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非平衡態(tài)電化學(xué)

作者：翟玉春
出版社：科學(xué)出版社出版時(shí)間：2023-11-01
開(kāi)本： 16開(kāi) 頁(yè)數(shù)： 667
中 圖 價(jià):¥138.6(7.0折) 定價(jià)  ¥198.0 登錄后可看到會(huì)員價(jià)
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非平衡態(tài)電化學(xué) 版權(quán)信息

非平衡態(tài)電化學(xué) 內(nèi)容簡(jiǎn)介

本書(shū)將作者建立的遠(yuǎn)離平衡態(tài)的非平衡態(tài)熱力學(xué)理論和方法應(yīng)用于電化學(xué)體系和電化學(xué)過(guò)程，建立了非平衡態(tài)電化學(xué)熱力學(xué)的理論體系和方法，系統(tǒng)闡述了非平衡態(tài)電化學(xué)的基礎(chǔ)理論和基本知識(shí)，內(nèi)容包括：有電磁場(chǎng)存在的體系的非平衡態(tài)熱力學(xué)、熱傳導(dǎo)、擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)、非平衡態(tài)水溶液電化學(xué)、非平衡態(tài)熔鹽電化學(xué)、非平衡態(tài)離子液體電化學(xué)、金屬-熔渣體系的非平衡態(tài)電化學(xué)、非平衡態(tài)固體電解質(zhì)電化學(xué)、化學(xué)電源的非平衡態(tài)電化學(xué)等。

