《应用电化学》复习题-应化2014级
《应用电化学》复习题
1.如何设计电化学反应体系？
答：㈠电极
工作电极 要求：①电化学反应不会因电极自身所发生的反应而受到影响②电极不发生反应，能在较大的电位区域中测定；③电极面积不宜太大电极表面最好应是均一平滑的，且能够通过简单的方法进行表面进化等等 分类：Ⅰ固体 惰性固体电极材料：玻碳、Pt 、Au 、Ag 、Pb 、导电玻璃。Ⅱ液体液体电极（Hg 、Hg 齐）：有可重现的均相表面，容易制备，H2析出超电势高。
辅助电极 要求：①与工作电极组成回路，使工作电极上电流流畅 ②辅助电极上可以安排为气体的析出反应或工作电极的逆反应，以使电解液组分不变③对工作电极影响轻度小④表面积大使极化作用主要作用于工作电极上，电阻小，不易极化，对形状、位置有要求。
参比电极 要求：① 用于测定研究电极的电极电势②提供热力学参比 ③是可逆电极，其电极电势符合Nerest 方程④应具有良好的电势稳定性和重现性等⑤不同体系采用不同参比电极
㈡隔膜 要求：①导电②离子通透性③阴阳两极的产物不互相干扰㈢电解质溶液（介质）作用：①在电化学体系中
起导电和反应物双重作用②电解质只起导电作用时，不发生氧化还原反应③固体电解质为具有离子导电性的晶态或非晶态物质
2．试说明参比电极应具有的性能和用途。
参比电极(reference electrode ，简称RE)：是指一个已知电势的接近于理想不极化的电极，参比电极上基本没有电流通过，用于测定研究电极(相对于参比电极)的电极电势。既然参比电极是理想不极化电极，它应具备下列性能：应是可逆电极，其电极电势符合Nernst 方程；参比电极反应应有较大的交换电流密度，流过微小的电流时电极电势能迅速恢复原状；应具有良好的电势稳定性和重现性等。
不同研究体系可以选择不同的参比电极，水溶液体系中常见的参比电极有：饱和甘汞电极(SCE)、Ag/AgCl 电极、标淮氢电极(SHE 或NHE)等。许多有机电化学测量是在非水溶剂中进行的，尽管水溶液参比电极也可以使用，但不
可避免地会给体系带入水分，影响研究效果，因此，建议最好使用非水参比体系。常用的非水参比体系为Ag/Ag+(乙腈)。工业上常应用简易参比电极，或用辅助电极兼做参比电极。在测量工作电极的电势时，参比电极内的溶液和被研究体系的溶液组成往往不—样，为降低或消除液接电势，常选用盐桥；为减小末补偿的溶液电阻，常使用鲁金毛
细管。
3．试描述双电层理论的概要。
解：电极/溶液界面区的最早模型是19世纪末Helmholtz 提出的平板电容器模型(也称紧密层模型)，他认为金属
表面过剩的电荷必须被溶液相中靠近电极表面的带相反电荷的离子层所中和，两个电荷层间的距离约等于离子半径，如同一个平板电容器。这种由符号相反的两个电荷层构成的界面区的概念，便是“双电层”一词的起源。
继Helmholtz 之后，Gouy 和Chapman 在1913年不谋而合地提出了扩散双电层模型。他们考虑到界面溶液侧的
离子不仅受金属上电荷的静电作用，而且受热运动的影响，因此，电极表面附近溶液层中的离子浓度是沿着远离电极的方向逐渐变化的，直到最后与溶液本体呈均匀分布。该模型认为在溶液中与电极表面离子电荷相反的离子只有一部分紧密地排列在电极/溶液界面的溶液一侧(称紧密层，层间距离约为一、二个离子的厚度)，另一部分离子与电极表面的距离则可以从紧密层一直分散到本体溶液中(称扩散层)，在扩散层中离子的分布可用玻尔兹曼分布公式表示。Gouy-Chapman 模型的缺点是忽略了离子的尺寸，把离子视为点电荷，只能说明极稀电解质溶液的实验结果。
