c z =-=- 当电池反应达到平衡时，E ＝0，则

电化学分析法(最全)汇总

电化学分析法 [日期：2011-06-24] 来源：作者：[字体：大中小] 电化学分析法（electroanalytical chemistry）是根据电化学原理和物质在溶液中的电化学性质及其变化而建立起来的一类分析方法。这类方法都是将试样溶液以适当的形式作为化学电池的一部分，根据被测组分的电化学性质，通过测量某种电参量来求得分析结果的。 电化学分析法可分为三种类型。第一种类型是最为主要的一种类型，是利用试样溶液的浓度在某一特定的实验条件下与化学电池中某种电参量的关系来进行定量分析的，这些电参量包括电极电势、电流、电阻、电导、电容以及电量等；第二种类型是通过测定化学电池中某种电参量的突变作为滴定分析的终点指示，所以又称为电容量分析法，如电位滴定法、电导滴定法等；第三种类型是将试样溶液中某个待测组分转入第二相，然后用重量法测定其质量，称为电重量分析法，实际上也就是电解分析法。 电化学分析法与其他分析方法相比，所需仪器简单，有很高的灵敏度和准确度，分析速度快，特别是测定过程的电信号，易与计算机联用，可实现自动化或连续分析。目前，电化学分析方法已成为生产和科研中广泛应用的一种分析手段。 第一节电势分析法 电势分析法是一种电化学分析方法，它是利用测定原电池的电动势(即用电势计测定两电极间的电势差)，以求得物质含量的分析方法。电势分析法又可分为直接电势法(potentiometric analysis)和电势滴定法(potentiometric titration)。 直接电势法是根据测量原电池的电动势，直接求出被测物质的浓度。应用最多的是测定溶液的pH。近些年来，由于离子选择性电极的迅速发展，各种类型的离子选择性电极相继出现，应用它作为指示电极进行电势分析，具有简便、快速和灵敏的特点，特别是它能适用于其它方法难以测定的离子。因此，直接电势法在土壤、食品、水质、环保等方面均得到广泛的应用。 电势滴定法是利用电极电势的变化来指示滴定终点的分析方法。电势滴定法确定的滴定终点比指示剂确定的滴定终点更为准确，但操作相对麻烦，并且需要仪器，所以电势滴定法一般适用于缺乏合适的指示剂，或者待测液混浊、有色，不能用指示剂指示滴定终点的滴定分析。 基本原理 在电势分析法中，构成原电池的两个电极，其中一个电极的电极电势能够指示被测离子活度(或浓度)的变化，称为指示电极；而另一个电极的电极电势不受试液组成变化的影响，具有恒定的数值，称为参比电极。将指示电极和参比电极共同浸入试液中构成一个原电池，通过测量原电池的电动势，即可求得被测离子的活度(或浓度)。 例如某种金属M与其金属离子Mn+组成的指示电极Mn+/M，根据能斯特公式，其电极电势可表示为：

第八章 电分析化学导论

第八章 电分析化学导论 1、液接电位是怎样产生的？ 答：液接电位产生于具有不同电解质或浓度不同的电解质溶液界面之间，由于离子扩散通过界面的速率不同有微小的电位差产生。 2、阳极和阴极，正极和负极是怎样定义的？ 答：阳极和阴极是根据电极反应的性质定义的。发生氧化反应的为阳极，发生还原反应的为阴极。正、负极是根据电极电位高低来分类的，电极电位高的，电子流入的一极为正极，电极电位低的，电子流出的一极为负极。 3、何谓指示电极和参比电极？ 答：指示电极：在电化学测试过程中，溶液主体浓度不发生变化的电极； 参比电极：在测试过程中，具有恒定电位的电极。 4、写出下列电池的半电池反应及电池反应，计算其电动势，该电池是电解池还是原电池？ Zn | ZnSO 4(0.1mol/L) || AgNO 3(0.01mol/L) | Ag 解： 左： Zn － 2e = Zn 2+ 右： Ag + e = Ag V Zn E E Zn Zn 793.01.0lg 2 059 .0764.0]lg[2059.02/2-=+-=+ =++θ 左 V Ag E E Ag g 681.001.0lg 059.0799.0]lg[059.0/A =+=+=+ +θ右 E = E 右－E 左 = 0.681－（－0.793）= 1.474V > 0 故是原电池。 5、下列电池的电动势为0.413V Pt , H 2(101325Pa) | HA(0.215mol/L), NaA(0.116mol/L) || SCE E SCE = 0.2443V ，计算弱酸HA 的解离常数。 解：左 H 2 － 2e = 2H + 因电池电动势E = E 右－E 左 ，则 V E E E S C E H H 169.0413.02443.02 /-=-=-=+ 即 V H H E E H H H H 169.0]l g [059.00]l g [059 .02 2 //-=+=+=++++θ [H +] = 1.37×10－ 3mol/L 431039.7215 .0116 .01037.1][]][[---+?=??==HA A H K a 或：pH = 2.86 因 ] [][lg HA A pK pH a -+= 代入数值求得：K a = 7.41×10－ 4 6、下述电池的电动势为0.921V

