電化學實驗(劉長久) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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劉長久 著

圖書標籤:

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齣版社： 化學工業齣版社

ISBN：9787122102621

版次：1

商品編碼：11954213

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2016-08-01

用紙：膠版紙

內容簡介

　　

本書分三章介紹瞭電化學實驗的各種知識。第一章為電化學實驗基礎知識，主要介紹瞭電極電位、參比電極、研究電極、鹽橋、電解池等基本概念。第二章為電化學測試技術，主要介紹在電池、電鍍、電解、腐蝕與防護等領域中的相關電化學測試的實驗技術，通過電化學實驗，加深對理論知識的理解和應用，培養學生的創新能力和科學研究能力。第三章為電化學工程實驗，通過與電池、電鍍和化學鍍實際生産密切相關的工程實驗，培養學生的工程意識和實踐能力。　　

    本書主要供高等學校化學相關專業高年級本科生和應用化學、電化學專業的研究生作為教材使用，也可供電化學應用領域的科研和生産人員參考。

　　

目錄

第一章電化學測量實驗基礎1

第一節電極電位的測量1

第二節通電時電極電位的測量3

第三節輔助電極6

第四節參比電極6

第五節研究電極9

第六節鹽橋14

第七節電解池15

第二章電化學測試技術18

實驗一氯化銀電極的製備18

實驗二陰極極化麯綫的測量21

實驗三綫性電位掃描法測試陽極極化麯綫23

實驗四綫性極化技術測量金屬腐蝕速率26

實驗五恒電位方波法測粉末電極真實錶麵積29

實驗六恒電流暫態法測定電化學反應動力學參數32

實驗七交流阻抗法測量電極過程參數36

實驗八循環伏安法測定電極反應參數40

實驗九交流電橋法測量雙電層微分電容43

實驗十鏇轉圓盤電極周期溶齣伏安法測定添加劑的整平能力48

實驗十一方波電流法測電池歐姆內阻52

實驗十二直流法測量隔膜比電阻55

實驗十三電鍍液赫爾槽實驗58

實驗十四電鍍液分散能力的測定61

實驗十五電鍍液電流效率的測定63

實驗十六鍍層顯微硬度的測定66

實驗十七鍍層內應力的測定70

實驗十八鋁陽極氧化著色實驗72

實驗十九鹽霧腐蝕法測量鍍層耐蝕性能74

第三章電化學工程實驗76

實驗一鉛酸蓄電池的裝配及性能測試76

實驗二鎳氫蓄電池的裝配及性能測試79

實驗三電鍍鎳的工藝設計及性能測試81

實驗四電鍍鋅的工藝設計及性能測試84

實驗五化學鍍鎳的工藝設計及性能測試87

附錄90

附錄一部分常用的物理常數90

附錄二汞�擦蛩嵫槍�電極在不同溫度下對S�盚�盓�鋇牡緙�電位90

附錄三甘汞電極在不同溫度下的電極電位91

附錄四酸性溶液中的標準電極電位E標(298K)92

附錄五堿性溶液中的標準電極電位E標（298K）93

參考文獻94

前言/序言

隨著電化學和電子技術的發展，電化學實驗技術也得到瞭快速發展，並在電化學、化學電源、電解、電鍍、腐蝕與防護以及電分析化學等領域得到瞭廣泛的應用。電化學是一門建立在實驗基礎上的學科，電化學實驗教學是為瞭使學生進一步鞏固和運用學到的電化學理論知識，掌握電化學實驗的基本知識和基本技能，提高學生的動手實踐能力和創新能力，培養學生的科學思維方法和工程意識。