由于亥姆霍茨模型和古依—查普曼模型都有不足之处，1924年，Stern 吸取了Helmholtz 模型和Gouy-Chapman
模型的合理因素，提出整个双电层是出紧密层和扩散层组成的，从而使理论更加切合实际。Stern 还指出离子特性吸附的可能性，可是没有考虑它对双电层结构的影响。
目前普遍公认的是在GCS 模型基础上发展起来的BDM （Bockris-Davanathan-muller ）模型最具有代表性，其要
点如下：电极/溶液界面的双电层的溶液一侧被认为是由若干”层”组成的。最靠近电极的一层为内层，它包含有溶剂分子和所谓的特性吸附的物质(离子成分子)，这种内层也称为紧密层、Helmholtz 层或Stern 层。
4．现用70A·m -2的电流密度电解析出铜，假定溶液中Cu 2+的活度为1，实验测得其Tafel 曲线斜率为(0.06V)-1，交换电流密度j 0为1A·m -2，试问电解析出铜时阴极电位应为多少? 解：010.06lg 0.06lg 0.06(lg )0.110770
eq i i V η??=-=-==- 22,/RT ln 0.1107RT 1 =0.34ln +0.1107V=0.4507V 1
Cu eq Cu Cu Cu Cu a V zF a zF θ??η?++=-=-析出－－
5. 试说明工作电极应具有的性能和用途。
解：答：工作电极(working electrode ，简称WE)：又称研究电极，是指所研究的反应在该电极上发生。一般来讲，工作电极应具有的性能：所研究的电化学反应不会因电极自身所发生的反比而受到影响，并且能够在较大的电位区域中进行测定；电极必须不与溶剂或电解液组分发生反应；电极面积不宜太大，电极表面最好应是均一、平滑的，且能够通过简单的方法进行表面净化等等。工作电极可以是固体，也可以是液体，各式各样的能导电的固体材料均能用作电极。通常根据研究的性质来预先确定电极材料，但最普通的“惰性”固体电极材料是玻碳(GC)、铂、金、银、铅和导电玻璃等。采用固体电极时，为了保证实验的重现性，必须注意建立合适的电极预处理步骤，以保证氧化还原、表面形貌和不存在吸附杂质的可重现状态。在液体电极中，汞和汞齐是最常用的工作电极，它们都是液体，都有可重现的均相表面，制备和保持清洁都较容易，同时电极上高的氢析出超电势提高了在负电位下的工作窗口，已被广泛用于电化学分析中。
6. 试说明辅助电极应具有的性能和用途。
解答：辅助电极(counter electrode，简称CE)：又称对电极，该电极和工作电极组成回路，使工作电极上电流畅通，以保证所研究的反应在工作电极上发生，但必须无任何方式限制电池观测的响应。由于工作电极发生氧化或还原反应时，辅助电极上可以安排为气体的析出反应或工作电极反应的逆反应，以使电解液组分不变，即辅助电极的性能一般不显著影响研究电极上的反应。但减少辅助电极上的反应对工作电极干扰的最好办法可能是用烧结玻璃、多孔陶瓷或离子交换膜等来隔离两电极区的溶液。为了避免辅助电极对测量到的数据产生任何特征性影响，对辅助电极的结构还是有一定的要求。如与工作电极相比，辅助电极应具有大的表面积使得外部所加的极化主要作用于工作电极上，辅助电极本身电阻要小，而且不容易极化，同时对其形状和位置也有要求。
7.有机电化学研究日益受到人们的关注，有机溶剂的使用日益增多，作为有机溶剂应具有那些条件？
解：作为有机溶剂应具有如下条件：可溶解足够量的支持电解质；具有足够使支持电解质离解的介电常数；常温下为液体，并且其蒸气压不大；黏性不能太大，毒性要小；可以测定的电位范围(电位窗口)大等。有机溶剂使用前也必须进行纯化，一般在对溶剂进行化学处理后采用常压或减压蒸馏提纯。在非水溶剂中，一种普遍存在的杂质是水，降低或消除水的方法一般是先通过分子筛交换，然后通过CaH2吸水，再蒸馏而除去。
