电化学基础与化学电源教学大纲课程课程中文电化学基础与化学课程111201063专业能力名称代码类型电源Electrochemical课程英文开课2第6学期总学分basisandchemical学期名称electricity理论实践3434总学时学时学时适用专业材料化学开课单位化学与材料工程学院材料化学教研室及教研室本课程是材料化学专业的选修课。通过本课程的学习，培养学生对电化学基本原理、电课程化学测试技术以及化学电源基础知识的理解能力，培养学生利用电化学原理解决化学电源性质与设计、使用和保养中各种问题的应用能力。为后续专业综合实习和专业实习环节奠定基任务础。课程要求学生了解电化学历史发展及研究方法：熟悉化学电源等领域一些实际电极过教学程的基本原理：掌握电化学体系的组成、导体和电解质溶液的性质：掌握电极过程动要求力学基本原理及研究方法。考核课程考试方式考核综合成绩平时成绩（20%）+课程小论文（20%）+期末考试（60%）构成主讲团队姓名职称教学任务电子信箱负责人唐莉莉讲师课程讲授42049478@qq.com主讲教师主讲教师建议名称：电化学基础教程（第二版）主编：高鹏、朱永明出版社：化学工教材业出版年月：2019.3参1.电化学原理李荻北京航空航天大学出版社2008.08考课程2.电化学哈曼化学工业出版社2010.01书教学材料网络教学1资源等其2.它学习辅3.导材料课程教学学时分配建议表序号主要各教学环节的学时分配
电化学基础与化学电源 教学大纲 课程中文 名称 电化学基础与化学 电源 课程 代码 111201063 课程 类型 专业能力 课程英文 名称 Electrochemical basis and chemical electricity 开课 学期 第6学期 总学分 2 总学时 34 理论 学时 34 实践 学时 适用专业 材料化学 开课单位 及教研室 化学与材料工程学院 材料化学教研室 课程 性质与 任务 本课程是材料化学专业的选修课。通过本课程的学习，培养学生对电化学基本原理、电 化学测试技术以及化学电源基础知识的理解能力，培养学生利用电化学原理解决化学电源 设计、使用和保养中各种问题的应用能力。为后续专业综合实习和专业实习环节奠定基 础。 课程 教学 要求 要求学生了解电化学历史发展及研究方法；熟悉化学电源等领域一些实际电极过 程的基本原理；掌握电化学体系的组成、导体和电解质溶液的性质；掌握电极过程动 力学基本原理及研究方法。 课 程 考 核 考核 方式 考试 综合成绩 构成 平时成绩（20%）+课程小论文（20%）+期末考试（60%） 主讲团队 姓名 职称 教学任务 电子信箱 负责人 唐莉莉 讲师 课程讲授 42049478@qq.com 主讲教师 主讲教师 课程 教学 材料 建议 教材 名称：电化学基础教程（第二版） 主编：高鹏、朱永明 出版社：化学工 业 出版年月：2019.3 参 考 书 1．电化学原理 李荻 北京航空航天大学出版社 2008.08 2．电化学 哈曼 化学工业出版社 2010.01 网络教学 资源等其 它学习辅 导材料 1． 2． 3． 课程教学学时分配建议表 序号 主要 各教学环节的学时分配
内容讲授讨论合计其它实验（实训）第1章绪论112第2章I导体和电化学体系2第3章5液体电解质和固体电解质电化学热力2第4章7学第5章613双电层第6章215电化学动力学概率6第7章21电化学极化6第8章27浓度极化第10章633实际电极过程复习134课程定位与目标（填写说明：对课程目标逐条进行具体表述，明确规定学生通过课程学习后，在知识、能力、素质等方面期望取得的成果，并用矩阵图的方式表明其与毕业要求指标点之间的对应关系。）目标1.了解电化学历史发展及研究方法。目标2.熟悉化学电源等领域一些实际电极过程的基本原理。目标3.掌握电化学体系的组成、导体和电解质溶液的性质。目标4.掌握电极过程动力学基本原理及研究方法。本课程支撑专业人才培养方案中毕业要求1-1、毕业要求2-1、毕业要求4，对应关系如表所示。课程目标毕业要求指标点目标1目标2目标4目标3VVV毕业要求1-1V毕业要求2-1777V毕业要求4注：二者关联用“"表示。三、课程教学及考核第一章绪论(学时1)教学要求：了解电化学简介、历史、发展及学习方法等。教学重点：电化学的发展
