冶金电化学原理PDF电子书下载

1绪论 1

1.1电化学科学发展及应用 1

1.1.1电化学的研究对象 1

1.1.2电化学的发展历史 3

1.1.3电化学现象的普遍存在及电化学技术的广泛应用 6

1.2冶金工程与电化学 12

1.3冶金电化学原理的主要内容 13

1.4冶金电化学的研究方法 14

1.5冶金电化学的发展趋势 17

1.5.1熔盐电解制备合金蓬勃发展，基础研究亟待加强 17

1.5.2低温离子液体在冶金萃取及电解方面具有广阔的发展前景 18

1.5.3高性能矿浆电解技术有待深入研究发展以获得更大应用 19

1.5.4冶金电化学基础研究的深化和发展 20

思考题 20

参考文献 21

2电解质水溶液物理化学性质 22

2.1离子导体 22

2.1.1电解质水溶液 22

2.1.2熔盐电解质 23

2.1.3固体电解质 24

2.2水溶剂-电解质相互作用 24

2.2.1水的结构特点 24

2.2.2水溶剂-电解质相互作用 25

2.3离子间相互作用理论简介 27

2.3.1离子间相互作用的离子氛理论 28

2.3.2离子缔合理论 33

2.4电解质水溶液的静态性质——活度与活度系数 40

2.4.1电解质溶液的活度和活度系数的定义 41

2.4.2离子强度定律 43

2.4.3粒子间相互作用与活度系数 43

2.5电解质水溶液的动态性质 48

2.5.1电解质溶液的电导、离子淌度、离子迁移数 48

2.5.2电导与离子间相互作用 54

2.5.3扩散传质中动态性能相互关系 57

思考题 61

参考文献 62

3熔盐结构及其基本性质表征 63

3.1熔盐电解质简介 63

3.2熔盐的结构 66

3.2.1“似晶格”或“空位”模型 67

3.2.2“空穴”模型 67

3.2.3液体自由体积模型 68

3.2.4特姆金模型 68

3.2.5熔盐结构的计算机模型（“硬核软壳”模型） 68

3.2.6几种模型之间的关系 70

3.3熔盐电解质的物理化学性质 70

3.3.1混合熔盐的熔度图 72

3.3.2熔盐的密度 73

3.3.3蒸气压 74

3.3.4熔盐黏度 76

3.3.5电导率 78

3.3.6熔盐的界面性质 80

3.3.7熔盐中质点的迁移 82

思考题 85

参考文献 85

4电化学热力学 86

4.1电化学热力学基础 86

4.2相间电位和电极电位 88

4.2.1相间电位的形成 88

4.2.2离子双电层的特点 89

4.2.3相电位及相间电位的表征 90

4.2.4不同类型的相间电位 92

4.2.5电极反应的平衡条件 94

4.2.6电极电位的测量及其物理意义 95

4.3电化学体系简介 97

4.3.1原电池 97

4.3.2电解池 98

4.3.3腐蚀电池 98

4.4电化学热力学 99

4.4.1可逆电化学过程的热力学 99

4.4.2不可逆电化学过程的热力学 101

4.5电位-pH相图 106

4.5.1电位-pH图绘制原理 106

4.5.2 Fe-H2O系电位-pH图 109

4.5.3 Me-S-H2O系电位-pH图 114

4.5.4电位-pH图在湿法冶金中的应用 117

思考题 120

参考文献 122

5双电层及其结构模型 123

5.1电极/溶液界面性质 123

5.1.1概述 123

5.1.2电毛细现象 125

5.1.3离子表面剩余量 126

5.1.4零电荷电位 128

5.1.5双电层电容 129

5.2离子双电层结构 134

5.2.1 Stern双电层理论 136

5.2.2双电层方程求解及讨论 138

5.2.3紧密层的结构 142

5.2.4双电层的电学特性等效电路表示方法 144

5.3电极/溶液界面吸附现象 146

5.3.1无机阴离子的特性吸附 147

5.3.2有机物吸附 149

思考题 150

参考文献 151

6电极反应动力学 152

6.1电极过程概述及极化现象 152

6.1.1电极过程的基本历程 153

6.1.2电极过程的速度控制步骤 154

6.1.3准平衡态 155

6.1.4电极过程的特征 156

6.1.5电极过程的极化现象 157

6.2液相传质 159

6.2.1液相传质的三种方式 160

6.2.2液相传质三种方式的相对比较 162

6.2.3液相传质三种方式的相互影响 164

6.3稳态扩散过程 164

6.3.1理想条件下的稳态扩散 164