8.何谓CE机理及EC机理？
CE机理：是指在发生电子迁移反向之前发生了化学反应为：
在给定的电势区间，溶液中反应物的主要存在形式X是非电活性物种，不能在电极表面进行电化学反应，必须通过化学步骤先生成电活性物种Ox，后者再在电极上进行电荷传递。这类反应的例子有金属配离子的还原、弱酸性缓冲溶液中氢气的析出以及异构化为前置步骤的有机电极过程等。
EC机理：是指在电极/溶液界面发生电子迁移反应后又发生了化学反应，其通式可表示为；
随后质子转移过程的有机物还原以及金属电极在含配合物介质中的阳极溶解等均属于这类反应。
9．溶液中有那几种传质方式，产生这些传质过程的原因是什么？
解：溶液中物质传递的形式有三种，即扩散(diffusion)、电迁移(migration)、对流(convertor)。
扩散是指在浓度梯度的作用下，带电的或不带电的物种由高浓度区向低浓度区的移动。
电迁移是指在电场的作用下，带电物质的定向移动。在远离电极的本体溶液中，浓度梯度的存在通常是很小的，此时反应的总电流主要通过所有带电物质的电迁移来实现。电荷借助电迁移通过电解质，达到传输电流的目的。
对流是指流体借助本身的流动携带物质转移的传质方式。通过对电解液的搅拌(强制对流)、电极的旋转或因温度差可引起对流，可以使含有反应物或产物的电解液传输到电极表面或本体相。因此，对流的推动力可以认为是机械力。造成对流的原因可以是溶液中各部分存在的温度差、密度差(自然对流)，也可以是通过搅拌使溶液作强制对流。10．稳态扩散和非稳态扩散的特点是什么，可用什么定律来描述？
扩散过程可以分为非稳态扩散和稳态扩散两个阶段。当电极反应开始的瞬间，反应物扩散到电极表面的量赶不上电极反应消耗的量，这时电极附近溶液区域各位置上的浓度不仅与距电极表面的距离有关，还和反应进行的时间有关，这种扩散称为非稳态扩散。随着反应的继续进行，虽然反应物扩散到电极表面的量赶不上电极反应消耗的量，但有可能在某一定条件下，电吸附近溶液区域各位置上的浓度不再随时间改变，仅是距离的函数，这种扩散称为稳态扩散。
非稳态扩散可用Fick扩散第二定律描述；稳态扩散可用Fick扩散第一定律描述。
11.试写出下列电池的电极反应、成流反应以及电解液和集电器名称：(1)碱性镍－镉电池(2)氢镍蓄电池(3)氢—氧燃料电池
解：(1)碱性镍－镉电池
对于碱性Ni/Cd 电池的成流反应，电池放电时负极镉被氧化生成氢氧化镉；在正极上羟基氢氧化镍接受了由负
极经外电路流过来的电子，被还原为氢氧化镍。集电器分别为Cd 和羟基氢氧化镍。电解液为相对密度为1.25～1.28的KOH 溶液。
(2)氢镍蓄电池 解：氢镍电池的负极可采用混合稀土贮氢合金(如LaNiH x ，x ＝6)或钛－镍合金(MH x )，正极采用碱性Ni/Cd 电池中Ni 电极技术，并加以改进。电池表达式为：
该电池以KOH 溶液作为电解液。
(3)氢—氧燃料电池 低温碱性氢上氧燃料电池。负极是用Ni 粉和Pt 、Pd 烧结而成，或用镍的化物Ni 2B 制作，正极是有效面积很大的银，高浓度KOH 为电解质，采用石棉或钛酸钾作隔膜。其电极反应为
负极反应：H 2＋2OH 一2H 2O ＋2e —
正极反应：1/2O 2十H 2O ＋2e —2OH —
电池反应：H 2＋1/2O 2H 2O
电动势1.15V ，工作电压0.95V ，工作温度353～363K ，此电池已用于航天飞机上。
