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电极过程导论及综述
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1.3 体积为50cm3 的1mol/ L HCl 溶液中含有2. 0×10 - 3 mol/ L Fe3 + 和1. 0×10 - 3 mol/ L Sn4 + 。此溶液用一个面积为0. 30cm2 的铂旋转圆盘电极进行伏安实验。在所采用的旋转速度下, Fe3 + 和Sn4 + 的物质 传递系数m 为10 - 2 cm/ s。( a ) 计算在这些条件下还原Fe3 + 的极限电流。( b ) 从+ 1. 3～ - 0. 40V (相对于NHE) 进行电流-电势扫描。定量地标出所得的i-E 曲线。假设在此扫描中Fe3 + 和Sn4 + 的本体浓度没有变化, 所有的电极反应均为能斯特反应。 1.7 考虑如下的Nernst 半反应: A3 + + 2e A+ E..A3 +/ A′ + = - 0. 500V ( vs. NHE) 25℃时, 在过量支持电解质存在下, 含有2. 00mmol/ L A3 + 和1. 00mmol/ L A+ 的溶液i-E 曲线显示il , c = 4. 00μA 和il , a = - 2. 40μA。( a ) E1/ 2 ( V vs. NHE) 是多少? ( b ) 画出该体系预期的i-E 曲线草图。( c) 画出该体系的“对数曲线”草图 1. 11 整理公式(1. 4. 16 ) 可得到下面计算能斯特反应的i-E 曲线的简便表达式: i/ il = {1 + exp [ ( nF/ R T) ( E - E1/ 2 ) ]} - 1 ( a ) 推导此表达式。( b) 考虑半反应: Ru ( NH3 )3 + 6 + e Ru ( NH3 )2 + 6 , 其E.. 可由附录C 中查 到。在含有10mmol/ L Ru (NH3 )3 + 6 和1mol/ L KCl 作为支持电解质的溶液中, 可得到一个稳态的i-E 曲线。在两种Ru 化合物m = 10 - 3 cm/ s 条件下, 采用面积为0. 1cm2 的铂电极进行实验, 利用程序进 行计算并画出预期的i-E 曲线。 1. 12 ( a ) 类似于习题1. 11 , 采用式( 1. 4. 15 ) 对于E1/ 2 的定义, 从公式( 1. 4. 20) 推导出可用于溶液含 有氧化还原两种组分情况下的电流作为电势函数的表达式; ( b) 考虑与习题1. 11 相同的体系, 但溶 液中含有10mmol/ L Ru(N H3 )3 + 6 、5mmol/ L Ru( NH3 )2 + 6 和1mol/ L KCl, 应用一个程序进行计算并 画出其i-E 曲线。( c ) 在阴极电流密度为0. 48mA/ cm2 的情况下, ηconc 是多少? ( d) 估算Rmt 。 |
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