6.3.2真实条件下的稳态扩散过程 166

6.3.3电迁移对稳态扩散过程的影响 169

6.4浓差极化规律及判别方法 171

6.4.1浓差极化的规律 171

6.4.2浓差极化的判别方法 173

6.5非稳态扩散过程 174

6.5.1 Fick第二定律 175

6.5.2平面电极上的非稳态扩散 176

6.5.3球形电极上的非稳态扩散 183

6.6电极电位对电子转移步骤反应速度的影响 185

6.6.1电极电位对电子转移步骤活化能的影响 186

6.6.2电极电位对电子转移步骤反应速度的影响 189

6.7电子转移步骤的基本动力学参数 191

6.7.1交换电流密度i0 191

6.7.2交换电流密度与电极反应的动力学特性 193

6.7.3电极反应速度常数K 195

6.8稳态电化学极化规律 196

6.8.1电化学极化的经验关系 196

6.8.2巴特勒-伏尔摩（Butler-Volmer）方程 197

6.8.3高过电位下的电化学极化规律 198

6.8.4低过电位下的电化学极化规律 200

6.8.5稳态极化曲线法测量基本动力学参数 201

6.9多电子的电极反应 202

6.9.1多电子电极反应 202

6.9.2多电子转移步骤的动力学规律 203

6.10双电层结构对电化学反应速度的影响（？1效应） 206

6.11电化学极化与浓差极化共存时的动力学规律 211

6.11.1混合控制时的动力学规律 211

6.11.2电化学极化规律和浓差极化规律的比较 214

思考题 215

参考文献 218

7氢和氧析出的电极过程 219

7.1析氢过程 219

7.1.1析氢机理 219

7.1.2析氢过程与过电位关系 224

7.1.3析氢电极材料 229

7.1.4氢电极的阳极过程 230

7.2析氧过程 231

7.2.1析氧机理 232

7.2.2析氧过程理论 234

7.2.3析氧过电位 237

7.2.4析氧电极材料 238

7.2.5氧电极的阴极过程 239

思考题 240

参考文献 240

8金属的电极结晶 242

8.1概述 242

8.2金属电结晶基本历程 244

8.2.1金属离子自水溶液中阴极还原的可能性 244

8.2.2金属离子的还原析出基本历程 245

8.2.3金属的电结晶 248

8.2.4电结晶相变极化 257

8.3金属电结晶生长及影响因素 259

8.3.1金属电结晶生长 259

8.3.2电结晶的影响因素 264

8.4金属离子共同放电规律 267

8.4.1共沉积基本条件 268

8.4.2共沉积类型及沉积层结构类型 269

思考题 271

参考文献 271

9金属阳极电极过程 272

9.1不溶性阳极和可溶性阳极 272

9.2阳极的活性溶解 273

9.3阳极钝化 278

9.3.1有钝化作用的阳极极化曲线 279

9.3.2钝化理论 281

9.3.3影响金属钝化的因素 283

9.4影响金属阳极过程的因素 284

9.4.1阳极金属本性的影响 284

9.4.2溶液组成条件的影响 285

9.4.3电参数的影响 286

思考题 289

参考文献 289

10水溶液中金属的电解制备过程 291

10.1水溶液中金属的电解提取过程 291

10.1.1电积 291

10.1.2电精炼 294

10.1.3电解法制取金属粉末 296

10.1.4电解提取金属电化学工艺参数选取 299

10.2杂质对金属电解提取电化学过程的影响 301

思考题 304

参考文献 304

11冶金熔盐电化学过程 306

11.1熔盐电解工艺基础 306

11.1.1电解过程的阴极和阳极反应 306

11.1.2分解电压 306

11.1.3槽电压 307

11.1.4熔盐电解电流效率及电能效率 309

11.2熔盐电解过程的特殊现象 312

11.2.1阳极效应 312

11.2.2去极化 313

11.2.3熔盐与金属的相互作用 314

11.3对熔盐电解质的一般要求 317

11.4熔盐电解在冶金中的应用 321

11.4.1熔盐电解金属 321

11.4.2熔盐电解精炼和电解分离 326

11.4.3熔盐电解合金 330

11.5冶金炉渣 338

11.5.1炉渣的来源、化学组成及其作用 338

11.5.2熔融炉渣的结构 340

11.5.3熔渣的物理性质 344

11.5.4熔渣的化学性质 350

思考题 353

参考文献 354