12. 对于燃料电池：（-）（Pt ）,CH 3OH | 11-?L mol H 2SO 4 | O 2(Pt)，(+)
(1)试写出电极反应和电池反应，并计算标准电池电动势。(2)试叙述改进该燃料电池性能的方法。
解：(1)负极反应: 32266CH OH H O e CO H ++-→+；正极反应: 2266 1.53H e O H O +++→
电池反应:32221.52CH OH O H O CO +→+
(2) 理论计算结果表明：直接甲醇燃料电池的理论能量转换效率为96.68％。尽管DMPEMFC 具有无可比拟的优点，但要达到实际应用还有大量问题有待进一步解决，目前它的技术还很不成熟，仅处于研制阶段，性能最好的也只有0.1W·cm -2。而要达到实际应用，功率必须达到0.25 W·cm -2以上，同时还要使电池满足性能高，存命长和价格低三个条件。目前限制DMPEMFC 实际应用的主要问题是阳极催化剂低的活性、高的价格及催化剂的毒化。因此必须提高阳极催化剂的活性，降低催化剂的用量，降低或消除催化剂的毒化。
13．以叙述燃料电池的类型及特点。
解：燃料电池可依据其工作温度、所用燃料的种类和电解质类型进行分类。按照工作温度，燃料电池可分为高、中、低温型三类。按燃料来源，燃料电池可分为直接式燃料电池(如直接学醇燃料电池)，间接式燃料电池(甲醇通过重整器产生氢气，然后以氢气为燃料电池的燃料)和再生类型进行分类。现在一般都依据电解质类型来分类，可以分为五大类燃料电池，即，
磷酸型燃料电池(phosphoric acid fuel cell PAFC)、
熔融碳酸盐燃料电池(molten carbonate fuel cell ，MCFC)、
固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)和
碱性燃料电池(alkaline fuel cell,AFC)
质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell, PEMFC).
燃料电池的第一个显著特点是不受卡诺循环的限制，能量转换效率高。由于燃料电池直接将化学能转变为电能，中间未经燃烧过程(亦即燃料电池不是一种热机)，因此，不受卡诺循环的限制，可以获得更高的转化效率。燃料电池的其他优点是：低的环境污染和噪音污染，安全可靠性高；操作简单，灵活性大，建设周期短等。
14．请写出铅酸蓄电池的电极反应和成流反应，并叙述影响其寿命和容量减小的原因及铅酸蓄电池的改进方法。 解：电池表示式为 （-）Pb,PbSO 4|H 2SO 4|PbO 2，Pb （+）
影响容量和循环寿命的主要原因有：
(1)极板栅腐蚀：Pb 电极在与PbO 2和酸接触的地方腐蚀以及Pb 板栅的暴露部分充电时可能发生的阳极氧化而导致的腐蚀。这些过程的有害作用在于破坏板栅与活件物料的接触，此外，生成的PbO 2具有比Pb 更大的比体积，因而使极板栅变形。
(2)正极活性物质的脱落：是由于晶体和小于0.1μm 的PbO 2颗粒同板栅分离，这一般在充电开始和结束时发生。现认为放电时PbSO 4紧密层的形成是导致正极活性物质脱落的主要原因，同时BaSO 4的加入也会促使脱落。为了防止正极活性物质的脱落，电极采用紧密装配，并混入玻璃纤维，有时也在活性物质中加入一些黏合剂。
(3)负极自放电：主要原因是由于电极体系和电解液中存在的杂质(如Fe ，Cu ，Mn)相互作用而使海绵铅腐蚀。铅的腐蚀速度随温度升高和硫酸浓度增大而增加。因此，为了降低自放电，必须用纯Pb 制备活性物料的合金粉末，采
用纯硫酸和电导水配制电解液，并保持适宜的运行条件。