非平衡態(tài)電化學(xué) 目錄

目錄 第1章 有電磁場(chǎng)存在的體系的非平衡態(tài)熱力學(xué) 1 1.1 麥克斯韋方程 1 1.2 非極化體系的守恒定律與熵平衡 2 1.2.1 質(zhì)量守恒方程 2 1.2.2 動(dòng)量守恒定律 3 1.2.3 能量方程 4 1.2.4 熵平衡方程 5 1.3 線(xiàn)性唯象方程 6 1.4 非線(xiàn)性唯象方程 8 第2章 熱傳導(dǎo)、擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng) 15 2.1 熱傳導(dǎo) 15 2.1.1 只有熱傳導(dǎo)沒(méi)有擴(kuò)散的體系 15 2.1.2 既有熱傳導(dǎo)又有擴(kuò)散的體系 17 2.2 擴(kuò)散 19 2.2.1 等溫?cái)U(kuò)散 19 2.2.2 非等溫?cái)U(kuò)散 25 2.3 化學(xué)反應(yīng)和擴(kuò)散共存的體系 30 2.3.1 近平衡體系 30 2.3.2 遠(yuǎn)離平衡體系 32 2.4 在恒溫恒壓條件下化學(xué)反應(yīng)和擴(kuò)散共存的體系 36 2.4.1 近平衡體系 36 2.4.2 遠(yuǎn)離平衡的體系 37 第3章 電解質(zhì)溶液中的傳質(zhì)與傳熱 39 3.1 擴(kuò)散 39 3.1.1 穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散 40 3.1.2 非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散 40 3.2 流體流動(dòng) 41 3.3 包括擴(kuò)散和流體流動(dòng)的體系的傳質(zhì) 41 3.3.1 穩(wěn)態(tài)傳質(zhì) 41 3.3.2 非穩(wěn)態(tài)傳質(zhì) 41 3.4 傳熱傳質(zhì) 42 3.4.1 無(wú)電場(chǎng)存在的體系 42 3.4.2 有電場(chǎng)存在、溫度恒定的體系 44 3.4.3 有電場(chǎng)存在、溫度變化的體系 47 第4章 電池和電解池 55 4.1 伽伐尼電池 55 4.2 電化學(xué)勢(shì) 55 4.2.1 電化學(xué)勢(shì)的引入 55 4.2.2 電化學(xué)勢(shì)的性質(zhì) 56 4.2.3 單相中的反應(yīng) 57 4.2.4 無(wú)電荷轉(zhuǎn)移的兩相反應(yīng) 57 4.3 電池的電動(dòng)勢(shì)和吉布斯自由能變化 58 4.3.1 一個(gè)例子 58 4.3.2 推廣到一般情況 61 4.4 電池反應(yīng)方向的規(guī)定 64 4.5 電解池的電動(dòng)勢(shì)和吉布斯自由能變化 64 4.5.1 一個(gè)例子 64 4.5.2 推廣到一般情況 68 第5章 不可逆電極過(guò)程 72 5.1 不可逆的電化學(xué)裝置 72 5.1.1 電化學(xué)裝置的端電壓 72 5.1.2 電極的變化 72 5.2 穩(wěn)態(tài)極化*線(xiàn) 73 5.3 化學(xué)反應(yīng) 74 5.3.1 體系中的一個(gè)化學(xué)反應(yīng) 74 5.3.2 體系中有多個(gè)化學(xué)反應(yīng)同時(shí)發(fā)生 75 5.4 電池反應(yīng) 75 5.4.1 陰極反應(yīng) 76 5.4.2 陽(yáng)極反應(yīng) 80 5.4.3 電池反應(yīng) 84 5.5 電解池反應(yīng) 87 5.5.1 陰極反應(yīng) 87 5.5.2 陽(yáng)極反應(yīng) 91 5.5.3 電解池反應(yīng) 95 5.6 電極過(guò)程 98 5.6.1 電極過(guò)程的特點(diǎn) 98 5.6.2 電極過(guò)程的步驟 99 5.7 有前置表面轉(zhuǎn)化步驟的電極過(guò)程 99 5.7.1 一個(gè)電子的反應(yīng) 99 5.7.2 多個(gè)電子的反應(yīng) 104 5.8 有后繼表面轉(zhuǎn)化步驟的電極過(guò)程 109 5.8.1 一個(gè)電子的反應(yīng) 109 5.8.2 多個(gè)電子的反應(yīng) 116 5.9 既有前置表面轉(zhuǎn)化步驟又有后繼表面轉(zhuǎn)化步驟的電極過(guò)程 124 5.9.1 一個(gè)電子 124 5.9.2 多個(gè)電子 131 5.10 電極過(guò)程的控制步驟 137 第6章 電極反應(yīng)中的傳質(zhì) 138 6.1 三種傳質(zhì)方式 138 6.1.1 擴(kuò)散 138 6.1.2 對(duì)流 140 6.1.3 電遷移 141 6.2 穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散 141 6.3 對(duì)流傳質(zhì) 142 6.4 電遷移傳質(zhì) 144 第7章 濃差極化和電化學(xué)極化 146 7.1 陰極過(guò)程 146 7.1.1 濃差極化 146 7.1.2 電化學(xué)極化 148 7.1.3 既有濃差極化，又有電化學(xué)極化 150 7.2 陽(yáng)極過(guò)程 152 7.2.1 濃差極化 152 7.2.2 電化學(xué)極化 154 7.2.3 既有濃差極化，又有電化學(xué)極化 156 7.3 電池極化 158 7.4 電解池極化 160 第8章 電化學(xué)步驟 162 8.1 單電子電極反應(yīng) 162 8.2 多電子電極反應(yīng) 163 8.3 總反應(yīng) 166 第9章 陰極過(guò)程 168 9.1 氫的陰極還原 168 9.1.1 酸性溶液 168 9.1.2 堿性溶液 176 9.2 氧的陰極還原 181 9.2.1 形成中間產(chǎn)物 181 9.2.2 不形成中間產(chǎn)物 196 9.3 汞電極 205 9.3.1 O2在汞電極上還原為H2O2 205 9.3.2 H2O2在汞電極上的還原反應(yīng) 207 9.3.3 總反應(yīng) 208 9.4 金屬的陰極過(guò)程 210 9.5 電催化 210 第10章 金屬離子的陰極還原 