电化学

目录 第1章 电池和电解池 1 1.1 伽伐尼电池 1 1.2 电化学势 1 1.3 电池的电动势和吉布斯自由能变化 2 1.4 电池反应方向的规定 7 1.5 电解池的电动势和吉布斯自由能变化 8 第2章 不可逆电极过程 14 2.1 不可逆的电化学装置 14 2.1.1 化学装置的端电压 14 2.1.2 电极的极化 14 2.2 稳态极化*线 15 2.2.1 阴极过程 16 2.2.2 阳极过程 18 2.3 塔费尔公式 20 第3章 电极过程 22 3.1 电极过程的特点 22 3.2 电极过程的步骤 22 3.3 有前置表面转化反应的电极过程 23 3.3.1 阴极反应 23 3.3.2 阳极反应 25 3.4 有后继表面转化反应的电极过程 28 3.4.1 阴极反应 28 3.4.2 阳极过程 31 3.5 既有前置表面转化反应，又有后继表面转化反应的电极过程 33 3.5.1 阴极反应 33 3.5.2 阳极反应 36 第4章 电极反应中的传质 38 4.1 三种传质方式 38 4.2 稳态扩散 38 4.3 对流扩散 39 4.4 电迁移传质 41 第5章 浓差极化和电化学极化 43 5.1 阴极过程 43 5.2 阳极过程 49 第6章 电化学步骤 55 6.1 单电子电极反应 55 6.2 多电子电极反应 57 6.2.1 控速步骤 57 6.2.2 总反应 60 第7章 阴极过程 63 7.1 氢的阴极还原 63 7.1.1 酸性溶液 63 7.1.2 碱性溶液 72 7.2 氧的阴极还原 77 7.2.1 酸性溶液 78 7.2.2 碱性溶液 90 7.2.3 汞电极 102 7.3 金属的阴极过程 106 7.4 电催化 107 第8章 金属离子的阴极还原 108 8.1 一价金属离子的阴极还原 108 8.2 多价金属离子的阴极还原 110 8.2.1 一步还原 111 8.2.2 多步还原 113 8.3 金属络离子的阴极还原 120 8.3.1 金属络离子先转化为水化金属离子再阴极还原 121 8.3.2 具有特征配位数的金属离子阴极还原 124 8.3.3 具有较低配位数的金属络离子阴极还原 126 8.3.4 阴极上的表面络合物阴极还原 128 8.4 几种简单金属离子的共同还原 130 8.4.1 几种离子共同还原的条件 130 8.4.2 异常共析和诱导共析 137 第9章 金属的电结晶 147 9.1 晶体的生长历程 147 9.2 晶体生长 147 9.2.1 金属离子还原成金属原子，然后进入晶格 147 9.2.2 金属离子还原成金属原子后，扩散进入晶格 152 9.3 形成晶核 160 9.4 高价金属络离子部分还原 162 9.4.1 金属络离子部分还原 162 9.4.2 部分还原的离子(MeLn-m)(z-x)+吸附在阴极表面，向晶格处扩散 165 9.4.3 部分还原的离子(MeLn-m)(z-x)+在金属晶格处进一步还原为金属原子 165 9.4.4 还原的金属原子进入晶格 168 9.4.5 金属离子络合物部分还原和部分还原的金属离子络合物在阴极表面扩散的 总反应 168 9.4.6 部分还原的金属络离子在阴极表面扩散和还原的总反应 170 9.4.7 部分还原的金属络离子还原和进入晶格的总反应 173 9.4.8 金属络离子部分还原和部分还原的金属离子络合物在阴极表面扩散及其在 晶格附近还原的总反应 175 9.4.9 金属离子络合物部分还原、部分还原金属络合物在阴极表面扩散及其在晶格 附近还原，并进入晶格的总反应 177 第10章 阳极过程 180 10.1 氢的氧化 180 10.1.1 氢分子溶解在电解液中并向电极表面扩散 180 10.1.2 溶解的氢分子在阳极表面化学解离并吸附在电极上或电化学解离 182 10.1.3 吸附氢的电化学氧化 185 10.2 氧在阳极上析出 189 10.2.1 在酸性溶液中 189 10.2.2 在碱性溶液中 195 10.3 金属的阳极溶解 200 10.3.1 单电子阳极金属溶解 200 10.3.2 多电子金属阳极溶解 202 10.4 金属的阳极钝化 211 10.4.1 金属阳极极化*线 211 10.4.2 金属阳极极化*线分析 212 10.5 不溶性阳极 233 10.6 半导体电极 236 10.6.1 半导体电极的电化学行为 236 10.6.2 氧化锌的阳极溶解 237 10.7 硫化物的阳极行为 239 10.7.1 阳极反应生成硫 240 10.7.2 阳极反应生成硫酸 242 10.7.3 FeS阳极溶解 244 第11章 熔盐电池和熔盐电解 248 11.1 熔盐电池 248 11.1.1 生成型电池 248 11.1.2 生成型熔盐电池极化 251 11.1.3 一般情况 255 11.1.4 熔盐电池极化 257 11.1.5 汞齐型电池 261 11.1.6 汞齐型熔盐电池极化 264 11.1.7 推广到一般情况 268 11.1.8 电池极化 271 11.2 熔盐电解 