仪器分析习题 Y3习题の电化学分析法导论-电位分析法-电解与库伦分析法

选择题 1.下列参量中，不属于电分析化学方法所测量的是() A电动势B电流C电容D电量 2.下列方法中不属于电化学分析方法的是() A电位分析法B伏安法C库仑分析法D电子能谱 3.区分原电池正极和负极的根据是() A电极电位B电极材料C电极反应D离子浓度 4.区分电解池阴极和阳极的根据是() A电极电位B电极材料C电极反应D离子浓度 5.衡量电极的极化程度的参数是() A标准电极电位B条件电极电位C过电位D电池的电动势 6.浓差极化是由于在电解过程中电极表面附近溶液的浓度与主体溶液的浓度 差别引起的，它的大小与哪些因素有关() A电极电位B溶液电阻C搅拌程度D电流密度 7.对于极化的结果，下列说法正确的有（） A阴极电位变负B阴极电位变正 C阳极电位变正D阳极电位变负 8.下列不是作为一个参比电极的条件的是() A电位的稳定性B固体电极C重现性好D可逆性好 9.甘汞电极是常用参比电极，它的电极电位主要取决于() A温度B氯离子的活度C主体溶液的浓度DKCl的浓度 10.电位分析中所用的离子选择电极属于() A极化电极B去极化电极C指示电极D理想电极 1~5：C、D、C、A、C；6~10：C、AC、B、B、C ****************************************************************** 11.下列哪项不是玻璃电极的组成部分？() AAg-AgCl电极B一定浓度的HCl溶液 CKCl溶液D玻璃膜

12.pH玻璃电极膜电位的产生是由于() A离子透过玻璃膜B电子的得失 C离子得到电子D溶液中H+和硅胶层中的H+发生交换 13.璃电极IUPAC分类法中应属于() A单晶膜电极B非晶体膜电极 C多晶膜电极D硬质电极 14.晶体膜电极的选择性取决于() A被测离子与共存离子的迁移速度 B被测离子与共存离子的电荷数 C共存离子在电极上参与响应的敏感程度 D共存离子与晶体膜离子形成微溶性盐的溶解度或络合物的稳定性 15.测定溶液PH值时，所用的指示电极是：() A氢电极B铂电极C氢醌电极D玻璃电极 16.测定溶液PH时，一般所用的内参比电极是：() A饱和甘汞电极B银-氯化银电极C玻璃电极D铂电极 17.玻璃电极在使用前，需在去离子水中浸泡24小时以上，其目的是：() A清除不对称电位B清除液接电位 C清洗电极D使不对称电位处于稳定 18.晶体膜离子选择电极的灵敏度取决于() A响应离子在溶液中的迁移速度B膜物质在水中的溶解度 C响应离子的活度系数D晶体膜的厚度 19.氟离子选择电极测定溶液中F-离子的含量时，主要的干扰离子是() ACl-BBr-COH-DNO3- 20.实验测定溶液pH值时，都是用标准缓冲溶液来校正电极，其目的是消除何 种的影响。() A不对称电位B液接电位 C温度D不对称电位和液接电位 11~15：B、D、B、C、D；16~20：B、D、B、C、D *********************************************************************

