《理论电化学》课程教学大纲（适用专业：化学工程与工艺）

《理论电化学》教学大纲学分：3.5学分总学时：56学时先修课程：高等数学、物理化学适用专业：化学工程与工艺（电化学工程）·课程性质与任务课程性质：电化学是一门研究电子导体相和离子导体相之间的界面上所发生的各种界面效应，即伴有电现象发生的化学反应的科学。电化学在电解、电镀、化学电源等工艺生产以及电分析和金属腐蚀与防护等应用技术中的很多领域都得到广泛的应用。理论电化学是任何一个电化学工作者必须掌握的基本知识，因而这门课程为本专业的主干必修理论课。课程任务：本课程在物理化学的基础上，结合近年来电化学科学的发展，重点介绍电化学的基本概念、基本规律和基本理论，内容主要分为三大部分：电化学热力学、电极和溶液界面的结构和性质、电极过程动力学。通过本课程的学习，应使学生较为系统的掌握电化学科学的基本理论知识和基本原理以及电化学测量技术的基本技能，了解现代电化学科学技术的新进展，从而为进一步学好后续专业课程打下坚实的基础。二、教学方法与形式理论教学：主要采用课堂讲授，以讲授式、启发式教学为主。三、理论教学内容及基本要求第一章：绪论教学内容：电化学的研究对象、发展简史；电化学科学在实际生活中的应用；本课程的内容、要求及研究的方法：电解质溶液的电导、活度和活度系数。教学要求：了解。重点难点：无。第二章：电化学热力学教学内容：相间电位和电极电位：电化学体系：平衡电极电位：可逆电极与不可逆电极；电位-pH图。教学要求：掌握内电位、外电位、绝对电极电位、相对电极电位、液体接界电位等相间电位概念；明确电化学体系及其特点和区别；掌握平衡电化学体系的热力学关系及计算；掌握可逆电极与不可逆电极的特点和判别；了解水铁体系电位-pH图重点难点：相间电位和电极电位等概念；电化学体系及其特点和区别：可逆电极与不可逆电极的特点和判别。第三章：电极/溶液界面的结构与性质教学内容：研究电极/溶液界面性质的意义，理想极化电极与不极化电极；电毛细现象，电毛细曲线微分方程；双电层的微分电容，微分电容测量和微分电容曲线；双电层结构及对双电层方程式的讨论；零电荷电位；电极/溶液界面的吸附现象。教学要求：理解理想极化电极和不极化电极的特点；掌握双电层结构的模型；理解电毛细现象，双电层的微分电容，零电荷电位等概念；了解双电层结构的方程式；掌握负离子的特性吸附，有机物在电极上的吸附现象。重点难点：电毛细曲线和微分电容曲线的分析及应用；双电层结构的模型：对双电层方程式讨论的应用；零电荷电位的概念；电极/溶液界面的吸附现象。第四章：电极过程概述教学内容：电极的极化现象；原电池和电解池的极化图；电极过程的基本历程和速度控制步骤电极过程的特征。教学要求：明确电极极化现象，理解过电位的含义；掌握电极过程的基本历程和速度控制步骤；了解电极过程的特征