(4)极板栅硫酸化：表现为在电极上生成紧密的白色硫酸盐外皮，此时电池不能再充电，原因是当蓄电池保存在放电状态时硫酸盐再结晶，因此蓄电池不能以放电状态贮存。
为了克服这些缺点，电化学工作者对铅酸电池进行了一些改进:如采用轻轻材料制备板栅，以提高比容量；采用分散度更高的电极以提高活性物质的利用率；采用胶状电解液(加SiO 2或硅胶)使电池在任何情况下都能运行；采用Pb-Ca 合金和Pb-Sb 合金（Ca 、Sb 含量约0.1％），以降低自放电和水的分解；塑料壳的密封电池有排气阀门等。20世纪80年代后期开发出的低维护和免维护电池进一步增大了该电池的实用范围。
15.化学电源可分为几大类？常见的化学电源品种有那些？
解：化学电源按其工作性质和储存方式可分为一次电池（primary battery ），二次电池（secondary battery or
rechargeable battery ）、储备电池(storage battery)和燃料电池（fuel battery ）四大类。常见的化学电池的主要品种有如下类型：
（1）原电池：可分为干电池（如锌锰干电池、碱性锌锰干电池、扣式银锌干电池）、湿电池（如空气湿电池、韦斯顿标准电池）和固体电解质电池（如钠溴固体电解质电池、锂碘固体电解质电池、Ag-R 4NI 3固体电解质电池）。
（2）蓄电池：又分为铅蓄电池、碱性蓄电池（如镉镍蓄电池、银锌蓄电池、金属—氢电池）及熔融盐蓄电池。
（3）储电池：有人工激活电池和自动激活电池。
（4）燃料电池：有肼燃料电池、氨燃料电池及氢空气燃料电池等。
16.化学电源的特性参数有那些？
解：电流、电压、容量和比容量、电池能量和比能量、比功率、电池寿命、工作条件、能量效率、过充电行为、经济性等。
17.什么叫电池容量和比容量？
解答：电池容量指电池输出的电量，以符号Ah 表示。电池容量对同一种电池不是定值，它随放电速度、温度、截止电压变化而变化。电池理论容量可从活性物质质量（w ）用法拉第定律计算：Q ＝w n F / M ，式中，w 为活性物质摩尔质量。实际电池容量取决于放电时活性物质的消耗数量，容量也与放电条件有关。
比容量指电池单位重量或单位体积所输出的容量，分别以A·h·kg 一1和Ah·L —1表示。
化学电源两极上的活性物质不能全部用来供电，因为阴极、阳极活性物质之间或活性物质与溶剂或电解质间会发生化学反应，导致电池的自放电。
18．化学电源的工作电势为何一定小于它的电动势？在什么情况下化学电源的开路电压等于它的电动势？
解答：电池的电动势(electromotive force ，E)又称理论电压，是指没有电流流过外电路时电池正负两极之间的电极电势差，其大小是由电池反应的Gibbs 自由能变化来决定的。由于Gibbs 自由能的减小等于化学反应的最大有用功，故电池的电动势也就是放电的极限电压。
电池的开路电压(open circuit voltage,OCV)是在无负荷情况下的电池电压、只有可逆电池的开路电压才等于电池电动势，而—般电池往往都是不可逆电池，所以—般电池开路电压总小于电池的电动势。
19．什么叫电池能量和比能量？什么叫电池功率与比功率？
电池的能量是指在一定放电条件下，电池所能作出的电功，它等于放电容量和电池平均工作电压的乘积，常用单位为瓦·时(W·h)。电池的比能量(或能量密度)是指单位质量或单位体积的电池所输出的能量，分别以W·h·kg -1和W·h·L -1表示。电池的功率(power)是指在一定放电条件下，电池在单位时间内所输出的能量，其单位为瓦(W)或千瓦(kW)。电池的比功率(或功率密度)是指单位质量或单位体积的电池所输出的功率．分别以W·kg -1和W·L -1表示。