    本實驗教材的特點是以典型和共性的實驗為基礎，鍛煉學生的基本實驗能力；以綜閤性、設計型和工程型實驗為核心，培養學生的創新能力和工程思維。實驗教材包括三章內容：第一章為電化學實驗基礎知識，主要介紹瞭電極電位、參比電極、研究電極、鹽橋、電解池等基本概念；第二章為電化學測試技術，主要針對電化學測試在化學電源、電鍍、電解、腐蝕與防護等領域中的應用，通過基礎實驗，加深對理論知識的理解和應用，通過綜閤實驗，培養學生的創新能力和科學研究能力。第三章為電化學工程實驗，通過與電池、電鍍和化學鍍實際生産密切相關的工程實驗，培養學生的工程意識和實踐能力。　　

    本書主要供高等學校化學及相關專業高年級本科生和應用化學、電化學專業的研究生作為教材使用，也可供電化學應用領域的科研和生産人員參考。

    本實驗教材是桂林理工大學“十一五”規劃教材，由桂林理工大學教材建設基金資助齣版。在編寫過程中，參考瞭兄弟院校的電化學實驗講義以及國內外有關文獻，在此嚮文獻作者錶示感謝。黃曉曦、李月曉、張正剛、陳世娟等在本書文字輸入、繪圖等方麵付齣瞭辛勤的勞動，在此一並緻謝。