《理论电化学》教学大纲 学 分：3.5学分 总 学 时：56 学时 先修课程：高等数学、物理化学 适用专业：化学工程与工艺（电化学工程） 课程性质与任务 课程性质：电化学是一门研究电子导体相和离子导体相之间的界面上所发生的各种界面效应，即 伴有电现象发生的化学反应的科学。电化学在电解、电镀、化学电源等工艺生产以及电分析和金属 腐蚀与防护等应用技术中的很多领域都得到广泛的应用。理论电化学是任何一个电化学工作者必须 掌握的基本知识，因而这门课程为本专业的主干必修理论课。 课程任务：本课程在物理化学的基础上，结合近年来电化学科学的发展，重点介绍电化学的基本 概念、基本规律和基本理论，内容主要分为三大部分：电化学热力学、电极和溶液界面的结构和性 质、电极过程动力学。通过本课程的学习，应使学生较为系统的掌握电化学科学的基本理论知识和 基本原理以及电化学测量技术的基本技能，了解现代电化学科学技术的新进展，从而为进一步学好 后续专业课程打下坚实的基础。 二、教学方法与形式 理论教学：主要采用课堂讲授，以讲授式、启发式教学为主。 三、理论教学内容及基本要求 第一章：绪论 教学内容：电化学的研究对象、发展简史；电化学科学在实际生活中的应用；本课程的内容、要 求及研究的方法；电解质溶液的电导、活度和活度系数。 教学要求：了解。 重点难点：无。 第二章：电化学热力学 教学内容：相间电位和电极电位；电化学体系；平衡电极电位；可逆电极与不可逆电极；电位- pH图。 教学要求：掌握内电位、外电位、绝对电极电位、相对电极电位、液体接界电位等相间电位概 念；明确电化学体系及其特点和区别；掌握平衡电化学体系的热力学关系及计算；掌握可逆电极与 不可逆电极的特点和判别；了解水铁体系电位-pH图。 重点难点：相间电位和电极电位等概念；电化学体系及其特点和区别；可逆电极与不可逆电极的 特点和判别。 第三章：电极/溶液界面的结构与性质 教学内容：研究电极/溶液界面性质的意义，理想极化电极与不极化电极；电毛细现象，电毛细 曲线微分方程；双电层的微分电容，微分电容测量和微分电容曲线；双电层结构及对双电层方程式 的讨论；零电荷电位；电极/溶液界面的吸附现象。 教学要求：理解理想极化电极和不极化电极的特点；掌握双电层结构的模型；理解电毛细现象， 双电层的微分电容，零电荷电位等概念；了解双电层结构的方程式；掌握负离子的特性吸附，有机 物在电极上的吸附现象。 重点难点：电毛细曲线和微分电容曲线的分析及应用；双电层结构的模型；对双电层方程式讨论 的应用；零电荷电位的概念；电极/溶液界面的吸附现象。 第四章：电极过程概述 教学内容：电极的极化现象；原电池和电解池的极化图；电极过程的基本历程和速度控制步骤； 电极过程的特征。 教学要求：明确电极极化现象，理解过电位的含义；掌握电极过程的基本历程和速度控制步骤； 了解电极过程的特征

重点难点：电极的极化现象：过电位的含义：电极过程的基本历程和速度控制步骤。第五章：液相传质步骤动力学教学内容：液相传质的三种方式：理想条件下的稳态扩散、真实条件下的稳态扩散过程；旋转圆盘电极；浓差极化规律和浓差极化的判别方法；非稳态扩散过程；滴汞电极的特点和极谱波。教学要求：掌握电极附近液相中的传质方式、特点以及其基本方程式；对浓差极化中通电时电极附近的浓度变化，稳态扩散过程、浓差极化公式和极化曲线要熟练掌握；明确浓差极化规律和浓差极化判别方法；对非稳态扩散过程了解其推导过程，掌握其结论；了解滴汞电极的特点，极谱波、极谱极化概念。重点难点：电极附近液相中的传质方式、特点以及其基本方程式；真实条件下的稳态扩散过程动力学规律；旋转圆盘电极；浓差极化规律和浓差极化的判别方法。第六章：电子转移步骤动力学教学内容：电极电位对电子转移步骤反应速度的影响；电子转移步骤的基本动力学参数；稳态电化学极化规律：多电子的电子转移步骤动力学规律；双电层结构对电化学反应速度的影响（效应）；电化学极化与浓差极化共存时的动力学规律。教学要求：明确电化学极化的基本特征和影响电化学极化的因素；掌握稳态电化学极化规律：理解并掌握电化学步骤的交换电流密度，电极反应速度常数等动力学参数的物理意义；正确理解效应；掌握多电子转移步骤的动力学规律；了解浓差极化和电化学极化共存时的规律。重点难点：电化学极化的基本特征和影响电化学极化的因素：电子转移步骤的基本动力学参数的物理意义：稳态电化学极化规律：多电子的电子转移步骤动力学规律。第七章：气体电极过程教学内容：研究氢电极过程的重要意义；氢电极的阴极过程；氢电极的阳极过程；研究氧电极过程的意义：氧电极的阳极析出反应：氧电极的阴极还原过程。教学要求：掌握氢的阴极还原过程以及气体电极的研究意义和应用：了解氢电极的阳极过程，氧电极的阳极氧化和阴极还原过程。重点难点：氢的阴极还原过程以及气体电极的研究意义和应用。第八章：金属的阳极过程教学内容：金属阳极过程的特点；金属的钝化；影响金属阳极过程的主要因素；钝化金属的活化。教学要求：掌握金属阳极溶解、金属阳极的钝化、自溶与稳定电位的概念及其特点；了解金属阳极钝化的影响因素和其钝化理论：了解钝化金属的活化方法。重点难点：金属阳极过程的特点；金属阳极钝化的概念、特点及分类。四、学时分配章次内容总学时讲授学时实验学时202第一章绪论04第二章4电化学热力学808第三章电极/溶液界面的结构与性质606第四章电极过程概述第五章10010液相传质步骤动力学10010第六章电子转移步骤动力学第七章808气体电极过程808第八章金属的阳极过程合计56056五、教材及参考书目教材：《电化学原理》：李荻等编.北京：北京航空航天大学出版社，1999参考书：

