Неравновесные электродные процессы

1. Что такое проводники первого и второго рода?

2. В каких единицах измеряется потенциал, сила тока, плотность тока?

3. Что такое плотность тока? Каков её физический смысл?

4. Что такое ток обмена? Как его можно измерить?

5. Что является мерой скорости электрохимической реакции?

6. Законы Фарадея (формулировка, математическая запись, область применимости).

7. Что такое число Фарадея (каков его физический смысл)? Чему оно равно?

8. Всегда ли соблюдаются законы Фарадея? Чем объясняется, что в большинстве случаев электрохимическому изменению подвергается меньшее количество данного вещества, чем следовало бы ожидать на основании законов Фарадея?

9. Что такое выход по току?

10. Что такое кулонометр? Какие электрохимические системы используются в качестве кулонометров (каково основное требование к таким системам)?

11. Какие процессы изучает электрохимическая кинетика?

12. Что такое электролиз?

13. Какая реакция (окисления или восстановления) протекает на катоде электролизера? Приведите пример.

14. Какая реакция (окисления или восстановления) протекает на аноде электролизера? Приведите пример.

15. Какова специфичность электрохимических процессов по сравнению с химическими?

16. Какими признаками можно охарактеризовать равновесное состояние электрода?

17. Какими признаками можно охарактеризовать неравновесное состояние электрода?

18. Что такое стационарный потенциал?

19. Что такое поляризация электрода, каковы ее причины?

20. Что такое электродное перенапряжение?

21. Какие различают виды электродного перенапряжения?

22. Что такое напряжение разложения, как оно связано с равновесной ЭДС электрохимической системы?

23. Напишите, какие реакции протекают на Pt-электродах при электролизе водных растворов CuSO₄ , KCl, H₂SO₄ средней концентрации.

24. Напишите, какие реакции протекают на Pt-электродах при электролизе водных растворов NiSO₄ , K₂SO₄ , NaOH средней концентрации.

25. Может ли происходить разряд ионов натрия и калия из водных растворов их солей? Поясните.

26. Объясните, почему электролиз водных растворов H₂SO₄ , HNO₃ , NaOH, КОН (используются платиновые электроды) идёт при примерно одинаковом напряжении разложения. Можно ли в этот ряд растворов включить соляную кислоту?

27. Почему величины напряжения разложения кислородсодержащих кислот и щелочей средних концентраций на Pt-электродах близки между собой?

28. Дайте полную схему электролиза (катодная, анодная, общая реакция) и рассчитайте теоретическое значение напряжения разложения водных растворов ZnSO₄ , AgNO₃ , NaCl при электролизе их с графитовыми электродами. Среднеионная активность равна 1.

29. Дайте полную схему электролиза (катодная, анодная, общая реакции) и рассчитайте теоретическое значение напряжения разложения водных растворов Cu(NO₃)₂ , FeCl₂ , NiSO₄ с платиновыми электродами. Примите, что среднеионная активность ионов равна 1.

30. Напряжение разложения 1н раствора CuSO₄ равно 1,4 В. Пользуясь справочными данными, оцените приближённо, чему равнялось бы напряжение разложения CuSO₄ , если бы отсутствовало перенапряжение выделения водорода на меди.

31. Напряжение разложения 1 н раствора H₂SO₄ равно 1,8 В. Пользуясь справочными данными, оцените приближённо, чему равнялось бы напряжение разложения H₂SO₄ , если бы отсутствовало перенапряжение катодной и анодной реакций.

32. Дайте полную схему электролиза (катодная, анодная и общие реакции) и рассчитайте теоретическое значение напряжения разложения 1н водных растворов CuSO₄ , H₂SO₄ , CdSO₄ при отсутствии перенапряжения на электродах.

33. Чем отличается поведение HCl при электролизе ее водных растворов?

34. Какие стадии может включать в себя суммарный электродный процесс?

35. Какая стадия является собственно электрохимической в суммарном электродном процессе?

36. Есть ли различие в терминах «поляризация» и «перенапряжение»?

37. Что называется поляризационной кривой? Что можно определить путём её анализа?

38. Понятие о предельной плотности тока. Предельная диффузионная плотность тока, применение на практике.

39. Принципы качественного и количественного анализа в полярографии.

40. Какие стадии может включать катодная реакция выделения водорода из кислых растворов? Замедленность каких из них может вызвать появление перенапряжения? Какова будет природа этого перенапряжения?

41. Как перенапряжение выделения водорода зависит от плотности тока?

42. Как перенапряжение выделения водорода зависит от концентрации ионов водорода?

43. Как зависит перенапряжение выделения водорода от природы металла?

44. Как зависит перенапряжение выделения водорода на металлах от температуры?

45. Зависит ли перенапряжение выделения водорода от присутствия посторонних добавок в электролите? Приведите примеры.

46. Каким образом можно снизить перенапряжение выделения водорода?

47. Каким образом можно повысить перенапряжение выделения водорода?

48. Находится ли теория замедленной рекомбинации в согласии с экспериментальными данными? Поясните.

49. Находится ли теория замедленного разряда в согласии с экспериментальными данными? Поясните.

50. Существует ли универсальная теория перенапряжения водорода на металлах, объясняющая все опытные факты? Поясните.

51. Стандартный потенциал Cd-электрода равен –0,403 В, водородного электрода – 0 В. Почему, тем не менее, можно получить Cd-покрытие электролизом раствора CdSO₄ ?

52. Уравнение Тафеля. Каков физический смысл коэффициентов а и b в уравнении Тафеля?

53. Уравнение Тафеля. От каких параметров зависят значения коэффициентов а и b в уравнении Тафеля для реакции катодного выделения водорода?

54. Рассчитайте скорость реакции разряда иона гидроксония на Pb-электроде из 1н H₂SO₄ при Е = –1,0 В (н.в.э.), если коэффициенты уравнения Тафеля равны: а = 1,533 В; b = 0,118 В.

55. Рассчитайте скорость реакции разряда ионов водорода на Hg-электроде из 5н H₂SO₄ при Е = –0,8 В (н.в.э.), если коэффициенты уравнения Тафеля равны: а = 1,4 В; b = 0,116 В.

56. На монокристалле никеля с гранью (111) в 0,1 М КОН (рН = 13,15) при 293 К изучали кинетику выделения водорода. Были получены следующие данные:

, В 0,075 0,150 0,225 0,300

lg i (А/см²) – 4,00 –3,60 –3,20 –2,80

Рассчитайте постоянные a и b в уравнении Тафеля.

57. Рассчитайте скорость реакции разряда иона гидроксония на Pt-электроде из 6 н раствора H₂SO₄ при Е = –0,9 В (н.в.э.), если известны коэффициенты уравнения Тафеля: а = 1,54 В; b = 0,13 В; Т = 298 К.

58. Каково значение перенапряжения водорода в практике электрохимических производств?