材料科学导论习题解答

材料科学导论习题解答 材料科学导论作业 第一章材料科学概论 1. 氧化铝既牢固又坚硬而且耐磨，为什么不用来制造榔头？ [答] 因为Al2O3的耐震性不佳，且脆性较高，不适合做榔头的材料。 2. 将下列材料按金属、陶瓷、聚合物或复合材料进行分类：黄铜、氯化钠、环氧树脂、混凝土、镁合金、玻璃钢、沥青、碳化硅、铅-锡焊料、橡胶、纸杯 [答] 金属有黄铜、铅-锡焊料、镁合金。 陶瓷有氯化钠、碳化硅。 聚合物有环氧树脂、橡胶、沥青、纸杯。 复合材料有混凝土、玻璃钢。 3. 下列用品选材时，哪些力学性能和物理性能具有特别重要性：汽车曲柄轴、电灯泡灯丝、剪刀、汽车挡风玻璃、电视机荧光屏 [答] 汽车曲柄轴的疲劳寿命最为重要。 电灯泡灯丝的熔点需高，其发光性能要强。 剪刀的刀刃的硬度要强。 汽车挡风玻璃的光的穿透性要强。 电视机荧光屏光学的颜色及其他穿透性各种光学特性极重要。 4. 什么是纳米材料？纳米材料有哪些效应？请举例说明。 [答] 通常把粒子尺寸小于0.1μm（10nm）的颗粒称为纳米材料 纳米材料有以下效应： ⑴ 小尺寸效应 ⑵ 表面效应 ⑶ 量子尺寸效应 ⑷ 宏观量子隧道效应

举例略 第二章原子结构 1. 原子序数为12的Mg有三个同位素：78.70%的Mg原子有12个中子，10.13%的Mg 原子有13个中子，11.17%的Mg原子有14个中子，计算Mg的原子量。 [答] M = 0.7870×(12+12)+0.1013×(12+13)+0.1117×(12+14) = 24.3247 g/m ol 2. 试计算原子N壳层内的最大电子数，若K、L、M和N壳层中所有的能级都被填满，试确定该原子的原子序数。 [答] N壳层内最大电子数为2×42 = 32。但考虑能级交错：N壳层内刚刚达到最大电子数时的电子排布为：1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f14，该原子的原子数 为70。 (本题目书上原解：N壳层中电子最多有2+6+10+14 = 32个，K、L、M、N壳 层中电子共有2+8+18+32 = 60个，故原子序数为60。) 3. 试计算原子O壳层内的最大电子数，并定出K、L、M、N和Q壳层中所有能级都被 填满时的原子序数。 [答] O壳层内最大电子数为2×52 = 50。但考虑能级交错：O壳层内刚刚达到最大电子数时的电子排布为： 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d105g18， 该原子的原子数为130。 (本题目书上原解：O壳层中电子最多有2+6+10+14+18 = 50个，K、L、M、 N、O壳层中电子共有2+8+18+32+50 = 110个，故原子序数为110。) 4. 试说明四种原子结合力并举例说明。 [答] 金属键：由金属中的自由电子与金属正离子相互作用所构成的键合称为金属键。其基本特点是电子的共有化，无饱和性，无方向性。例如：Hg、Al、Fe、W。离子键：金 属原子将最外层家电子给予非金属原子成为带正电的正离子，非金属原子得到价电子后成 为带负电的负离子，正负离子依靠静电引力结合在一起。其基本特点是以离子而不是以原 子为结合单元。大多数盐类、碱类和金属氧化物主要以离子键的方式结合，例如：NaCl、MgO。

电化学分析

第9章电化学分析法导论 一、选择题 1、盐桥导电是由于_______。 A、水分子迁移 B、离子对迁移 C、离子迁移 D、自由电子运动 2、在电位分析法中，指示电极的电极电位与待测离子的浓度关系______。 A、成正比 B、符合能斯特方程 C、符合扩散电流公式 D、与浓度的对数成正比 3、电解池是_____。 A、将化学能装化为电能的装置 B、将电能转化为化学能的装置 C、是自发进行电化学反应的场所 D、利用电化学反应产生电流的装置 4、以下叙述正确的是______。 A、电极极化就是电极的电极电位偏离了由能斯特方程计算出来的平衡电位 B、电池的电动势为负值时就是原电池，否则就是电解池 C、原电池的反应时非自发进行的 D、液接电位可以通过盐桥完全消除 5、盐桥的作用是_______。 A、消除不对称点位 B、连接参比溶液和待测溶液 C、传导电流消除液接电位 D、加速离子的扩散速率 6、甘-汞电极属于_______。 A、第一类电极 B、第二类电极 C、零类电极 D、薄膜电极 7、超电位的产生是由于_______引起的。 A、外加电压过高 B、外加电压过低 C、电化学极化和浓差极化 D、整个电路回路中产生的电压降 8、以下叙述正确的是______。 A、电极电位的大小取决于电对本性，而与反应温度、氧化态物质、还原态物质浓度、压力等无关 B、标准氢电极的电极电位等于0.000V的条件是温度为25℃