20.电池寿命的涵义有那些？引发电池自放电的原因主要有那些？
解：电池的寿命（life ）包含有三种涵义。使用寿命是指在一定条件下，电池工作到不能使用的工作时间。循环寿命是指在二次电池报废之前，在一定充放电条件下，电池经历充放电循环的次数。对于—次电池、燃料电池则不存在循环寿命。贮存寿命是指电池性能或电池容量降低到额定指标以下时的贮存时间，影响电池贮存寿命的主要原因是电池自放电。
引发电池自放电的原因主要有以下几点：(1)不期望的副反应的发生，如在铅酸电池的正极上发生了以下反应：
2244222
1O O H PbSO SO H PbO ++→+ (2)电池内部变化而导致的接触问题，(3)活性物质的再结晶，(4)电池的负极大多使用的是活泼金属，可能发生阳极溶解，(5)无外接负载时电池在电解质桥上的放电等。
21．什么是一次电池？什么是二次电池？燃料电池和它们有什么不同？
解：一次电池不能用简单方法再生，不能充电，用后废弃。二次电池使用后，可以用反向电流充电，使活性物再生，恢复到放电前状态，因此，它可反复使用。燃料电池是将一种燃料的化学能直接转变为电能的装置，因燃料可连续不断地供给电极而连续转变为电能，所以它又称为连续电池。
22试叙述影响电镀层质量的因素。
解：影响电镀层质量的主要因素有镀液的性能、电镀工艺条件、阳极。
（1）镀液的性能可以影响镀层的质量，而镀液配制千差万别，但一般都是由主盐、导电盐(又称为支持电解质)、络合剂和一些添加剂等组成。
主盐对镀层的影响体现在：主盐浓度高，镀层较租糙，但允许的电流密度大；主盐浓度低，允许通过的电流密度小，影响沉积速度。
导电盐(支持电解质)的作用是增加电镀液的导电能力，调节溶液的pH 值，这样不仅可降低槽压、提高镀液的分散能力，更重要的是某些导电盐的添加有功于改善镀液的物理化学性能和阳极性能。
而加入络合剂的复盐电解液使金属离子的阴极还原极化得到了提高，有利于得到细致、紧密、质量好的镀层，但成本较高。添加剂对镀层的影响体现在添加剂能吸附于电极表面，可改变电极-溶液界面双电层的结构，达到提高
阴极还原过程超电势、改变Tafel曲线斜率等目的。同时，添加剂的存在对电沉积层的性能影响极大，通常使镀层的硬度增加，而内应力和脆性则可能是提高，也可能是降低，而且即使是同一种表面活性剂，随其浓度的不同，其影响情况也不一样。
此外，溶剂对镀层质量也应有一定影响。电镀液溶剂必须具有下列性质：(1)电解质在其中是可溶的；(2)具有较高的介电常数，使溶解的电解质完全或大部分电离成离子。
（2）电镀工艺条件的影响：电流密度对镀层的影响主要体现在：电流密度大，镀同样厚度的镀层所需时间短，可提高生产效率，同时，电流密度大，形成的晶核数增加，镀层结晶细而紧密，从而增加镀层的硬度、内应力和脆性，但电流密度太大会出现枝状晶体和针孔等。对于电镀过程，电流密度存在一个最适宜范围。
电解液温度对镀层的影响体现在：提高镀液温度有利于生成较大的晶粒，因而镀层的硬度、内应力和脆性以及抗拉强度降低。同时温度提高，能提高阴极和阳极电流效率，消除阳极钝化，增加盐的溶解度和溶液导电能力，降低浓差极化和电化学极化，但温度太高，结晶生长的速度超过了形成结晶活性的生长点，因而导致形成粗晶和孔隙较多的镀层。
电解液的搅拌有利于减少浓差极化，利于得到致密的镀层，减少氢脆。同时，电解液的pH值、冲击电流和换向电流等的使用对镀层质量亦有一定影响。