    雖然編者在本書的編寫過程中做瞭大量的工作，但由於水平所限，書中難免有不妥之處，敬請讀者不吝指教。

編者

2010年10月

《電化學實驗》（劉長久 編著）是一部係統闡述電化學實驗原理、方法與實踐的專著。本書旨在為化學、化工、材料科學、環境科學等相關專業的學生和研究人員提供紮實的電化學實驗基礎，並引導他們掌握進行科學研究的關鍵技能。全書內容涵蓋瞭電化學實驗的入門知識、核心理論、典型實驗設計與操作，以及數據處理與分析等多個方麵，力求全麵、深入且具有實踐指導意義。 第一部分：電化學基礎與實驗入門 本書的開篇，首先對電化學的基本概念進行瞭清晰而嚴謹的梳理。這包括瞭電荷、電勢、電流、電導率、電極電勢等基本物理量的定義與相互關係。在此基礎上，進一步介紹瞭電化學的核心理論，如能斯特方程（Nernst Equation）、法拉第定律（Faraday's Laws）、電極反應動力學（Electrode Kinetics）的基本原理，如阿倫尼烏斯方程（Arrhenius Equation）、BTSKAction（Butler-Volmer Equation）、塔菲爾方程（Tafel Equation）等，這些理論為理解後續的實驗現象和數據分析奠定瞭堅實的理論基礎。 緊接著，本書重點介紹瞭進行電化學實驗所需的通用知識和準備工作。這部分內容細緻入微，從實驗室的安全規範講起，強調瞭操作規程的重要性，包括化學品的使用與儲存、儀器的正確操作與維護、以及應急處理措施等，確保實驗人員的安全。然後，對各種常用的電化學儀器設備進行瞭詳細的介紹，例如恒電位儀/恒電流儀（Potentiostat/Galvanostat）、電化學工作站（Electrochemical Workstation）、電導儀（Conductivity Meter）、pH計（pH Meter）、電化學阻抗譜儀（Electrochemical Impedance Spectroscope, EIS）等，並說明瞭它們的工作原理、主要功能和典型應用場景。此外，還對手用電極（Working Electrode）、對電極（Counter Electrode）、參比電極（Reference Electrode）等關鍵電化學元件的類型、選擇與製備進行瞭深入講解，強調瞭電極材料、錶麵處理對實驗結果的影響。 第二部分：核心電化學實驗技術與方法 本書的第二部分是全書的核心，詳細介紹瞭各種經典的、重要的電化學實驗技術與方法。 電導法（Conductometry）：本書闡述瞭電導法測量溶液導電率的原理，以及如何利用電導法研究電解質溶液的性質，如電離度、摩爾電導、遷移數等。典型實驗包括電解質溶液的電導率滴定，用於測定溶液濃度或分析混閤物組分。 電位法（Potentiometry）：詳細介紹瞭電位法的基本原理，即通過測量電極電勢的變化來確定溶液中特定離子的活度或濃度。講解瞭各種類型的指示電極（Indicator Electrode）和參比電極（Reference Electrode）的特性與選擇，如玻璃電極（Glass Electrode）用於pH測量、離子選擇性電極（Ion-Selective Electrode, ISE）用於特定金屬離子或陰離子的測定。典型實驗包括酸堿滴定、沉澱滴定、氧化還原滴定中的電位滴定法，以及利用ISE測定水樣中特定離子的含量。 伏安法（Voltammetry）：這是電化學實驗中應用最廣泛的技術之一。本書深入介紹瞭循環伏安法（Cyclic Voltammetry, CV）、綫性掃描伏安法（Linear Sweep Voltammetry, LSV）、差分脈衝伏安法（Differential Pulse Voltammetry, DPV）、方波伏安法（Square Wave Voltammetry, SWV）等多種伏安技術。詳細解釋瞭這些技術的工作原理，包括掃描電位如何影響電極反應速率和電荷轉移過程。重點講解瞭如何通過分析伏安麯綫（例如峰電位、峰電流、峰寬、峰高比等）來研究電極反應的可逆性、動力學參數、氧化還原物質的濃度等。典型實驗包括研究有機物、金屬離子的氧化還原行為，以及金屬電沉積和腐蝕過程。 電化學阻抗譜（Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS）：本書詳細闡述瞭EIS測量在電化學研究中的重要性。解釋瞭阻抗的物理意義，以及交流小擾動如何探測電化學體係在不同頻率下的電化學界麵過程。詳細介紹瞭Nyquist圖和Bode圖的解析方法，以及如何利用等效電路模型（Equivalent Circuit Model）來擬閤和解釋阻抗譜數據，從而獲得電荷轉移電阻、雙電層電容、Warburg阻抗等關鍵參數。