275 11.2.1 电极反应 275 11.2.2 MgCl2熔盐电解极化 278 11.2.3 推广到一般情况 284 11.2.4 熔盐电解极化 286 11.3 阴极去极化 291 11.3.1 阴极析出的金属溶解到电解质中 292 11.3.2 阴极反应生成的金属与电极形成合金 294 11.3.3 阴极产物与阳极产物发生化学反应 296 11.4 金属在熔盐中的溶解 297 11.4.1 金属溶解在含该金属的熔盐中 298 11.4.2 金属溶解在不含该金属的熔盐中 300 第12章 铝电解的阴极过程和阳极过程 302 12.1 铝电解的阴极过程 302 12.1.1 阴极电势 302 12.1.2 阴极极化 303 12.2 铝电解的阳极过程 304 12.2.1 生成CO的反应 307 12.2.2 生成CO2的反应 312 12.2.3 生成COF2的反应 319 12.2.4 生成CF4（气） 330 12.2.5 生成F2 338 12.2.6 形成气膜 347 12.2.7 阳极效应 385 第13章 固态阴极熔盐电解 421 13.1 由固体金属氧化物MeO制备金属Me 421 13.2 由固态混合金属氧化物制备合金 427 13.3 由碳和金属氧化物制备碳化物 437 13.4 由氮和金属氧化物制备氮化物 443 13.5 由固体硫化物MeS制备金属Me 450 13.6 由MeS-MS制备Me-M合金 456 第14章 金属-熔渣间的电化学反应 467 14.1 反应物组元直接接触 467 14.2 以电极反应形式进行 468 14.3 以熔渣为电解质电解精炼金属 474 14.3.1 以熔渣为电解质电解脱氧 474 14.3.2 电解脱硫 481 14.3.3 电解脱磷 487 14.3.4 电解脱硅 494 14.3.5 推广到一般情况 500 第15章 离子液体 507 15.1 概述 507 15.2 AlCl3型离子液体 508 15.3 在酸性AlCl3型离子液体中电沉积金属 509 15.3.1 电沉积Mg-Al合金 509 15.3.2 电沉积Ni 515 15.4 在碱性离子液体中电沉积金属 517 15.4.1 电沉积In 517 15.4.2 电沉积Cr 519 15.5 非AlCl3型离子液体 522 15.5.1 沉积Ag 522 15.5.2 沉积Sb 524 15.5.3 沉积Al 528 第16章 固体电解质电池 531 16.1 固体电解质浓差型电池 531 16.1.1 阴极电势 531 16.1.2 阴极过电势 533 16.1.3 阳极电势 533 16.1.4 阳极过电势 535 16.1.5 电池电动势 535 16.1.6 电池过电势 537 16.2 气体浓差电池 537 16.2.1 阴极电势 537 16.2.2 阴极过电势 539 16.2.3 阳极电势 540 16.2.4 阳极过电势 541 16.2.5 电池电动势 542 16.2.6 电池过电势 543 16.3 生成型电池 544 16.3.1 阴极电势 544 16.3.2 阴极过电势 545 16.3.3 阳极电势 546 16.3.4 阳极过电势 547 16.3.5 电池电动势 548 16.3.6 电池过电势 549 16.4 固体氧化物电解质生成型电池 549 16.4.1 阴极电势 550 16.4.2 阴极过电势 551 16.4.3 阳极电势 552 16.4.4 阳极过电势 553 16.4.5 电池电动势 554 16.4.6 电池过电势 555 16.4.7 电池端电压 555 第17章 固体电解质电解池 556 17.1 浓差型固体电解质电解池 556 17.1.1 阴极电势 556 17.1.2 阴极过电势 558 17.1.3 阳极电势 558 17.1.4 阳极过电势 560 17.1.5 电解池电动势 560 17.1.6 电解池过电势 562 17.2 气体浓差电解池 562 17.2.1 阴极电势 563 17.2.2 阴极过电势 564 17.2.3 阳极电势 565 17.2.4 阳极过电势 566 17.2.5 电解池电动势 567 17.2.6 电解池过电势 568 17.3 分解型固体电解池 569 17.3.1 阴极电势 569 17.3.2 阴极过电势 571 17.3.3 阳极电势 571 17.3.4 阳极过电势 573 17.3.5 电解池电动势 573 17.3.6 电解池过电势 575 17.4 电解固体MgCl2 575 17.4.1 阴极电势 576 17.4.2 阴极过电势 577 17.4.3 阳极电势 578 17.4.4 阳极过电势 579 17.4.5 电解池电动势 580 17.4.6 电解池过电势 581 17.5 电解固体TiO2 582 17.5.1 阴极电势 582 17.5.2 阴极过电势 583 17.5.3 阳极电势 584 17.5.4 阳极过电势 585 17.5.5 电解池电动势 586 17