2025年大學(xué)《化學(xué)測(cè)量學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫(kù)——化學(xué)測(cè)量學(xué)與技術(shù)的電化學(xué)原理考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題干后的括號(hào)內(nèi)）1.在電化學(xué)電池中，發(fā)生還原反應(yīng)的電極是（）。A.正極B.負(fù)極C.陽(yáng)極D.陰極2.根據(jù)能斯特方程，當(dāng)電解質(zhì)溶液的活度（a）增大時(shí)，電極電位（E）將（）。（假設(shè)其他條件不變）A.正向移動(dòng)B.反向移動(dòng)C.保持不變D.無法確定3.電化學(xué)電池中，通過電解質(zhì)內(nèi)部移動(dòng)的載流子是（）。A.電子B.陽(yáng)離子C.陰離子D.中性分子4.過電位是指（）。A.電極電位與標(biāo)準(zhǔn)電極電位之差B.可逆電極電位與實(shí)際電極電位之差C.電解池兩極之間的電位差D.電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)過阻力的體現(xiàn)5.法拉第定律描述的是（）。A.電極電位與離子活度的關(guān)系B.通過電解池的電流與施加電壓的關(guān)系C.電解過程中物質(zhì)的量與通過的電荷量之間的關(guān)系D.電極表面反應(yīng)速率與過電位的關(guān)系6.在電化學(xué)分析中，離子選擇性電極屬于（）。A.電極過程動(dòng)力學(xué)研究范疇B.電化學(xué)熱力學(xué)研究范疇C.電化學(xué)分析方法D.電解質(zhì)溶液理論范疇7.線性掃描伏安法中，掃描電壓以恒定速率增加，記錄的是（）。A.電流隨時(shí)間的變化B.電流隨電極電位的變化C.電極電位隨時(shí)間的變化D.電流隨電解液pH的變化8.電化學(xué)傳感器通常由（）組成。A.檢測(cè)元件、信號(hào)轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)處理單元B.試劑、燒杯、磁力攪拌器C.天平、容量瓶、移液管D.氣體傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器9.能夠發(fā)生可逆電極反應(yīng)的電極是（）。A.動(dòng)電位電極B.氣體電極C.涂層電極D.可逆電極10.電化學(xué)分析方法通常具有（）的特點(diǎn)。A.選擇性好、靈敏度低B.選擇性差、靈敏度高C.操作簡(jiǎn)單、不易受干擾D.需要復(fù)雜儀器、成本高二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填寫在橫線上）1.電極電位是指______的電位差。2.影響電極電位的主要因素包括______、______和溫度。3.電解質(zhì)溶液中，離子的______和______是影響其活度系數(shù)的主要因素。4.電極反應(yīng)通常分為______和______兩個(gè)步驟。5.電化學(xué)分析方法主要基于測(cè)量______或______的變化。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共15分）1.簡(jiǎn)述法拉第定律的內(nèi)容及其在電化學(xué)測(cè)量中的應(yīng)用。2.解釋什么是過電位，并簡(jiǎn)述其產(chǎn)生的主要原因。3.簡(jiǎn)要比較伏安分析法和電位分析法的基本原理和主要區(qū)別。四、計(jì)算題（每題7分，共14分）1.某電化學(xué)電池在標(biāo)準(zhǔn)條件下（25℃）的電動(dòng)勢(shì)E°=1.10V。已知電池反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2，計(jì)算當(dāng)溶液中某離子活度為0.01時(shí)，該離子的平均活度系數(shù)γ??為多少？（已知標(biāo)準(zhǔn)電極電位E°(RHE)與該離子活度系數(shù)γ??的關(guān)系式為：E=E°-(0.0592/n)log(a?)，且在0.01活度下，該離子的實(shí)際電極電位E=1.05V）2.在某電解池中，通過0.02F的電荷量，電解某溶液，沉積了0.125g的金屬M(fèi)。計(jì)算金屬M(fèi)的摩爾質(zhì)量。五、論述題（10分）結(jié)合電化學(xué)傳感器的特點(diǎn)，討論其在環(huán)境監(jiān)測(cè)或生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用前景和面臨的挑戰(zhàn)。試卷答案一、選擇題1.A2.A3.C4.B5.C6.C7.B8.A9.D10.B二、填空題1.