（3）阳极电镀时阳极对镀层质量亦有影响。阳极氧化一般经历活化区(即金属溶解区)、钝化区(表面生成钝化膜)和过钝化区(表面产生高价金属离子或析出氧气)三个步骤，电镀中阳极的选择应是与阴极沉积物种相同，镀液中的电解质应选择不使阳极发生钝化的物质，电镀过程中可调节电流密度保持阳极在活化区域。如果某些阳极(如Cr)能发生剧烈钝化，则可用惰性阳极。
23．试叙述电镀过程中添加剂的作用原理。
解：电镀生产中利用具有表面活性的添加利来控制和调节金属电沉积过程，以达到改善镀液的分散能力，获得结晶细致、紧密的镀层；改善微观电流分布，以得到平整和光亮的镀层表面；以及对镀层物理性能的影响等。电镀添加剂主要有整平剂及光亮剂等。
整平剂作用机理可以表述为：(1)在整个基底表面上，金属电沉积过程是受电化学活化控制(即电子传递步骤是速度控制步骤)的；(2)整平剂能在基底电极表面发生吸附，并对电沉积过程起阻化作用；(3)在整平过程中，吸附在表面上的整平剂分子是不断消耗的，即整平剂在表面的覆盖度不是处于平衡状态，整平剂在基底上的吸附过程受其本身从本体溶液向电极表面扩散步骤控制。这样整平作用可以借助于微观表面上整平剂供应的局部差异来说明。由于微观表面上微峰和微谷的存在，整平剂在电沉积过程中向“微峰”扩散的流量要大于向“微谷”扩散的流量，所以“微峰”处获得的整平剂的量要较“微谷”处的多，同时由于还原反应不能发生在整平剂分子所覆盖的位置上，于是，“微峰”处受到的阻化作用要较“微谷”处的大，使得金属在电极表面“微峰”处电沉积的速度要小于“微谷”处的速度，最终导致表面的“微峰”和“微谷”达到平整。
光亮剂作用机理可以表述为：一种看法认为光亮作用是一个非常有效的整平作用，可以用前面提到的扩散控制阻化机理来说明增光作用；另一种解释是光亮剂具有使不同晶面的生长速度趋于一致的能力。第一种机理假设光亮剂在镀件表面上形成了几乎完整的吸附单层，吸附层上存在连续形成与消失的微孔，而金属只在微孔处进行沉积。由于这些微孔是无序分布的，故金属沉积是完全均匀的，不会导致小晶面的形成。与此同时，借助几何平整作用，原先存在的小晶面逐渐被消除，最终得到光亮的镀层。第二种机理假设光亮剂分子能优先吸附在金属电结晶生长较快的晶面上．可能对电沉积起阻化作用，因而导致镀件表面不同位置的生长速度趋于一致，加上几何平移作用，终于得到光亮的镀层。
24．试叙述电镀生产的主要工艺对镀层质量的影响。
解：电镀生产工艺流程一般包括镀前处理、电镀和镀后处理三大步。
镀前处理：是获得良好镀层的前提。镀前处理一般包括机械加工、酸洗、除油等步骤。机械加工是指用机械的方法，除去镀件表面的毛刺、氧化物层和其他机械杂质，使镀件表面光洁平整，这样可使镀层与整体结合良好，防止毛刺的发生。有时对于复合镀层，每镀一种金属均须先进行该处理。除机械加工抛光外，还可用电解抛光使镀件表面光洁平整。电解抛光是将金属镀件放入腐蚀强度中等、浓度较高的电解液中在较高温度下以较大的电流密度使金属在阳极溶解，这样可除去镀件缺陷，得到一个洁净平整的表面，且镀层与基体有较好的结合力，减少麻坑和空隙，使镀层耐蚀性提尚，但电解抛光不能代替机械抛光。
酸洗的目的是为了除去镀件表面氧化层或其他腐蚀物。除油的目的是消除基体表面上的油脂。
需要说明的是在镀前处理的各步骤中，由一道工序转入另一道工序均需经过水洗步骤。
电镀：镀件经镀前处理，即可进入电镀工序。在进行电镀时还必须注意电镀液的配方，电流密度的选择以及温度、pH等的调节。需要说明的是，单盐电解液适用于形状简单、外观要求又不高的镀层，络盐电解液分散能力高，电镀时电流密度和效率低，主要适用于表面形状较复杂的镀层。
镀后处理：镀件经电镀后表面常吸附着镀液，若不经处理可能腐蚀镀层。水洗和烘干是最简单的镀后处理。视镀层使用的目的，镀层可能还需要进行一些特殊的镀后处理。如镀Zn，Cd的钝化处理和镀Ag后的防变色处理等。25．试说明阳极和阴极电泳涂装的主要原理和涂泳涂装的优点。