212 10.1 一價(jià)金屬離子的陰極還原 212 10.1.1 一價(jià)金屬離子陰極還原的步驟 212 10.1.2 一價(jià)金屬離子陰極還原反應(yīng) 212 10.2 多價(jià)金屬離子的陰極還原 214 10.2.1 多價(jià)金屬離子的陰極還原步驟 214 10.2.2 多價(jià)金屬離子陰極還原反應(yīng) 214 10.3 幾種金屬離子共同還原 222 10.3.1 理想非共軛體系 222 10.3.2 共同還原 222 10.3.3 異常共析和誘導(dǎo)共析 231 10.4 金屬絡(luò)離子的陰極還原 239 10.4.1 金屬絡(luò)離子先轉(zhuǎn)化為水化離子再還原 239 10.4.2 具有特征配位數(shù)的金屬絡(luò)離子在陰極還原 243 10.4.3 具有較低配位數(shù)的金屬絡(luò)離子在陰極還原 245 10.4.4 表面絡(luò)離子在陰極還原 246 10.5 高階金屬絡(luò)離子的陰極還原 248 10.5.1 金屬絡(luò)離子部分還原 248 10.5.2 部分還原的金屬絡(luò)離子 吸附在陰極表面，向晶格處擴(kuò)散 250 10.5.3 部分還原的離子 在金屬晶格進(jìn)一步還原為金屬原子 251 10.5.4 還原的金屬原子進(jìn)入晶格 252 10.5.5 總反應(yīng) 253 10.6 汞齊陰極 254 10.6.1 堿金屬汞齊電解 255 10.6.2 堿土金屬汞齊電解 256 第11章 金屬的電結(jié)晶 258 11.1 理想晶面的生長(zhǎng) 258 11.2 晶體生長(zhǎng)的速率控制步驟 258 11.2.1 金屬離子還原成金屬原子然后進(jìn)入晶格 258 11.2.2 金屬離子還原為金屬原子—吸附在陰極表面—擴(kuò)散到金屬晶格—進(jìn)入 金屬晶格 262 11.2.3 金屬絡(luò)合離子還原結(jié)晶 269 11.2.4 形成晶核 269 第12章 陽(yáng)極過(guò)程 271 12.1 氫的氧化 271 12.1.1 在酸性溶液中 271 12.1.2 在堿性溶液中 280 12.2 氧在陽(yáng)極上析出 284 12.2.1 在酸性溶液中 284 12.2.2 在堿性溶液中 287 12.3 金屬的陽(yáng)極溶解 293 12.3.1 單電子金屬陽(yáng)極溶解 294 12.3.2 多電子金屬陽(yáng)極溶解 295 12.3.3 形成水化離子 303 12.4 金屬陽(yáng)極的極化 304 12.4.1 AB段 305 12.4.2 BC段 305 12.4.3 CD段 309 12.4.4 DE段 315 12.5 不溶性陽(yáng)極 318 12.6 半導(dǎo)體電極 320 12.6.1 半導(dǎo)體電極的電化學(xué)行為 320 12.6.2 氧化鋅的陽(yáng)極溶解 321 12.6.3 硫化物的陽(yáng)極行為 323 第13章 熔鹽電池和熔鹽電解 330 13.1 可逆熔鹽電池 330 13.1.1 生成型電池 330 13.1.2 汞齊型電池 339 13.2 熔鹽電解 348 13.2.1 陰極過(guò)程 348 13.2.2 陰極去極化 351 13.2.3 金屬在熔鹽中的溶解 356 13.2.4 鋁電解 358 13.3 熔鹽電脫氧制備金屬、合金和化合物 375 13.3.1 由固體金屬氧化物MeO制備金屬M(fèi)e 375 13.3.2 由固體混合金屬氧化物MeO-MO制備合金Me-M 380 13.3.3 由固體氧化物MeO和C制備碳化物 388 13.3.4 由固體氧化物MeO和N2制備氮化物 393 13.4 熔鹽電脫硫法制備金屬、合金與化合物 398 13.4.1 由固體硫化物MeS制備金屬M(fèi)e 398 13.4.2 由MeS-MS制備合金Me-M 403 第14章 金屬-熔渣電化學(xué) 412 14.1 金屬-熔渣間的反應(yīng) 412 14.1.1 反應(yīng)物組元直接接觸 412 14.1.2 以電極反應(yīng)形式進(jìn)行 413 14.2 電解精煉金屬 418 14.2.1 以熔渣為電解質(zhì)，電解脫氧 418 14.2.2 以熔渣為電解質(zhì)，電解脫硫 423 第15章 離子液體 429 15.1 概述 429 15.2 AlCl3型離子液體 430 15.3 在酸性AlCl3離子液體中電沉積金屬 434 15.3.1 電沉積Mg-Al合金 434 15.3.2 電沉積鎳 439 15.4 在堿性離子液體中電沉積金屬 440 15.4.1 電沉積銦 440 15.4.2 電沉積鉻 443 15.5 非AlCl3型離子液體 446 15.5.1 電沉積銀 446 15.5.2 電沉積銻 447 15.5.3 電沉積鋁 450 第16章 固體電解質(zhì) 452 16.1 固體電解質(zhì)中的傳質(zhì) 452 16.2 固體電解質(zhì)電池 453 16.2.1 濃差型電池 453 16.2.2 生成型電池 463 16.2.3 固體電解質(zhì)電池的應(yīng)用—活度測(cè)量 468 16.3 固體電解質(zhì)電解池 469 16.3.1 濃差型固體電解質(zhì)電解池 469 16.3.2 分解型固體電解質(zhì)電解池 483 16.4 直接電解制備金屬與合金 501 16.4.1 制備金屬 501 16.4.2 制備合金 506 16.4.3 用硫化物直接電解制備金屬 515 第17章 一次電池 521 17.1 Zn/Ag2O電池 521 17.2 Zn/C電池 526 17.3 Zn/C堿性電池 531 17.4 Zn/空氣電池 536 17.5 Al空氣電池 541 17.5.1 電解質(zhì)溶液pH低 542 17.5.2 電解質(zhì)溶液pH高 546 17.6 燃料電池 551 17.6.1 概述 551 17.6.2 堿性燃料電池 553 17.6.3 磷酸燃料電池 559 17.6.4 質(zhì)子交換膜燃料電池 564 17.6.5 醇類(lèi)燃料電池 569 17.6.6 碳酸鹽燃料電池 574 17.6.7 固體氧化物燃料電池 580 第18章 二次電池 585 18.1 鉛酸蓄電池 585 18.1
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