实验电化学（原著完全修订第二版）

第二版前言 
本书的第一版深受读者欢迎。在第二版中，作者指出了第一版中的一些错误，并对内容进一步补充与改进。在日常生活中，电化学的重要性逐渐增加。例如，大量依靠可再生电能的移动设备，应用于医学、环境和过程控制中琳琅满目的传感器，新材料与新环境所需要的抗腐蚀保护与表面处理。本书自2009年第一版出版后，这几年中新生事物的发展速度令人印象深刻，显然这些新事物应该在我们的新版本中体现。本版除了更正一些错误（感谢细心的读者），还尽可能考虑到上述的发展变化，针对性地增加了新的实验。读者可以在“电化学能量转化与储存”一章中发现这些重要内容的拓展。但其中一些进展，很难作为可执行的实验项目编写进本书，一般可以在高校的化学实验室中实现。尽管如此，作者依然尽可能地更新了本书。网络上与本书描述的实验相关的词条仍在喷涌增长，也提供了更多的信息来源（尤其是关于实验背景的更多扩展），很遗憾，由于本书篇幅所限，这些内容无法充分展现。但即使如此，作者仍期望本版与第一版同样受欢迎。 
该部分修订工作，是作者在复旦大学（中国上海）研究期间完成的，感谢吴玉萍团队的大力支持，为该部分工作创造了积极的氛围。 

Rudolf Holze 
德国，开姆尼茨 
2018年11月 

第一版前言 
电化学是一门从中学到博士阶段都需要学习的课程，是一门交叉性极强的科学。电化学的过程、方法、模型和概念存在于科学和技术的众多领域中，进一步清晰地反映了这一科学分支鲜明的跨学科特色。因此，在各阶段的教育都与电化学有众多交叉。作为一门实验性科学，电化学需要个人对模型或理论的直接实践检验，这比其他任何都更有说服力。正因如此，在教育的各阶段，都可以发现不同复杂程度的电化学实验。其互动的强度范围涵盖从电化学仪器的简单应用（例如pH测量或电解制氢气）到许多大学提供的、完整的电化学实验课程。电化学在传感器、表面技术、材料科学、微系统技术和纳米技术等众多应用中愈显重要，这对于提升电化学科学的重要性和普遍性有重要意义。 
《电化学实验》一书最初由Erich Müller于1931年出版，在该书于1953年出版了第九版（也是最后一版）后，再也没有出版过提供可重复的电化学实验描述的德文教科书。即便是英文教科书，其最后出版时间也只是稍微近一些。由N.J.Selley编写的《电化学的实验方法》（Edward Arnold，伦敦，1977年）也已经绝版很久了。此外，J.O’M.Bockris和R.A.Fredlein编写的《电化学工作手册》（Plenum Press，纽约-伦敦，1973年），虽然其中并没有描述任何实验，但仍然是对电化学理论角度的一个有力补充，很不幸，其也遭遇了同样的绝版命运。显然，一本包含可重复实验描述且适用于中学到大学、研究生所有学习阶段的教科书是必不可少的。其中，由欧洲化学学会联合会开发的《欧洲电化学课程》于1999年获得批准（迄今为止仍未开课），该课程将添加对实验室实验的具体描述以补充现有大量教科书的不足。