电化学原理 第3版PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 电化学科学的研究对象 1

1.2 电化学科学在实际生活中的应用 3

1.2.1 电化学工业 3

1.2.2 化学电源 4

1.2.3 金属的腐蚀与防护 4

1.3 电化学科学的发展简史和发展趋势 5

1.3.1 电化学科学的发展简史 5

1.3.2 电化学的发展趋势 6

1.4 电解质溶液的电导 9

1.4.1 电解质溶液的电导 9

1.4.2 离子淌度 13

1.4.3 离子迁移数 15

1.5 电解质溶液的活度与活度系数 16

1.5.1 复习有关活度的基本概念 16

1.5.2 离子活度和电解质活度 18

1.5.3 离子强度定律 19

思考题 20

例题 20

习题 22

第2章 电化学热力学 24

2.1 相间电位和电极电位 24

2.1.1 相间电位 24

2.1.2 金属接触电位 26

2.1.3 电极电位 27

2.1.4 绝对电位和相对电位 29

2.1.5 液体接界电位 33

2.2 电化学体系 35

2.2.1 原电池（自发电池） 35

2.2.2 电解池 42

2.2.3 腐蚀电池 43

2.2.4 浓差电池 44

2.3 平衡电极电位 47

2.3.1 电极的可逆性 47

2.3.2 可逆电极的电位 48

2.3.3 电极电位的测量 49

2.3.4 可逆电极类型 50

2.3.5 标准电极电位和标准电化序 53

2.4 不可逆电极 56

2.4.1 不可逆电极及其电位 56

2.4.2 不可逆电极类型 58

2.4.3 可逆电位与不可逆电极电位的判别 59

2.4.4 影响电极电位的因素 61

2.5 电位-pH图 63

2.5.1 化学反应和电极反应的平衡条件 64

2.5.2 水的电化学平衡图 67

2.5.3 金属的电化学平衡图 70

2.5.4 电位-pH图的局限性 76

思考题 76

例题 77

习题 85

第3章 电极／溶液界面的结构与性质 89

3.1 概述 89

3.1.1 研究电极／溶液界面性质的意义 89

3.1.2 理想极化电极 89

3.2 电毛细现象 91

3.2.1 电毛细曲线及其测定 91

3.2.2 电毛线曲线的微分方程 92

3.2.3 离子表面剩余量 93

3.3 双电层的微分电容 96

3.3.1 双电层的电容 96

3.3.2 微分电容的测量 97

3.3.3 微分电容曲线 99

3.4 双电层的结构 100

3.4.1 电极／溶液界面的基本结构 101

3.4.2 斯特恩（Stern）模型 103

3.4.3 紧密层的结构 109

3.5 零电荷电位 112

3.6 电极／溶液界面的吸附现象 115

3.6.1 无机离子的吸附 116

3.6.2 有机物的吸附 118

3.6.3 氢原子和氧的吸附 125

思考题 129

例题 130

习题 132

第4章 电极过程概述 134

4.1 电极的极化现象 134

4.1.1 什么是电极的极化 134

4.1.2 电极极化的原因 135

4.1.3 极化曲线 136

4.1.4 极化曲线的测量 137

4.2 原电池和电解池的极化图 139

4.3 电极过程的基本历程和速度控制步骤 141

4.3.1 电极过程的基本历程 141

4.3.2 电极过程的速度控制步骤 143

4.3.3 准平衡态 145

4.4 电极过程的特征 146

思考题 147

例题 148

习题 150

第5章 液相传质步骤动力学 152

5.1 液相传质的三种方式 152

5.1.1 液相传质的三种方式 152

5.1.2 液相传质三种方式的相对比较 155

5.1.3 液相传质三种方式的相互影响 157

5.2 稳态扩散过程 157

5.2.1 理想条件下的稳态扩散 158

5.2.2 真实条件下的稳态扩散过程 160

5.2.3 旋转圆盘电极 164

5.2.4 电迁移对稳态扩散过程的影响 165

5.3 浓差极化的规律和浓差极化的判别方法 167

5.3.1 浓差极化的规律 168

5.3.2 浓差极化的判别方法 171

5.4 非稳态扩散过程 172

5.4.1 菲克第二定律 172

5.4.2 平面电极上的非稳态扩散 174

5.4.3 球形电极上的非稳态扩散 182

5.5 滴汞电极的扩散电流 185

5.5.1 滴汞电极及其基本性质 185

5.5.2 滴汞电极的扩散极谱电流——依科维奇（Ilkovic）公式 189

5.5.3 极谱波 191

思考题 193

例题 194

习题 196

第6章 电子转移步骤动力学 198

6.1 电极电位对电子转移步骤反应速度的影响 198

6.1.1 电极电位对电子转移步骤活化能的影响 198

6.1.2 电极电位对电子转移步骤反应速度的影响 202

6.2 电子转移步骤的基本动力学参数 204

6.2.1 交换电流密度j0 204

6.2.2 交换电流密度与电极反应的动力学特性 207

6.2.3 电极反应速度常数K 209

6.3 稳态电化学极化规律 211

6.3.1 电化学极化的基本实验事实 211

6.3.2 巴特勒-伏尔摩（Butler-Volmer）方程 212

6.3.3 高过电位下的电化学极化规律 214

6.3.4 低过电位下的电化学极化规律 215

6.3.5 稳态极化曲线法测量基本动力学参数 217

6.4 多电子的电极反应 218

6.4.1 多电子电极反应 218

6.4.2 多电子转移步骤的动力学规律 219