内容 讲授 讨论 实验（实训） 其它 合计 第1章 绪论 1 1 第2章 导体和电化 学体系 1 2 第3章 液体电解质 和固体电解 质 2 5 第4章 电化学热力 学 2 7 第5章 双电层 6 13 第6章 电化学动力 学概率 2 15 第7章 电化学极化 6 21 第8章 浓度极化 6 27 第10章 实际电极过 程 6 33 复习 1 34 二、课程定位与目标 （填写说明：对课程目标逐条进行具体表述，明确规定学生通过课程学习后，在知识、能力、 素质等方面期望取得的成果，并用矩阵图的方式表明其与毕业要求指标点之间的对应关系。） 目标1. 了解电化学历史发展及研究方法。 目标2. 熟悉化学电源等领域一些实际电极过程的基本原理。 目标3. 掌握电化学体系的组成、导体和电解质溶液的性质。 目标4. 掌握电极过程动力学基本原理及研究方法。 本课程支撑专业人才培养方案中毕业要求1-1、毕业要求2-1、毕业要求4，对应关系如表所示。 毕业要求 指标点 课程目标 目标1 目标2 目标3 目标4 毕业要求1-1 √ √ √ 毕业要求2-1 √ 毕业要求4 √ √ √ √ 注：二者关联用“√”表示。 三、课程教学及考核 第一章 绪论 (学时1) 教学要求: 了解电化学简介、历史、发展及学习方法等。 教学重点:电化学的发展
教学难点：学习方法教学方法：讲授法，多媒体辅助法教学内容：第一节--第四节（学时1)电化学简介、历史、发展及学习方法作业作业（以章或单元形式）：：1.根据电化学研究领域的拓展，简述电化学定义的发展，2.查找国际电化学学会的网站，列举其七个分会的研究范围。3.解释伽伐尼实验中蛙腿肌肉抽缩现象。4.简述伏特电堆的工作原理。5.简述常见的一次电池和二次电池的种类。6.简述电解水原理与氢氧燃料电池原理的区别与联系。7.简述电镀与电解的区别与联系。8.查阅资料，对电化学在某一领域的应用进展写一篇小论文。本章（或本单元）考核要点：第二章导体和电化学体系（学时1）教学要求：掌握电化学基础知识；掌握导体的导电机理：掌握电化学体系和法拉第定律。教学重点：导电机理：电化学体系教学难点：电化学体系教学方法：讨论法、多媒体辅助法教学内容：第一节电学基础知识一第五节实际电化学装置的设计（学时1）电学基础知识；导体的导电机理；电化学体系和法拉第定律作业（以章或单元形式）：复习题1.简述电势和电势差的物理意义。2.电化学体系中电子导体和离子导体是如何形成电流回路的？3.用能带理论解释半导体的导电机理。4.离子导体有哪些种类?各自的导电机理是什么？5.简述电极、电极反应的概念，并说明电极反应的特点。6.电化学体系中电子导体和离子导体如何完成导电转换？7.电化学装置中的阴极就是负极，阳极就是正极，这种说法对吗？为什么？8.说明法拉第定律的内容。9.化学电源有哪些种类？列举三种化学电源的正、负极反应。10.设计电量计的依据是什么？电量计中所选用的电化学反应要具备什么条件？
教学难点: 学习方法 教学方法:讲授法，多媒体辅助法 教学内容： 第一节 -第四节 （学时1） 电化学简介、历史、发展及学习方法 作业作业（以章或单元形式）：： 1.根据电化学研究领域的拓展，简述电化学定义的发展。 2.查找国际电化学学会的网站，列举其七个分会的研究范围。 3.解释伽伐尼实验中蛙腿肌肉抽缩现象。 4.简述伏特电堆的工作原理。 5.简述常见的一次电池和二次电池的种类。 6.简述电解水原理与氢氧燃料电池原理的区别与联系。 7.简述电镀与电解的区别与联系。 8.查阅资料,对电化学在某一领域的应用进展写一篇小论文。 本章（或本单元）考核要点： 第二章 导体和电化学体系 (学时1) 教学要求: 掌握电化学基础知识；掌握导体的导电机理；掌握电化学体系和法拉第定律。 教学重点: 导电机理；电化学体系 教学难点: 电化学体系 教学方法: 讨论法、多媒体辅助法 教学内容： 第一节 电学基础知识——第五节 实际电化学装置的设计 （学时1） 电学基础知识；导体的导电机理；电化学体系和法拉第定律 作业（以章或单元形式）：复习题 1.简述电势和电势差的物理意义。 2.电化学体系中电子导体和离子导体是如何形成电流回路的？ 3.用能带理论解释半导体的导电机理。 4.离子导体有哪些种类?各自的导电机理是什么？ 5.简述电极、电极反应的概念,并说明电极反应的特点。 6.电化学体系中电子导体和离子导体如何完成导电转换？ 7.电化学装置中的阴极就是负极，阳极就是正极，这种说法对吗？为什么？ 8.说明法拉第定律的内容。 9.化学电源有哪些种类？列举三种化学电源的正、负极反应。 10.设计电量计的依据是什么？电量计中所选用的电化学反应要具备什么条件？
