15. 什么是费米能级？它在电极反应中有什么重要意义？ 答：费米能级通常被看做是反应电子的平均能级。费米能级的能量就是自由电子在金属中的电化学位。
16. 试根据量子理论，说明活化态和过电位的物理意义。 答：实现电子隧道跃迁所需要的激发态就是经典理论中的活化态。电极极化的实质是费米能级的移动。
第七章思考题
1. 研究氢电极过程和氧电极过程有什么实际意义？ 答：在电化学研究和电化学测试中，标准氢电极的电极电位是公认的电极电位基准；氯碱工业、燃料电池、电镀、电解、金属腐蚀等过程都与氢电极和氧电极的反应过程有密切的关系，有些会带来危害，有些会带来好处。因此，为了合理地利用氢电极和氧电极过程为人类服务，有必要对氢电极过程和氧电极过程进行深入的研究。
2. 为什么氢电极和氧电极的反应历程在不同条件下，会有较大差别？ 答：氢电极和氧电极的反应历程非常复杂。在电极过程中，存在在各种中间步骤、中间产物。反应条件一旦改变，反应就会发生变化，控制步骤也可能发生变化，产物也因此不同。所以氢电极和氧电极的反应历程在不同条件下，会有较大差别。
3. 析氢过程的反应机理有哪几种理论？试推导出它们的动力学公式，并说明它们各自适用的范围。
答：迟缓放电机理、迟缓复合机理、电化学脱附机理。迟缓放电机理的理论推导是在汞电极上进行的，所得结论对汞电极上的析氢反应完全适用。该机理也同样适用于吸附氢原子表面覆盖度很小的Pb、Cd，Zn和Tl等高过电位金属。迟缓复合机理和电化学脱附机理只适用于对氢原子有较强吸附能力的低过电位金属和中过电位金属。
4. 举出实验依据说明在汞电极上，析氢过程是符合迟缓放电机理的。
答：用迟缓放电机理可以解释在汞上的析氢过电位与pH值之间的关系（实验曲线在pH=7附近发生转折，当pH<7时，pH值升高，析氢过电位升高；而当pH>7时，pH值升高，析氢过电位降低）。迟缓放电机理还可以解释，在稀浓度的纯酸
+
溶液中，析氢过电位不随H离子浓度的变化而变化；在浓度较高的纯酸溶液中，析氢过电位随H+离子浓度升高而降低。
5. 氢的阳极氧化过程有什么特点？
答：一般认为，氢在浸于溶液中的光滑电极上进行氧化反应的历程，应包括以下几个单元步骤。①分子氢溶解于溶液中并向电极表面进行扩散。②溶解的氢分子在电极表面上离解吸附，形成吸附氢原子。③吸附氢原子发生电化学氧化。
6. 写出氧电极的阴极过程和阳极过程的总反应式。为什么它们的反应历程相当复杂？ 答：阳极氧化2H2O?O2+4H++4e?；阴极还原O2+4H++4e??2H2O（酸）O2+2H2O+4e??4OH?（碱）。它们的反应历程相当复杂是因为有4个电子参加的多电子电化学反应，存在各种中间步骤、中间产物。
7. 氧阴极还原反应的基本历程如何？有什么特点？
答：可以分为两大类，①中间产物为H2O2或HO2-；②中间产物为吸附氧或表面氧化物。
第八章思考题
1. 金属的阳极过程有什么特点？ 答：金属作为反应物发生氧化反应的电极过程称为金属的阳极过程，包括阳极活性溶解和钝化两种状态。大多数金属阳极在活性溶解时的交换电流是比较大的，所以阳极极化一般不大。阳极反应传递系数β往往比较大，即电极电位的变化对阳极反应速度的加速作用比阴极过程要显著，故阳极极化度一般比阴极极化要小。在一定条件下，金属阳极会发生钝化，此时阳极过程不符合电极过程的一般规律。
2. 什么是金属的钝化？可以通过哪些途径使金属发生钝化？
答：在一定的条件下，金属阳极会失去电化学活性，阳极溶解速度变得非常小，这一现象称为金属的钝化。两种途径使金属发生钝化，①借助外电源进行阳极极化使金属发生钝化，称为阳极钝化；②在没有外加极化的情况下，由于介质中存在氧化剂（去极化剂），氧化剂的还原引起了金属钝化，称为化学钝化或自钝化。
3. 画出典型的金属阳极钝化曲线，说明该曲线上的各个特征区和特征点的物理意义。
答：P275~276
4. 什么是过钝化现象？它与金属钝化膜破裂、发生小孔腐蚀的现象是一回事吗？为什么？