6.5 双电层结构对电化学反应速度的影响（ψ1效应） 223

6.6 电化学极化与浓差极化共存时的动力学规律 228

6.6.1 混合控制时的动力学规律 229

6.6.2 电化学极化规律和浓差极化规律的比较 232

6.7 电子转移步骤量子理论简介 233

6.7.1 电子跃迁的隧道效应 233

6.7.2 弗兰克-康东（Frank-Condon）原理 234

6.7.3 金属和溶液中电子能级的分布 235

6.7.4 电极／溶液界面的电子跃迁 238

6.7.5 平衡电位下和电极极化时的电子跃迁 240

思考题 241

例题 242

习题 243

第7章 气体电极过程 246

7.1 研究氢电极过程的重要意义 246

7.1.1 氢电极 246

7.1.2 研究氢电极过程的意义 247

7.2 氢电极的阴极过程 247

7.2.1 氢离子在阴极上的还原过程 247

7.2.2 析氢过电位及其影响因素 249

7.2.3 析氢反应过程的机理 255

7.3 氢电极的阳极过程 262

7.4 研究氧电极过程的意义和存在的困难 264

7.4.1 研究氧电极过程的意义 264

7.4.2 研究氧电极过程的困难 265

7.5 氧的阳极析出反应 266

7.5.1 氧的析出过程 266

7.5.2 氧过电位 267

7.5.3 氧电极阳极过程的可能机理 268

7.6 氧的阴极还原过程 269

7.6.1 氧阴极还原反应的基本历程 269

7.6.2 氧在汞表面上阴极还原的反应历程 270

思考题 272

习题 273

第8章 金属的阳极过程 274

8.1 金属阳极过程的特点 274

8.2 金属的钝化 277

8.2.1 金属钝化的原因 277

8.2.2 成相膜理论 278

8.2.3 吸附理论 279

8.3 影响金属阳极过程的主要因素 280

8.3.1 金属本性的影响 280

8.3.2 溶液组成的影响 281

8.4 钝态金属的活化 283

思考题 284

习题 285

第9章 金属的电沉积过程 286

9.1 金属电沉积的基本历程和特点 286

9.1.1 金属电沉积的基本历程 286

9.1.2 金属电沉积过程的特点 286

9.2 金属的阴极还原过程 287

9.2.1 金属离子从水溶液中阴极还原的可能性 287

9.2.2 简单金属离子的阴极还原 289

9.2.3 金属络离子的阴极还原 289

9.3 金属电结晶过程 292

9.3.1 盐溶液中的结晶过程 292

9.3.2 电结晶形核过程 293

9.3.3 在已有晶面上的延续生长 295

思考题 297

习题 297

第10章 半导体电化学与光电化学基础 298

10.1 半导体的基本性质 298

10.1.1 半导体的能带结构简介 298

10.1.2 半导体中的状态密度与载流子的分布 300

10.2 半导体／溶液界面的结构与性质 302

10.2.1 半导体／溶液界面的基本图像 302

10.2.2 空间电荷层的不同表现形式 304

10.2.3 半导体／溶液界面的电位分布 306

10.3 半导体／溶液界面上的电荷传递 311

10.3.1 平衡电位下的电荷传递 311

10.3.2 非平衡条件下（极化时）的电荷传递 314

10.4 半导体／溶液界面上的光电化学 315

10.4.1 半导体／溶液界面的光电效应 315

10.4.2 光电化学电池 316

思考题 318

第11章 化学电源 319

11.1 化学电池的基本性能 320

11.1.1 电池电动势 320

11.1.2 充、放电过程中的电极极化及端电压随时间的变化 321

11.1.3 容量 324

11.1.4 自放电 325

11.1.5 电池的效率 326

11.2 电池反应动力学 329

11.2.1 伴有离子和电子传递的固相反应 330

11.2.2 反应生成物参与的固、液相反应 332

11.2.3 反应生成物溶解、再析出反应 333

11.3 一次电池 335

11.3.1 锰干电池 336

11.3.2 碱锰电池 338

11.4 二次电池 339

11.4.1 铅酸蓄电池 340

11.4.2 碱性蓄电池 341

11.4.3 镍-金属氢化物电池 344

思考题 346

第12章 燃料电池 348

12.1 燃料电池的基本概念、基本原理和分类 348

12.1.1 燃料电池的概念、特点及其发展史 348

12.1.2 燃料电池的基本原理 351

12.1.3 燃料电池的分类方法 353

12.2 燃料电池的效率及其影响因素 355

12.2.1 燃料电池的效率 355

12.2.2 影响燃料电池实际效率的因素 356

12.3 碱性燃料电池 359

12.3.1 碱性燃料电池的工作原理 359

12.3.2 碱性燃料电池的关键部件 360

12.4 磷酸燃料电池 361

12.4.1 磷酸燃料电池的工作原理 361

12.4.2 磷酸燃料电池的关键部件 362

12.5 质子交换膜燃料电池 364

12.5.1 质子交换膜燃料电池的工作原理 364

12.5.2 质子交换膜燃料电池的关键部件 365

12.6 熔融碳酸盐燃料电池 366

12.6.1 熔融碳酸盐燃料电池的工作原理 366

12.6.2 熔融碳酸盐燃料电池的关键部件 368

12.7 固体氧化物燃料电池 369

12.7.1 固体氧化物燃料电池的工作原理 369

12.7.2 固体氧化物燃料电池的关键部件 370

思考题 371

部分习题答案 372

附录 38

参考文献 384