11.查找资料，了解工业生产中各种实际电化学装置的组成及设计时需要注意问题。本章（或本单元）考核要点：导体的导电机理；电化学体系和法拉第定律第三章液体电解质和固体电解质（学时2)教学要求：掌握离子水化、电解质溶液活度、电迁移、扩散、离子氛等相关知识点。教学重点：电迁移、活度、扩散教学难点：扩散、离子氛教学方法：讨论法、多媒体辅助法教学内容：第一节离子水化----第三节电迁移（学时1）离子水化、电解质溶液活度、电迁移第四节扩散一第五节离子氛理论（学时1）扩散第一、第二定律；扩散系数；离子氛理论作业（以章或单元形式）：复习题1.电解质有哪几种分类方法？2.为什么4℃时水的密度最大？3.什么叫离子水化?如何正确理解离子水化膜的概念？4.电解质的活度与平均活度有何不同？5.为什么要提出当量电导率的概念?能否根据式(3-17)得出A与CN成反比的结论？6.解释电导率一浓度关系曲线出现极大值的原因。7.扩散与电迁方向相同吗？为什么？8.根据表3-3的数据，估算298K下无限稀溶液中Na的扩散系数。9.液相传质有哪几种方式?分别由什么原因引起？10.为什么H和OH具有异常大的极限当量电导率？11.稳态扩散与非稳态扩散有何不同？12.什么是离子氛?为什么用离子氛理论可以研究稀溶液中离子间静电力作用问题？13.什么是松弛效应与电泳效应？14.哪些实验可以验证离子氛理论模型的正确性？15.计算0.1mol/kg的KC1和0.01mol/kg的BaCl2的混合溶液的离子强度。16.计算表3-2中所列电解质溶液活度系数的计算值。17.计算0.001mol/kg、0.01mol/kg以及0.1mol/kg的Na2SO4溶液的平均活度。18.近似计算o.1mol/kg的HCI溶液的pH值,已知该溶液中HC1的平均活度系数为0.796。19.根据表3-3中的数据计算25℃下水溶液中H+、C1、SO42-、Zn2+的扩散系数。20.简述无机固体电解质、聚合物电解质及熔盐电解质的导电机理及其在电化学中的应用
11.查找资料，了解工业生产中各种实际电化学装置的组成及设计时需要注意问题。 本章（或本单元）考核要点：导体的导电机理；电化学体系和法拉第定律 第三章 液体电解质和固体电解质 (学时2) 教学要求:掌握离子水化、电解质溶液活度、电迁移、扩散、离子氛等相关知识点。 教学重点: 电迁移、活度、扩散 教学难点: 扩散、离子氛 教学方法: 讨论法、多媒体辅助法 教学内容： 第一节 离子水化-第三节 电迁移（学时1） 离子水化、电解质溶液活度、电迁移 第四节 扩散——第五节 离子氛理论 （学时1） 扩散第一、第二定律；扩散系数；离子氛理论 作业（以章或单元形式）：复习题 1.电解质有哪几种分类方法? 2.为什么4℃时水的密度最大? 3.什么叫离子水化?如何正确理解离子水化膜的概念? 4.电解质的活度与平均活度有何不同? 5.为什么要提出当量电导率的概念?能否根据式(3-17)得出A与CN成反比的结论? 6.解释电导率一浓度关系曲线出现极大值的原因。 7.扩散与电迁方向相同吗?为什么? 8.根据表3-3的数据,估算298K下无限稀溶液中Na+的扩散系数。 9.液相传质有哪几种方式?分别由什么原因引起? 10.为什么H +和OH-具有异常大的极限当量电导率? 11.稳态扩散与非稳态扩散有何不同? 12.什么是离子氛?为什么用离子氛理论可以研究稀溶液中离子间静电力作用问题? 13.什么是松弛效应与电泳效应? 14.哪些实验可以验证离子氛理论模型的正确性? 15.计算0.1mol/kg的KC1和0.01mol/kg的BaCl2的混合溶液的离子强度。 16.计算表3-2中所列电解质溶液活度系数的计算值。 17.计算0.001mol/kg、0.01mol/kg以及0.1mol/kg的Na2SO4溶液的平均活度。 18.近似计算o.1mol/kg的HCI溶液的pH值,已知该溶液中HC1的平均活度系数为0.796。 19.根据表3-3中的数据计算25℃下水溶液中H +、C1、SO4 2-、Zn2+的扩散系数。 20.简述无机固体电解质、聚合物电解质及熔盐电解质的导电机理及其在电化学中的应用