氧化態(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為還原態(tài)物質(zhì)（或反之）的電極2.離子活度（或濃度）、離子強(qiáng)度3.活度、電荷數(shù)（或價(jià)數(shù)）4.氧化、還原5.電流、電位（或電極電位）三、簡(jiǎn)答題1.內(nèi)容：法拉第定律指出，在電極反應(yīng)中，通過電極的電荷量與電極反應(yīng)發(fā)生物質(zhì)的量成正比，比例系數(shù)為法拉第常數(shù)（約96485C/mol）。應(yīng)用：可用于計(jì)算電解過程中析出或溶解物質(zhì)的質(zhì)量；可依據(jù)電流和時(shí)間計(jì)算轉(zhuǎn)移的電荷量；是電化學(xué)分析方法（如庫(kù)侖分析）的理論基礎(chǔ)。解析思路：理解法拉第定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式Q=nF，明確其核心是電荷守恒與物質(zhì)化學(xué)計(jì)量數(shù)的關(guān)聯(lián)，并思考其在定量分析和定性判斷中的應(yīng)用。2.內(nèi)容：過電位是指電極的實(shí)際電位與可逆電位（平衡電位）之間的電位差。其產(chǎn)生主要原因是電極表面發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)（氧化或還原）并非理想的可逆過程，存在動(dòng)力學(xué)阻力（如反應(yīng)速率慢、需要克服活化能壘）和濃差極化（反應(yīng)物或產(chǎn)物在電極表面的濃度與溶液主體濃度不同）。解析思路：區(qū)分可逆電極（實(shí)際電位等于可逆電位，過電位為零）和不可逆電極（實(shí)際電位偏離可逆電位，存在過電位）。理解過電位是克服電極過程動(dòng)力學(xué)障礙的能量需求。3.內(nèi)容：伏安分析法基于測(cè)量電極電位與通過電極的電流之間的關(guān)系。通過改變電位（如掃描電位）或控制電流，繪制電流-電位曲線（伏安曲線），根據(jù)曲線特征進(jìn)行定量或定性分析。電位分析法基于測(cè)量電極電位的變化，通常使用能斯特型或能斯特-塞曼型電極，其電位與被測(cè)離子活度（或濃度）呈特定函數(shù)關(guān)系，通過測(cè)量電位值來確定被測(cè)離子濃度。主要區(qū)別：伏安分析法是“生成”信號(hào)（電流），電位分析法是“測(cè)量”信號(hào)（電位）；伏安分析法更注重動(dòng)力學(xué)過程，電位分析法更注重?zé)崃W(xué)平衡。解析思路：抓住兩種方法的核心測(cè)量對(duì)象（電流vs電位）和操作方式（電位控制/掃描vs電位測(cè)量），并聯(lián)系其基本原理和儀器要求進(jìn)行對(duì)比。四、計(jì)算題1.解析思路：首先將給定的實(shí)際電極電位E代入能斯特方程，得到包含活度系數(shù)γ??的方程。然后通過變換該方程，解出γ??。注意區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)電極電位E°和實(shí)際電極電位E，以及活度a與活度系數(shù)γ??的關(guān)系a=γ??c。計(jì)算過程：E=E°-(0.0592/n)log(a?/γ??)=E°-(0.0592/n)log(a?)+(0.0592/n)log(γ??)1.05=1.10-(0.0592/2)log(0.01)+(0.0592/2)log(γ??)1.05=1.10-(0.0592/2)(-2)+(0.0296)log(γ??)1.05=1.10+0.0592+(0.0296)log(γ??)1.05=1.1592+(0.0296)log(γ??)(0.0296)log(γ??)=1.05-1.1592=-0.1092log(γ??)=-0.1092/0.0296≈-3.689γ??=10^(-3.689)≈0.0212.解析思路：根據(jù)法拉第定律Q=nF，其中Q是總電荷量，n是轉(zhuǎn)移的摩爾數(shù)，F(xiàn)是法拉第常數(shù)。通過電解沉積的質(zhì)量m與物質(zhì)的摩爾質(zhì)量M的關(guān)系為m=nM。聯(lián)立這兩個(gè)公式，可以解出M。計(jì)算過程：Q=It=nF,n=Q/Fm=nM=(Q/F)MM=(mF)/QM=(0.125g*96485C/mol)/(0.02F)M=12231.875g/mol五、論述題解析思路：從電化學(xué)傳感器的定義（將待測(cè)物質(zhì)濃度轉(zhuǎn)換為可測(cè)量電信號(hào)）出發(fā)，闡述其優(yōu)點(diǎn)（靈敏度高、響應(yīng)快、易于微型化、可能實(shí)現(xiàn)原位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等），并結(jié)合具體應(yīng)用領(lǐng)域（如環(huán)境監(jiān)測(cè)中