2025年大學(xué)《應(yīng)用化學(xué)》專業(yè)題庫——電化學(xué)方法在應(yīng)用化學(xué)中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項前的字母填在題后的括號內(nèi)）1.在電化學(xué)體系中，構(gòu)成化學(xué)電池兩極的材料必須具備的基本特性是（）。A.必須是金屬B.必須是導(dǎo)體C.必須是電解質(zhì)D.必須具有不同的化學(xué)性質(zhì)2.根據(jù)法拉第電解定律，在通過相同電量時，電極上發(fā)生物質(zhì)變化的量取決于（）。A.電流大小B.電壓高低C.物質(zhì)的摩爾質(zhì)量D.物質(zhì)的化學(xué)當(dāng)量3.當(dāng)電解質(zhì)溶液濃度極低時，電極電位偏離能斯特方程預(yù)測值的主要原因是（）。A.液體接界電位B.活度系數(shù)變化C.過電位的存在D.電極表面吸附4.在電化學(xué)極化曲線中，塔菲爾方程通常用來描述（）。A.電解池的效率B.電極電位與電流密度之間的關(guān)系C.電解質(zhì)的電導(dǎo)率D.電極反應(yīng)的速率常數(shù)5.循環(huán)伏安法（CV）中，掃描方向由正掃變?yōu)樨?fù)掃時，在還原電位處出現(xiàn)的峰稱為（）。A.氧化峰B.還原峰C.殘余峰D.再充電峰6.電化學(xué)阻抗譜（EIS）中，當(dāng)實部阻抗（Z')趨近于零而虛部阻抗（Z'')達(dá)到最大值時，通常對應(yīng)于（）。A.電極/溶液界面電荷轉(zhuǎn)移過程B.電解質(zhì)溶液的擴散過程C.電極材料的體相電阻D.歐姆電阻7.電位分析法中，使用離子選擇性電極（ISE）進(jìn)行測量時，其測量電位主要取決于（）。A.內(nèi)參比電極電位B.溶液中待測離子活度的對數(shù)C.外參比電極電位D.電阻抗大小8.電化學(xué)沉積過程中，通過精確控制電解條件和電流密度，可以獲得具有特定（）的沉積層。A.厚度B.結(jié)構(gòu)與形貌C.物相D.以上都是9.在電化學(xué)儲能器件（如鋰離子電池）中，電極材料發(fā)生可逆氧化還原反應(yīng)是實現(xiàn)能量儲存和釋放的（）。A.必要條件B.允許條件C.可選途徑D.無關(guān)因素10.用于測定水溶液pH值的玻璃電極，其測量原理基于（）。A.離子交換B.氧化還原反應(yīng)C.液體接界電位D.濃差電池二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在題中的橫線上）1.電化學(xué)分析儀器通?；谌姌O體系，即______電極、______電極和______電極。2.電極電位是指電極與電解質(zhì)溶液界面間存在的______電位的代數(shù)和。3.在電化學(xué)動力學(xué)中，若電極反應(yīng)速率受擴散過程控制，則其電流密度與擴散層厚度成______比。4.循環(huán)伏安法通過改變掃描電位方向，可以同時獲得物質(zhì)的______和______信息。5.電化學(xué)腐蝕是指金屬在周圍介質(zhì)作用下發(fā)生的______和______過程。6.電化學(xué)傳感器通常由電化學(xué)______和信號轉(zhuǎn)換/處理單元組成。7.極譜分析中，極限電流是指當(dāng)電解池電壓達(dá)到______時，電流達(dá)到的理論值。8.溶出伏安法是一種預(yù)先富集待測物質(zhì)于電極表面，然后再進(jìn)行______的伏安分析方法。9.電化學(xué)阻抗譜可以通過分析阻抗隨頻率變化的曲線，來研究電極過程的______和______。10.電解合成法是利用電能直接驅(qū)動______在電極上發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)合成技術(shù)。三、名詞解釋（每小題3分，共15分）1.法拉第常數(shù)2.過電位3.循環(huán)伏安法4.電化學(xué)沉積5.電化學(xué)阻抗譜四、簡答題（每小題5分，共20分）1.簡述能斯特方程的表達(dá)式及其適用的條件。2.與普通的化學(xué)分析方法相比，電化學(xué)分析方法有哪些主要優(yōu)點？3.簡述循環(huán)伏安法中，氧化峰和還原峰的半波電位（E1/2）與標(biāo)準(zhǔn)電極電位（E°）之間的關(guān)系。4.在電化學(xué)腐蝕與防護(hù)中，陰極保護(hù)法的基本原理是什么？有哪些主要類型？五、計算題（每小題7分，共14分）1.有一電解池，在通過0.01法拉第的電量后，在陰極上沉積了0.000652克的銀。請計算銀的摩爾質(zhì)量（銀的相對原子質(zhì)量為107.87）。2.某電化學(xué)傳感器用于檢測溶液中的Cl-離子，其電極電位與lna(Cl-)呈線性關(guān)系（E=E°-0.059V*loga(Cl-)）。當(dāng)溶液中Cl-的濃度為10^-3mol/L時，測得電極電位為+0.250V（相對于參比電極）。請計算該電極的斜率（即0.059V）以及該電極的標(biāo)準(zhǔn)電位E°（假設(shè)溫度為25°C）。六、論述題（10分）試論述電化學(xué)方法在環(huán)境監(jiān)測（如水質(zhì)污染檢測）中的應(yīng)用前景，并舉例說明一種具體的電化學(xué)傳感器及其工作原理。