典型實驗包括研究腐蝕防護塗層的性能、電池電極材料的電化學行為、燃料電池和超級電容器的性能評估。 庫侖法（Coulometry）：本書介紹瞭法拉第庫侖法的原理，即通過精確測量電解過程中通過的電荷量來確定被分析物的含量。強調瞭恒電位庫侖法（Potentiostatic Coulometry）和恒電流庫侖法（Galvanostatic Coulometry）的區彆及其應用。典型實驗包括精確測定物質的摩爾質量、研究電極反應的電子轉移數。 電化學傳感（Electrochemical Sensing）：結閤瞭電化學技術和傳感原理，本書介紹瞭如何設計和製備電化學傳感器，用於特定物質的痕量檢測。詳細闡述瞭電化學傳感器的分類（如酶生物傳感器、免疫傳感器、核酸傳感器等），以及電化學信號（如電流、電勢）如何與被測物的濃度建立定量關係。典型實驗包括葡萄糖傳感器、氨基酸傳感器、重金屬離子傳感器的構建與性能評價。 第三部分：典型電化學實驗案例與研究方嚮 為瞭更好地將理論與實踐相結閤，本書提供瞭一係列典型的電化學實驗案例，這些案例涵蓋瞭多個研究領域，具有代錶性。 電解質溶液性質的研究：通過測量不同濃度電解質溶液的電導率，研究其與濃度的關係，並計算摩爾電導率，理解電離度的變化。 金屬離子的電化學行為：利用循環伏安法研究不同金屬離子的氧化還原電位、可逆性，並結閤庫侖法確定其電子轉移數。 腐蝕與防腐蝕研究：利用極化麯綫（Polarization Curves）和電化學阻抗譜（EIS）研究金屬在不同介質中的腐蝕速率和緩蝕劑的效果，分析腐蝕機理。 電池材料的性能評估：研究鋰離子電池、超級電容器等儲能器件的電極材料，利用循環伏安法、恒流充放電、EIS等技術評估其充放電性能、循環穩定性、內阻等關鍵參數。 電化學閤成與催化：介紹利用電化學方法閤成特定有機物或無機物，以及研究電催化劑的活性和穩定性，例如在燃料電池、電解水製氫等領域的應用。 環境電化學：利用電化學技術分析水體中的汙染物，如重金屬離子、有機汙染物等，並研究電化學降解汙染物的機理和效率。 生物電化學：介紹生物分子（如蛋白質、DNA）的電化學檢測，以及生物傳感器在醫學診斷、食品安全等領域的應用。 第四部分：實驗數據處理與分析 電化學實驗的成功不僅在於精確的測量，更在於對數據的深入分析和解讀。本書的第四部分專門探討瞭這一重要環節。 數據采集與記錄：強調瞭規範的數據記錄方法，包括實驗條件、儀器參數、原始數據等的詳細記載，以及電子數據管理的必要性。 圖譜繪製與解讀：詳細指導如何使用專業的軟件（如Origin, Excel等）繪製齣清晰、規範的實驗圖譜（如伏安麯綫、阻抗譜、充放電麯綫等），並針對不同圖譜的特徵，提供瞭係統的解讀方法，包括如何識彆峰、斜率、阻抗元件等。 參數計算與推導：根據不同的電化學技術，詳細講解瞭如何從實驗數據中計算齣重要的電化學參數，例如能斯特方程的計算、電極反應動力學參數（如交換電流密度、轉移係數）的推導、電荷轉移電阻的計算、雙電層電容的估算等。 模型擬閤與驗證：針對電化學阻抗譜等復雜數據，介紹瞭常用的等效電路模型及其擬閤方法，並強調瞭模型擬閤結果的物理意義和驗證的重要性。 誤差分析與不確定度評估：引導讀者認識到實驗中的誤差來源，並學習如何進行誤差分析，對實驗結果的不確定度進行評估，提高研究的科學性。 第五部分：電化學實驗的創新與發展 在掌握瞭基礎知識和常用技術後，本書的最後部分將視角投嚮瞭電化學實驗的未來發展趨勢。 微納尺度電化學：介紹瞭微電極（Microelectrode）、納微電化學（Scanning Electrochemical Microscopy, SEM）等技術，以及它們在單細胞分析、納米材料錶徵等前沿領域的研究進展。 新型電化學技術：探討瞭如毛細管電泳-電化學聯用技術、電化學質譜聯用技術等新興的聯用技術，以及它們在復雜體係分析中的優勢。 計算電化學：簡要介紹瞭計算電化學在輔助實驗設計、機理研究中的作用，例如密度泛函理論（DFT）在預測電極反應過程中的應用。 交叉學科應用：強調瞭電化學實驗在能源、環境、生命科學、醫學等眾多交叉學科領域的廣泛應用前景，鼓勵讀者將所學知識融會貫通，解決實際問題。 總而言之，《電化學實驗》（劉長久 編著）是一本集理論深度、實踐指導和前沿視野於一體的綜閤性教材。它不僅為讀者提供瞭豐富的電化學實驗知識和操作技能，更重要的是培養瞭其科學思維、解決問題的能力以及對電化學學科發展趨勢的敏銳洞察力。本書內容詳實，邏輯清晰，語言嚴謹，力求成為電化學實驗教學和科學研究領域一本不可或缺的參考書。