重点难点：电极的极化现象；过电位的含义；电极过程的基本历程和速度控制步骤。 第五章：液相传质步骤动力学 教学内容：液相传质的三种方式；理想条件下的稳态扩散、真实条件下的稳态扩散过程；旋转圆 盘电极；浓差极化规律和浓差极化的判别方法；非稳态扩散过程；滴汞电极的特点和极谱波。 教学要求：掌握电极附近液相中的传质方式、特点以及其基本方程式；对浓差极化中通电时电极 附近的浓度变化，稳态扩散过程、浓差极化公式和极化曲线要熟练掌握；明确浓差极化规律和浓差 极化判别方法；对非稳态扩散过程了解其推导过程，掌握其结论；了解滴汞电极的特点，极谱波、 极谱极化概念。 重点难点：电极附近液相中的传质方式、特点以及其基本方程式；真实条件下的稳态扩散过程动 力学规律；旋转圆盘电极；浓差极化规律和浓差极化的判别方法。 第六章：电子转移步骤动力学 教学内容：电极电位对电子转移步骤反应速度的影响；电子转移步骤的基本动力学参数；稳态电 化学极化规律；多电子的电子转移步骤动力学规律；双电层结构对电化学反应速度的影响（ 效应）；电化学极化与浓差极化共存时的动力学规律。 教学要求：明确电化学极化的基本特征和影响电化学极化的因素；掌握稳态电化学极化规律；理 解并掌握电化学步骤的交换电流密度，电极反应速度常数等动力学参数的物理意义；正确理解 效应；掌握多电子转移步骤的动力学规律；了解浓差极化和电化学极化共存时的规律。 重点难点：电化学极化的基本特征和影响电化学极化的因素；电子转移步骤的基本动力学参数的 物理意义；稳态电化学极化规律；多电子的电子转移步骤动力学规律。 第七章：气体电极过程 教学内容：研究氢电极过程的重要意义；氢电极的阴极过程；氢电极的阳极过程；研究氧电极过 程的意义；氧电极的阳极析出反应；氧电极的阴极还原过程。 教学要求：掌握氢的阴极还原过程以及气体电极的研究意义和应用；了解氢电极的阳极过程，氧 电极的阳极氧化和阴极还原过程。 重点难点：氢的阴极还原过程以及气体电极的研究意义和应用。 第八章：金属的阳极过程 教学内容：金属阳极过程的特点；金属的钝化；影响金属阳极过程的主要因素；钝化金属的活 化。 教学要求：掌握金属阳极溶解、金属阳极的钝化、自溶与稳定电位的概念及其特点；了解金属阳 极钝化的影响因素和其钝化理论；了解钝化金属的活化方法。 重点难点：金属阳极过程的特点；金属阳极钝化的概念、特点及分类。 四、学时分配 章次 内容 讲授学时 实验学时 总学时 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 绪论 电化学热力学 电极/溶液界面的结构与性质 电极过程概述 液相传质步骤动力学 电子转移步骤动力学 气体电极过程 金属的阳极过程 2 4 8 6 10 10 8 8 0 0 0 0 0 0 0 0 2 4 8 6 10 10 8 8 合计 56 0 56 五、教材及参考书目 教材：《电化学原理》. 李荻等编. 北京:北京航空航天大学出版社,1999 参考书：

1.查全性等著．电极过程动力学导论（第三版).北京：科学出版社,20022.郭鹤桐，覃奇贤编著.电化学教程，天津大学出版社，2000

1. 查全性等著. 电极过程动力学导论(第三版). 北京:科学出版社,2002 2. 郭鹤桐,覃奇贤编著.电化学教程,天津大学出版社,2000