《理论电化学》课程教学大纲
64学时
4学分
一、课程性质、目的和任务
本课程是化学工程与工艺专业电化学方向的主干课程，开课时间为第六学期，总学时64学时。
本课程的目的是介绍电化学的基础理论，重点讲解“电极/电解质溶液”界面的基本结构和性质、电极过程的基本动力学性质、实际电极过程和电极体系的介绍和分析等。
通过学习，使学生能够了解电解质溶液的性质和理论、平衡的电化学体系、双电层结构及其特性和电极过程动力学的有关基础知识，掌握电化学的基本概念和某些新的实验方法，为后续课程的学习和电化学新领域的研究和开发工作打下基础。
二、教学基本要求
（1）理解并重点掌握原电池电动势与电极电位、电极与溶液界面区的电位差、双电层的微分电容、离子双层的结构模型等基本理论知识。
（2）重点掌握电子转移步骤反应速度与电极电位的关系、稳态极化电流通过电极时的动力学过程、稳态扩散与浓度极化过程、氢电极过程、金属离子的阴极还原和金属的阳极溶解过程等的反应历程、影响因素和所涉及的基本概念。
（3）一般掌握离子间相互作用的离子氛理论、半导体电极与溶液界面区的双电层、多电子电极反应、氧电极过程及表面转化步骤不可逆条件下的扩散电流等基本概念和有关的理论。
（4）了解电化学的研究对象、特点和该领域的发展趋势
三、教学内容
第1章绪论
介绍电子导体、离子导体；电化学的研究对象和发展；法拉第定律和电流效率的定义
第2章电解质溶液
概述：概括介绍电解质溶液的有关概念和基础理论
电解质活度与离子活度：活度系数、平均活度的概念、电解质活度与离子活度的关系、离子强度定律
离子的运动：稳态扩散、菲克第一定律、电迁移、影响溶液导电能力的因素、当量电导率、离子淌度与绝对淌度、离子迁移数的定义
离子氛理论：离子氛理论的概念、离子间相互作用对活度系数及当量电导率的影响
第3章原电池电动势与电极电位
概述：介绍有关原电池电动势与电极电位的概念和基础理论
原电池的电动势：内、外电位及内、外电位差；可逆电池电能的来源及电动势与活度的关系；原电池电动势的温度系数
电极电位：氢标电极电位；平衡电位方程式；氢标电极电位在计算中的应用；可逆电极的分类及电动势的标度
液体接界电位：产生的原因及方程式；浓差电池的分类；消除液体接界电位的方法
离子选择性电极：原理及电位选择性系数；离子选择性电极类型
电位-pH图：定义及应用
第4章双电层
概述：介绍有关双电层的结构及其特性
电极与溶液界面区的电位差：双电层的分类；理想极化电极和不极化电极；绝对电位差与相对电位差
电毛细现象：李普曼公式；溶液中正负离子表面剩余量随电位的变化
双电层的微分电容：微分电容的定义；对微分电容曲线的解释
离子双层的结构模型：紧密层与分散层；GCS双电层模型；双电层中负离子的特性吸附；
零电荷电位的定义、影响因素及与零标电极电位的区别
有机化合物在电极上的可逆吸附对电毛细曲线及微分电容曲线的影响
第5章不可逆的电极过程
电极极化的定义；稳态极化曲线的测量；电极过程的特征及单元步骤；电极过程的速度控制步骤的定义及过电位的分类
第6章电化学极化
概述：介绍电化学极化的定义、控制步骤、特点。
重点介绍电子转移步骤反应速度与电极电位的关系、极化电流通过电极时的动力学公式（巴特勒—伏尔摩公式）、高过电位下的极化近似公式和低过电位下的近似公式。
介绍双电层结构对电子转移步骤反应速度的影响、多电子电极反应、电子转移的机理。
第7章浓度极化
概述：介绍浓度极化的定义、控制步骤、特点。
重点介绍液相传质的三种形式、理想稳态扩散的特点、对流扩散的特点、旋转圆盘电极的特点。
稳态及非稳态扩散浓度极化公式。
介绍滴汞电极的特点和依科维奇公式，浓度极化对不可逆电极反应动力学的影响。
第8章气体电极过程
概述：气体电极过程的特点。
介绍氢电极和氧电极的电极反应特点，电催化的概念。
氢电极过程：氢和氧在电极上的吸附，氢的阴极还原、氢的阳极氧化。
氧电极过程：氧的还原。
第9章金属的阴极过程
重点介绍金属阴极过程的特点、简单金属离子及金属络离子的还原、金属的电结晶过程。
介绍金属离子阴极还原的影响因素，表面活性物质对金属阴极过程的影响。
第10章金属的阳极过程
重点介绍金属的阳极溶解、金属的钝化、金属溶解的特点。
介绍金属腐蚀与防护的基本知识。
四、学时分配
五、参考教材
1、郭鹤桐，姚素薇编著，基础电化学及其测量，化学工业出版社，2009年
2、郭鹤桐，覃奇贤编著，电化学教程，天津大学出版社，2000年
3、Koryta J, Dvorak J. Principles of Electrochemistry. John Wiley & Sonc, 1987
4、李荻主编，电化学原理，北京北京航空航天大学出版社 1999
5、Hibbert D B, James A M, Dictionary of electrochemistry, London, Macmillan Press, 1987, Second Edition。