以该课程为指导，本书选择介绍的内容基于广泛的实验收集，可作为化学、材料科学和其他学科学生的一部分实验室课程。此外，由于一些学校的学生是首次接触电化学实验，故本书也为这些学校的教师专门设计了实验。由于整个电化学领域无法由一个研究团队独立地完整呈现，因此本书包括了由其他大学的教师提供的实验与描述。这里要特别感谢F.Beckt、H.Schafer、J.-W.Schultzet、M.Paul、K.Banert、H.J.Thomas、R.Daniel Little和E.Steckhant。如果没有富有创造力的学生和研究人员的热情合作，所述实验的研发和作者团队的相应说明是无法面世的。感谢W.Leyffer、K.Pflugbeil、J.Poppe和M.Stelter通过对实验概念的仔细评估和优化，为本书提供了宝贵的支持，感谢众多学生提供了实验课程的结果和建议。最后，E.Rahm检查了关于实际应用的许多描述。如果没有她，大大小小的缺陷都会被印刷出来。本书部分手稿是在圣彼得堡国立大学期间准备的，感谢东道主V.Malev的慷慨款待与提供的舒适环境，并特别致谢DAAD的旅行津贴。 
电化学的范围不仅体现在方法与概念的多样性上，还表现在所使用的仪器和工具的种类上。本书描述的实验从在学校可实现的简单测试，到需要光谱仪和其他大型仪器的复杂研究（这很可能只有在大学实验室才可行）。因此，作者希望为以下两类教师提供有价值的信息：寻求演示电离实验的高中教师以及扩展物理或有机化学实验课程的大学教授。 
本书所有的描述都清晰、明确，包括成功重复实验所需的所有细节，同时避免不必要的细节。只有在真正必要的情况下，才会增加实验装置的实际细节和制造指导。本书未提供每个化学实验室都可能存在的危险、风险的完整说明，只有在特殊危险的情况下才提供安全说明和安全实验的建议。考虑到各校购置仪器或设备不同，本书也未提及或建议所需的仪器制造商。本书只说明了仪器的具体特点，如光谱实验所需的仪器。 
本书未附加电化学教科书，因为任何尝试都会因篇幅过大导致使用不便。相反，在每一部分的开头都提供了简短的背景介绍，并辅以C.H.Hamann、A.Hamnett和W.Vielstich的《电化学》（第二版，Wiley-VCH和Weinheim，2007年）一书的参考资料，以EC和相应的页码进行引用。必要时，也引入了其他更多的参考教科书、评论文章和研究论文。 
本书收集的大量实验以及后附的实验说明，是一个“进行时的工作”。可以随着电化学领域的发展，持续添加更多新的、目前还不太流行的实验。这些内容可以参见http://www.tu-chemnitz.de/chemie/elchem/elpra。 图中的符号和描述，采用了IUPAC推荐的标准［Pure Appl.Chem.1974，（37）：499］。与以前的教科书相比，可能偶尔会导致轻微的混淆，因此符号、首字母缩略词和缩写的列表会提供帮助。为避免混淆，维度由斜杠(数量演算)分隔；方括号只在必要时使用。 