答：过钝化现象是电极上发生了新的电极反应，电流密度重新增大（之前因为钝化，电流密度急剧减小）。它跟金属钝化膜破裂、发生小孔腐蚀的现象不是一回事。钝化膜局部破坏处，金属将发生活性溶解，阳极电流密度重新增大，阳极极化曲线没有过钝化区。
5. 简要叙述金属钝化机理的成相膜理论和吸附理论的基本观点与主要实验依据。 答：成相膜理论认为当金属溶解时，可以生成致密的、与基体金属结合牢固的固态产物，这些产物形成独立的相，称为钝化膜或成相膜。成相膜理论最直接的实验依据是在某些钝化了的金属表面上可以观察到成相膜的存在，并可以测定膜的厚度与组成。吸附理论认为金属的钝化是由于在金属表面形成氧或含氧粒子的吸附层而引起的，这以吸附层至多只有单分子层厚，它可以是O2-或OH-，较多的人则认为是氧原子，即由于氧的吸附使金属表面的反应能力降低而发生钝化现象。吸附理论的主要实验依据之一是根据电量测量的结果，发现某些情况下为了使金属钝化，只需要在每平方厘米电极上通过十分之几毫库仑的电量。
6. 金属钝化后，该金属电极上还有没有电流通过？在什么条件下钝态金属可以重新活化？
答：金属钝化后，该金属电极上还有电流通过，不过电流密度通常很小，大约在μA/cm2数量级。这一微小电流称为维钝电流。使钝态金属重新活化，可以通过阴极电流的方法使钝化膜还原，也可以加入活化剂来使金属重新活化。
7. 有哪些方法可以使处于活化—钝化不稳定状态的金属进入稳定钝化状态？ 答：增大阳极极化。
8. 影响金属阳极过程的主要因素有哪些？任何影响阳极过程？
答：金属本性的影响、溶液组成的影响（络合剂、活化剂、氧化剂、有机表面活性物质、溶液pH、阳极电流密度）。
第九章思考题
1. 金属离子电沉积的热力学条件是什么？分析金属离子在水溶液中沉积的可能性。 答：金属离子的还原电位不要比氢离子还原电位更负，否则氢在电极上大量析出，金属离子很难沉积出来。
2. 金属电沉积包括哪些基本的单元步骤？写出各单元步骤的表达式。 答：液相传质、前置转化、电荷传递、电结晶。
3. 试从能量的角度分析金属离子放电的位置和进入晶格的途径。
答：金属离子可以以两种方式并入晶格。①在生长点放电而就地并入晶格；②在电极表面任一位置放电，形成吸附原子，然后扩散到生长点并入晶格。通常①过程需要的能量较大，发生的几率很小；而②过程所需的能量比较小，发生的几率大些。
4. 简述电结晶形核理论的要点及形成晶体的要点。
答：①电结晶时形成晶核要消耗电能，因而在平衡电位下是不能形成晶核的，只有当阴极极化到一定值（即阴极电位达到析出电位时），晶核的形成才有可能。从物理意义上说，过电位或阴极极化值所起的作用和盐溶液中结晶过程的过饱和度相同。②阴极过电位的大小决定电结晶层的粗细程度，阴极过电位高，则晶核愈容易形成，晶核的数量也愈多，沉积层结晶细致；相反，阴极过电位愈小，沉积层晶粒愈粗大。
5. 简述晶体螺旋位错生长理论的要点及形成晶体的过程。
答：开始时，晶面上的吸附原子扩散到位错的扭结点，从扭结点开始逐渐把位错线填满，将位错线推进到另一位置，原有的位错线消失，新的位错线形成。吸附原子又在新的位错线上生长。位错线推进一周后，晶体就向上生长了一个原子层。如此反复旋转生长，晶体将沿位错线螺旋式长大。
6. 试述过电位在电结晶过程中的重要意义。 答：金属电结晶是一个电化学过程，形核和晶粒长大所需要的能量来自于界面电场，即电结晶的推动力是阴极过电位。阴极过电位的大小决定电结晶层的粗细程度，阴极过电位高，则晶核愈容易形成，晶核的数量也愈多，沉积层结晶细致；相反，阴极过电位愈小，沉积层晶粒愈粗大。
7．与简单金属离子相比，金属络离子的阴极还原过程有何特点？
答：简单金属离子在水溶液中都是以水化离子形式存在的，而加入络合剂后，由于络合剂和金属离子的络合反应，使水化金属离子转变成不同配位数的络合离子，金属在溶液中的存在形式和在电极上放电的粒子都发生了变化。因而引起了该电极体系电化学性质的变化：金属电极的平衡电位向负移动。络合物不稳定常数越小，平衡电位负移越多。而平衡电位越负，金属阴极还原的初始析出电位也越负，即从热力学的角度，还原反应越难进行。一般是配位数较低的络离子在电极上得到电子而还原。
电化学原理 第三版 思考题 公式
