实验电化学:一本实验教科书:a laboratory textbook

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

电极

正如 W.Nernst所建议的，电极一词应始终适用于电子导电材料（如金属、石墨、半导体）和与该材料接触的离子导电相（如水溶液、聚合电解质、熔盐）的特殊组合。该用法的必要性会在实验3.12中说明，该实验中铅与各种电解质溶液接触。显然，铅电极一词变得模棱两可。在日常生活中，电极一词大多仅指电子传导部件。在本书中不会完全禁止这种既定的用法，但为了避免可能出现的混淆，本书将会再次重点提及。

在某些实验中，需要用选定的材料制备特殊形状和结构的电极，后续会在实验中详述。而通用类型和结构的电极被广泛应用在许多实验中，一般可以很方便地从玻璃制品店购得，也不需要任何专家的帮助。下面对电极提出一些建议。

金属片（贵金属，如铂或金）常被用作工作电极和对电极，这些电极可以通过在一块金属板（约0.1~0.2mm厚）上点焊一根金属线的方式制得。再将金属线延伸，与一根铜线用硬焊料（比如银焊料。本文不建议使用软焊料，主要考虑到在后续的玻璃吹制操作中，其很可能会熔化。同时，软焊料易与金形成合金，导致焊接不牢固）焊接，然后贵金属丝被密封在玻璃管中。低熔点的玻璃是首选，因为不太高的温度就能使其熔融，熔融物黏度很低，有利于在固化后实现紧密的玻璃金属封装。对于铂金丝封装，可以使用熔点较高的硼硅酸盐玻璃；而对于银线封装而言，最合适的是二氧化铅玻璃。同时，玻璃制造者在操作喷灯时必须避免还原条件。然而，这些玻璃很难获得（对普通操作者而言）。当没有点焊机时，可以使用简单的金属丝螺旋代替片状电极。除了玻璃金属封装方式外，也可以用环氧树脂胶固定金属丝。然而，这种固定方式在机械和化学上都不太稳定，不能用一些腐蚀性强的溶液对其进行清洗。此外，由于树脂的化学成分，这种固定方式还可能会给电解质溶液带入微量的杂质。

在制备非常简单的微电极时，这种环氧树脂胶水非常有效。如图1.1所示，对玻璃管进行加热，直到其端部软化坍塌，只留下一个很窄的开口。随后从开口处，把碳纤维丝塞入，然后把环氧树脂胶涂抹在开口处。轻轻拉动和推动碳纤维丝，它的四周都被涂上环氧树脂胶水。胶水固化后，就完成了封装过程。然后，在玻璃管内部，用导电银浆或石墨水泥与铜线实现导电连接。

……

1.国外经典教材引进——本书是引进版图书，本书原版被国外高校广泛采用。

2.译者团队影响力强——本书译者团队为清华大学骞伟中教授团队，该团队在我国电化学领域尤其是超级电容器领域有较高声誉，影响较为广泛。

3.实验设计科学合理——本书的实验设计和实验安排为我国电化学储能等方面的基础人员提供了大量参考。有些从业人员的疑惑和实验设计可从本书中获得解答疑惑和纠正实验偏差的机会。

本教材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过程、分析电化学、非传统电化学、电化学能量转换与储存、电化学生产实践等章节，对通用电化学实验的基础内容和实验程序设计进行阐述。《实验电化学》原著(第二版)共计包含87个实验，读者通过对教材内容的学习即可轻松掌握电化学研究技能和实验技能。