Rudolf Holze 
德国，开姆尼茨 
2008年12月 

本书在实验电化学概述的基础上，分为平衡态下的电化学、有电流流动的电化学、分析电化学、非传统电化学、电化学能量转化与储存、电化学生产等章节进行了通用电化学实验的基础内容阐述和实验程序设计阐述。《实验电化学》为原著第二版的中译版，共计实验87个，读者根据本书的内容即可轻松掌握电化学实验技能和研究技能。本书是国外经典教材的翻译图书，是电化学领域较为优秀的参考教材，不论对从事电化学研究的人员还是高等院校师生均有较好的参考作用。

无

1 引言：实用电化学综述001 
使用提示003 
电极004 
测量仪器007 
电化学电池007 
数据记录009 

2 平衡态下的电化学011 
实验2.1：电化学序列表012 
实验2.2：标准电极电位与平均活度系数015 
实验2.3：pH测量与电位指示滴定法021 
实验2.4：氧化还原滴定法（铈量法）026 
实验2.5：差示电位滴定法028 
实验2.6：草酸氧化动力学的电位测定031 
实验2.7：极化与分解电压035 
实验2.8：一种简单的相对氢电极039 

3 有电流流动的电化学043 
实验3.1：电场中的离子运动044 
实验3.2：纸电泳046 
实验3.3：电解质溶液中的电荷传输047 
实验3.4：电导滴定法051 
实验3.5：化学组成与电解液电导054 
实验3.6：法拉第定律055 
实验3.7：酯类皂化动力学058 
实验3.8：离子的运动与希托夫迁移数062 
实验3.9：电还原甲醛的极谱研究067 
实验3.10：静态电流-电位曲线的恒电流测量072 
实验3.11：循环伏安法075 
实验3.12：慢扫描循环伏安法081 
实验3.13：循环伏安法的动力学研究085 
实验3.14：循环伏安图的数值模拟089 
实验3.15：微电极循环伏安法091 
实验3.16：有机分子的循环伏安法095 
实验3.17：非水溶液中的循环伏安法101 
实验3.18：连续电极过程的循环伏安法测试103 
实验3.19：芳香烃的循环伏安法106 
实验3.20：苯胺和聚苯胺循环伏安法109 
实验3.21：恒电流阶跃测量法113 
实验3.22：超级电容器电极的循环伏安法116 
实验3.23：计时电流法119 
实验3.24：计时库仑法121 
实验3.25：旋转圆盘电极123 
实验3.26：旋转环盘电极128 
实验3.27：电极阻抗的测量131 
实验3.28：腐蚀电池133 
实验3.29：充气电池135 
实验3.30：浓差电池137 
实验3.31：埃文斯盐水滴实验138 
实验3.32：铁表面的钝化与活化139 
实验3.33：腐蚀电极的循环伏安法141 
实验3.34：腐蚀电极的塔菲尔曲线143 
实验3.35：腐蚀电极的阻抗145 
实验3.36：腐蚀电极的线性极化电阻148 
实验3.37：振荡反应150 

4 分析电化学153 
实验4.1：离子选择性电极154 
实验4.2：电位指示滴定法156 
实验4.3：双电位指示滴定法161 
实验4.4：电导指示滴定法163 
实验4.5：电重量分析法165 
实验4.6：库仑滴定法167 
实验4.7：安培滴定法170 
实验4.8：极谱分析法（基本原理）175 
实验4.9：极谱分析法（高级方法）179 
实验4.10：阳极溶出伏安法181 
实验4.11：磨料溶出伏安法184 
实验4.12：阴离子极谱分析186 
实验4.13：表面张力电量法189 

5 非传统电化学194 
实验5.1：紫外可见光谱195 
实验5.2：表面增强拉曼光谱198 
实验5.3：自组装单分子层的表面增强拉曼光谱200 
实验5.4：红外光谱电化学202 
实验5.5：电致变色204 
实验5.6：本征导电聚苯胺超级电容器电极材料的充放电拉曼光谱监测206 

6 电化学能量转化与储存208 
实验6.1：铅酸蓄电池209 
实验6.2：镍镉蓄电池的放电行为213 
实验6.3：燃料电池的性能数据215 
实验6.4：超级电容器充电218 
实验6.5：超级电容器放电222 
实验6.6：锌-空气电池223 
实验6.7：锂离子电池225 
实验6.8：镍镉蓄电池的低温放电行为227 
实验6.9：恒定负载下镍镉蓄电池的放电行为229 
实验6.10：纽扣电池的阻抗231 
实验6.11：恒电位极化曲线233 
实验6.12：恒电流极化曲线235 

7 电化学生产237 
实验7.1：置换反应238 
实验7.2：铜的电沉积239 
实验7.3：铝的电化学氧化240 
实验7.4：醋酸的科尔贝（Kolbe）电解242 
实验7.5：乙酰丙酮的电解244 
实验7.6：丙二酸二乙酯的阳极氧化246 
实验7.7：乙酰乙酸乙酯（2-氧亚基丁酸乙酯）的间接阳极二聚反应248 
实验7.8：丙酮的电化学溴化反应249 
实验7.9：乙醇的电化学碘化反应251 
实验7.10：过硫酸钾的电化学生产253 
实验7.11：隔膜法电解氯碱的产率测定254 

本书在实验电化学概述的基础上，分为平衡态下的电化学、有电流流动的电化学、分析电化学、非传统电化学、电化学能量转化与储存、电化学生产等章节进行了通用电化学实验的基础内容阐述和实验程序设计阐述。《实验电化学》为原著第二版的中译版，共计实验87个，读者根据本书的内容即可轻松掌握电化学实验技能和研究技能。本书是国外经典教材的翻译图书，是电化学领域较为优秀的参考教材，不论对从事电化学研究的人员还是高等院校师生均有较好的参考作用。

无