C、参比电极的电极电位随溶液中离子活度的改变而改变 D、电极电位值偏离平衡电位的现象成为电极的极化 9、在消除液接电位时，盐桥的使用条件不正确的是_______。 A、盐桥中不含被测离子 B、电解质中正负离子迁移速率应基本相等 C、保持盐桥内离子浓度的离子强度5-10倍于被测溶液。 D、两种溶液的浓度比必须大于10? 10、某电极的标准电极电位是在_________时的电位。（多选） A、组成该电极的电对氧化型活度和还原型活度相等 B、活度为1mol/kg C、该电对相对于标准氢电极的电位 D、浓度为1mol/kg 二、填空题 1、超电位是___________和_______________之和。 2、电极极化是指__________________________________________________。 3、电极的极化现象分为________________ 和_______________。 4、电池的电动势是指当_______________时两电极间的电位差。 5、NHE是指________电极，MCE是指_________电极，SCE是指_________电极。 6、液接电位是_________________________________________________。 7、在浓度相同时，两种离子的扩散速率相差越大,液接电位越_______。 8、影响超电位的因素有_____________、_____________、_____________和____________。 9、在电化学极化的情况下，流过电极的电流受_____________的限制，而在浓差极化时，电流是受___________________限制的。 10、用能斯特方程计算的平衡电极电位取决于___________的电活性物质离子浓度。 三、简答题 1. 盐桥的作用 2. 盐桥的使用条件 3. 浓差极化和电化学极化的区别和联系 4. 怎么消除浓差极化 5. 什么是超电位以及影响超电位的因素

仪器分析-第9章 电分析化学法导论

Instrumental Analysis

第9章电分析化学法导论 y9-1 概述 y9-2 电化学电池 y9-3 液接电位与盐桥 94电极电位 y9-4 电极电位 9-5电极的极化和超电位 y95 电极的极化和超电位 y9-6 电极的类型

本章基本要求 1. 掌握原电池和电解池的构成； 1掌握原电池和电解池的构成； 2. 掌握用Nernst方程式表示电极电位与 电极表面溶液活度间的关系； 电极表面溶液活度间的关系 3. 了解电极的类型及Nernst表达式； 4. 掌握标准电极电位、条件电位及其有 关的计算； 5．理解和掌握有关的概念和术语。

9‐1 概述 ●电化学分析法(Electrochemical Analysis)--- (El t h i l A l i) -依据被测物质溶液所呈现的电学和电化学性质及其变化而建立起来的分析方法 及其变化而建立起来的分析方法。 ●溶液的电化学性质-----指构成电池的电学性质 (如电极电位、电流、电量和电导等）和化学性质（溶液的化学组成、浓度等）。 ●电导法、电位法、电解分析法、库伦分析法、 伏安和极谱法

电化学分析法特点 电学法特点 (1)灵敏度高 (2)选择性好 (3)设备简单、分析速度快 (4)易于实现自动化 (5)应用广泛 ()应用广泛

9‐2 电化学电池 电化学电池化学能与电能互相转变的装置。y——化学能与电能互相转变的装置。 化学能转变成电能必须具备的条件： 化学能转变成电能必须具备的条件 1.反应中的氧化剂与还原剂溶液必须分隔开来，不能 使接接触并持溶液都中 使其直接接触，并保持两种溶液都处于电中性； 2.电子由还原剂传递给氧化剂，要通过溶液之外的导 线（外电路）。 满足以上要求的电化学反应装置电化学电池y满足以上要求的电化学反应装置—— y两种：原电池和电解池