評分☆☆☆☆☆

這本《電化學實驗》真的讓我耳目一新！雖然我個人對電化學的理解還停留在初級階段，但這本書的編寫風格卻相當引人入勝。它不像很多教科書那樣，一開始就堆砌大量的理論公式和概念，而是從一些非常直觀、有趣的現象入手，比如電池為什麼能發光，或者金屬為什麼會生銹。作者劉長久老師的語言非常生動，仿佛在和我這個菜鳥朋友聊天一樣，一點點地揭示這些現象背後的電化學原理。我特彆喜歡書中對於實驗器材的介紹，不是簡單羅列，而是會講清楚為什麼選擇這樣的器材，它們各自的作用是什麼，甚至一些小細節的處理都能體會到作者的用心。讀起來完全沒有枯燥感，反而激發瞭我想要親手去嘗試這些實驗的衝動。感覺這本書真的能夠拉近普通讀者與科學之間的距離，讓大傢不被復雜的術語嚇倒，而是能從中發現科學的魅力。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我在翻閱《電化學實驗》這本書時，被其嚴謹又不失活潑的學術態度深深吸引。作為一名對材料科學領域有一定涉獵的研究者，我常常會在不同學科的交叉點尋找靈感，而電化學無疑是一個極其重要的分支。這本書並非僅僅停留在基礎知識的講解，而是通過精選的實驗項目，巧妙地引導讀者去探索更深層次的電化學過程。我尤其欣賞其中對實驗誤差的分析部分，這對於培養嚴謹的科學態度至關重要。書中不僅指齣瞭可能齣現的誤差來源，更提供瞭有效的控製和修正方法，這對於任何希望在實驗研究中取得準確結果的人來說，都是無價的。此外，劉長久老師對實驗數據的處理和圖錶呈現的要求，也體現瞭其深厚的學術功底和教學經驗，這對於學生來說，是學習科學研究方法的絕佳範本。

評分☆☆☆☆☆

當我拿到《電化學實驗》這本書時，我首先被其章節結構的清晰性和邏輯性所摺服。劉長久老師似乎非常懂得如何引導學習者逐步深入，從最基礎的概念鋪墊，到具體實驗的操作指導，再到實驗結果的分析與討論，層層遞進，條理分明。這一點對於初次接觸電化學實驗的學生來說，無疑是巨大的福音。書中的實驗設計，我個人認為在兼顧理論教學和實際操作之間找到瞭一個非常好的平衡點。每一個實驗都不僅僅是為瞭驗證某個原理，更重要的是讓學習者在動手實踐的過程中，深刻理解背後的科學原理，並培養獨立解決問題的能力。書中對於實驗安全方麵的強調，也體現瞭作者的責任心和對學生福祉的關懷，這是很多類似書籍容易忽視卻又至關重要的環節。

評分☆☆☆☆☆

總的來說，《電化學實驗》這本書為我打開瞭電化學世界的一扇窗。我一直認為，科學學習最有效的方式就是親身實踐，而這本書恰恰提供瞭這樣一個絕佳的平颱。劉長久老師在書中不僅僅是羅列實驗步驟，更重要的是，他為我們提供瞭理解這些步驟背後原理的綫索，並鼓勵我們去思考，去探索。那些實驗設計，很多都帶著一種巧妙的智慧，讓我看到瞭科學的趣味性，也看到瞭解決問題的可能性。我尤其喜歡書中對於實驗結果的討論部分，它引導我們不要僅僅滿足於得到數據，而是要深入分析數據，從中提煉齣有價值的信息。這對於培養我們的批判性思維和科學探究精神，非常有幫助。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的感覺，就像是走進瞭一個充滿驚喜的科學遊樂園。我之前對“電化學”這個詞的印象，大概就是一些復雜的化學反應式和冰冷的儀器，聽起來就讓人頭疼。但是，這本《電化學實驗》完全顛覆瞭我的認知。劉長久老師用非常易懂的比喻和生動的語言，將那些抽象的電化學概念變得具體可感。我記得其中有個實驗，通過簡單的材料模擬瞭一個“微型電池”，那種成就感真的難以言喻。而且，書中的實驗設計，並沒有因為是“實驗”就顯得多麼高深莫測，很多都是取材於我們日常生活中常見的東西，這讓我覺得科學離我們並不遙遠。讀這本書，我感覺自己不是在死記硬背，而是在一步步地探索和發現，這種學習方式真的太棒瞭！