本章（或本单元）考核要点：离子水化、电解质溶液活度、电迁移、扩散、离子氛等第四章电化学热力学（学时2）教学要求：掌握相间电势与可逆电池、电极电势、液接电势、可逆电极、离子选择性电极等知识。教学重点：可逆电池、电极电势教学难点：离子选择性电极教学方法：讨论法、多媒体辅助法教学内容：第一节相间电势与可逆电池一第二节电极电势（学时1）内电势、外电势、界面电势差、可逆电池、氢标电势、能斯特方程、可逆电极第三节液体接界电势一一第四节离子选择性电极（学时1）液接电势、膜电势、玻璃电极作业：1.什么是实物相的内电势与外电势?什么是界面电势差？2.在原电池电动势测量中如何进行正确断路？3.化学势与电化学势有何实质性的差别？4.为什么要提出相对电极电势的概念？5.什么是氨标电极电势？简述标准电势、形式电势及平衡电势的区别与联系。6.可逆电池中的电极是否一定是可逆电极？由可逆电极组成的原电池是否一定是可逆电池？为什么？7.常用的可逆电极有哪几种?举例说明。8.什么样的电极才可以做参比电极？常用的参比电极有哪些？9.液接电势是如何产生的？怎样才能消除或尽量降低液接电势？10.玻璃电极及其他离子选择电极是遵循什么原理设计的？11.写出电池ZnlZnCl2(0.1mol/L,Y+=0.5)|AgCI(s)|Ag的电极反应和电池反应,并计算该电池在25℃时的电动势(标准电极电势可查书后附表)。本章（或本单元）考核要点：相间电势与可逆电池、电极电势、液接电势、可逆电极、离子选择性电极等第五章双电层（学时6)）教学要求：了解双电层结构的研究方法和双电层模型的发展；了解有机活性物质在电极表面的吸附：掌握双电层形成条件。教学重点：双电层形成条件、双电层结构的研究方法、双电层模型的发展和有机活性物质在电极表面的吸附教学难点：双电层结构的研究方法、双电层模型的发展教学方法：讲授法、多媒体辅助法、讨论法教学内容：第一节双电层简介一第二节双电层结构的研究方法（学时2）双电层的形成，离子双电层的形成条件，理想极化电极与理想不极化电极；电毛细曲线、微分电容曲线、零电荷电势、离子表面剩余量
本章（或本单元）考核要点：离子水化、电解质溶液活度、电迁移、扩散、离子氛等 第四章 电化学热力学 (学时2) 教学要求: 掌握相间电势与可逆电池、电极电势、液接电势、可逆电极、离子选择性电极等知识。 教学重点: 可逆电池、电极电势 教学难点: 离子选择性电极 教学方法: 讨论法、多媒体辅助法 教学内容： 第一节 相间电势与可逆电池——第二节 电极电势 （学时1） 内电势、外电势、界面电势差、可逆电池、氢标电势、能斯特方程、可逆电极 第三节 液体接界电势——第四节 离子选择性电极 （学时1）液接电势、膜电势、玻 璃电极 作业： 1.什么是实物相的内电势与外电势?什么是界面电势差? 2.在原电池电动势测量中如何进行正确断路? 3.化学势与电化学势有何实质性的差别? 4.为什么要提出相对电极电势的概念? 5.什么是氨标电极电势?简述标准电势、形式电势及平衡电势的区别与联系。 6.可逆电池中的电极是否一定是可逆电极?由可逆电极组成的原电池是否一定是可逆电池?为什么? 7.常用的可逆电极有哪几种?举例说明。 8.什么样的电极才可以做参比电极?常用的参比电极有哪些? 9.液接电势是如何产生的?怎样才能消除或尽量降低液接电势? 10.玻璃电极及其他离子选择电极是遵循什么原理设计的? 11.写出电池ZnlZnCl2 (0.1mol/L,Y+=0.5)|AgCl(s)|Ag的电极反应和电池反应,并计算该电池在25℃时的电 动势(标准电极电势可查书后附表)。 本章（或本单元）考核要点：相间电势与可逆电池、电极电势、液接电势、可逆电极、离子选择性 电极等 第五章 双电层 (学时6) 教学要求: 了解双电层结构的研究方法和双电层模型的发展；了解有机活性物质在电极表面的吸附； 掌握双电层形成条件。 教学重点: 双电层形成条件、双电层结构的研究方法、双电层模型的发展和有机活性物质在电极表面的 吸附 教学难点: 双电层结构的研究方法、双电层模型的发展 教学方法: 讲授法、多媒体辅助法、讨论法 教学内容： 第一节 双电层简介——第二节 双电层结构的研究方法（学时2） 双电层的形成，离子双电层的形成条件，理想极化电极与理想不极化电极；电毛细曲线、微分电容 曲线、零电荷电势、离子表面剩余量