試卷答案一、選擇題1.B2.D3.A4.B5.B6.A7.B8.D9.A10.A二、填空題1.工作電極，參比電極，對電極2.相對3.反比4.氧化，還原5.腐蝕，溶解6.感應(yīng)膜7.極限擴散電流8.溶出9.機理，動力學(xué)10.電化學(xué)反應(yīng)三、名詞解釋1.法拉第常數(shù)：指1摩爾任何帶電物質(zhì)（電子或離子）所帶的電荷量，其數(shù)值約為9.6485×10^4庫侖/摩爾。2.過電位：電極電位與平衡電位之間的差值，它表示電極反應(yīng)克服活化能和其他阻力所需的額外電位差。3.循環(huán)伏安法：一種在恒定電流或恒定電位模式下，以一定速率掃描電極電位，并在掃描過程中同時改變電位掃描方向的分析方法，可用來研究物質(zhì)的電化學(xué)行為。4.電化學(xué)沉積：利用電解原理，將溶液中的金屬離子或其他物質(zhì)沉積到電極表面形成固態(tài)薄膜的過程。5.電化學(xué)阻抗譜：一種通過測量交流正弦信號的響應(yīng)（阻抗）隨頻率變化的頻率響應(yīng)技術(shù)，用于研究電化學(xué)體系（如電極/溶液界面）的電子和離子傳輸過程。四、簡答題1.能斯特方程的表達(dá)式為：E=E°-(RT/nF)*ln(Q)，其中E為電極電位，E°為標(biāo)準(zhǔn)電極電位，R為氣體常數(shù)，T為絕對溫度，n為電極反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)，F(xiàn)為法拉第常數(shù)，Q為反應(yīng)商。適用的條件包括：電極反應(yīng)可逆，溶液中各組分活度（或濃度）已知，溫度恒定，電極反應(yīng)未受擴散、吸附等副過程的影響。2.電化學(xué)分析方法的優(yōu)點主要包括：靈敏度高，可檢測痕量物質(zhì)；分析速度快，通?？蓪崿F(xiàn)在線或原位分析；儀器相對較小，便于攜帶和現(xiàn)場使用；可同時進(jìn)行多種組分的檢測（多通道儀器）；可進(jìn)行選擇性檢測（如使用ISE或選擇性好電極）；可檢測非電活性物質(zhì)（通過催化或間接測量）。3.在理想的、可逆的循環(huán)伏安法中，對于可逆氧化還原電對，其氧化峰半波電位E1/2和還原峰半波電位E1/2與標(biāo)準(zhǔn)電極電位E°近似相等，即(E1/2還原+E1/2氧化)/2≈E°。這表明峰電位不隨掃描速率變化。對于不可逆過程，峰電位會隨著掃描速率的增加而正移（氧化峰）或負(fù)移（還原峰）。4.陰極保護(hù)法的基本原理是使被保護(hù)的金屬結(jié)構(gòu)作為電解池的陰極。通過外部直流電源強制提供電子（外加電流陰極保護(hù)，ACCP）或?qū)⒁粋€更活潑的金屬（犧牲陽極）與被保護(hù)金屬連接（犧牲陽極陰極保護(hù)），使被保護(hù)金屬的電極電位負(fù)移至腐蝕電位以下，從而抑制其腐蝕反應(yīng)。犧牲陽極法的原理是被保護(hù)金屬作為陰極，犧牲陽極作為陽極，犧牲陽極優(yōu)先腐蝕溶解，為被保護(hù)金屬提供保護(hù)電流。五、計算題1.解：根據(jù)法拉第定律，m=(Q*M)/(n*F)，其中m為沉積質(zhì)量，Q為電量（法拉第），M為摩爾質(zhì)量，n為電子轉(zhuǎn)移數(shù)，F(xiàn)為法拉第常數(shù)。銀沉積時，n=1（Ag++e-=Ag），F(xiàn)=9.6485×10^4C/mol。m=(0.01mol*M)/(1*9.6485×10^4C/mol)=0.0001036*Mg。已知m=0.000652g，則0.000652=0.0001036*M。M=0.000652/0.0001036≈6.29mol/g。摩爾質(zhì)量M≈6.29g/mol。答：銀的摩爾質(zhì)量約為107.87g/mol，計算值約為6.29g/mol，顯然計算中使用了近似值或存在比例關(guān)系，實際應(yīng)為107.87g/mol。按題目所給數(shù)據(jù)計算結(jié)果為6.29g/mol，提示可能題目數(shù)據(jù)或背景有誤，但按公式計算過程無誤。2.解：根據(jù)題意，E=E°-0.059*log(a(Cl-))。其中斜率k=-0.059V，當(dāng)T=25°C時，k=-(RT/nF)=-0.059V。這表明n=1（假設(shè)25°C下0.059=RT/F）。標(biāo)準(zhǔn)電位E°即為當(dāng)a(Cl-)=1時測得的電位，即E°=+0.250V。答：該電極的斜率為0.059V（或表明n=1），標(biāo)準(zhǔn)電位E°為+0.250V。六、論述題電化學(xué)方法因其靈敏度高、響應(yīng)快、選擇性好、可在線監(jiān)測等優(yōu)點，在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。通過構(gòu)建各種電化學(xué)傳感器，可以實現(xiàn)對水體、大氣中污染物的高效、快速檢測。例如，用于檢測水中重金屬離子（如鉛Pb2+、鎘Cd2+、汞Hg2+）的離子選擇性電極（ISE），其電位響應(yīng)與相應(yīng)離子的活度直接相關(guān)，操作簡便，成本較低。其工作原理基于離子選擇性膜選擇性滲透目標(biāo)離子，