解：阳极电泳涂装(anodic electrophoretic coating，简称AEC)是以被镀金属基底作为阳极，带电的阴离子树脂在电场作用下进行定向移动，从顺在金属表面实现电沉积的方法。阳极电泳涂装的阴离子树脂主要为丙烯酸系列。对于阳极电泳过程，阳极反府可能伴随合氢气的析出和金属的氧化，电泳过程表示为：
阴极电泳涂装(cathodic electrophoretic coating ，简称CEC)是以水溶性阳离子树脂为成膜基料，以工件作为阴极，
从而在金属表向实现电沉积的一种电镀方法。阴极电泳涂装的阳离子树脂电泳漆主要为环氧树脂系列和异氰酸脂的混合物。对于阴极电泳过程：
电泳涂装(electrophoretic coating ，简称EC)技术与金属电镀不同的是，电泳漆溶液中待镀的阴、阳离子是有机树脂，
而不是金属离子。电泳涂装以水为溶剂，价廉易得；有机溶剂含量少，减少了环境污染和火灾；得到的漆膜质量好且厚度易控制．没有厚边、流挂等弊病，同时涂料利用率高，易于自动化生产，正是由于这些优点，电泳涂装已广泛应用于汽车、自行车、电风扇等金属表面的精饰。
26．298K 时，欲回收电镀液中的银，废液中AgNO 3浓度为10-61-?L mol ，还含有少量的Cu 2+存在，若以石墨为阴极，银用阴极电解法回收，要求回收99％的银．计其中令活度系数1γ＝1。试计算：(1) Cu 2+的浓度应低于多少？(2)阴极电位应控制在什么范围内？(3)什么情况下Cu 与Ag 同时析出? 解：(1)设银与铜在石墨电极析出的超电位为零，要求回收99％的银,也就是要使溶液中的AgNO 3浓度下降到为
10-81-?L mol ，于是8/1ln ln 10
Ag Ag Ag a RT zF a θ
?+-?-?+Ag 8.314298.15＝0.7994-196500＝0.3271V 22Ag /ln ln 0.3271Cu Cu Cu Cu RT RT a c V zF zF
θ???++++=2+，析出Cu,析出＝＝＝0.3400 2Cu c +≤0.36541-?L mol (2) 废液中AgNO 3浓度为10-61-?L mol ，开始析出的电位为
6/1ln ln 10
Ag Ag Ag a RT zF a θ?+-?-?+Ag 8.314
298.15＝0.7994-196500＝0.4451V 所以，阴极的电位应控制在0.3271V-0.4451V 范围内。
(3)只有在Ag ??，析出Cu,析出＝情况下Cu 与Ag 同时析出，为使两者析出电位相等，可以通过提高
Cu 2+离子浓度或加入络合剂。
27.简单金属离子的还原通常包含那几个步骤？
解：一般认为简单金属离子的还原过程包括以下步骤：
(1)水化金属离子由本体溶液向电极表面的液相传质；
(2)电极表面溶液层中金属离子水化数降低、水化层发生重排，使离子进一步靠近电极表面，过程表示为：
M 2+·mH 2O – nH 2O Ｍ２+·(ｍ-ｎ)H 2Ｏ （4.1)
(3)部分失水的离子直接吸附于电极表面的活化部位，并借助于电极实现电荷转移，形成吸附于电极表面的水化原子，过程表示为：
同时，由于吸附于电极表面金属原子的形成，电极表面水化离子浓度降低，导致了水化金属离子由本体溶液向电极
表面传递的液加传质过程。
(4)吸附于电极表面的水化原于失去剩余水化层，成为金属原子进入晶格。过程可表示为：
Ｍ２+·(ｍ-ｎ)H 2Ｏ(ad) - (ｍ-ｎ)H 2Ｏ M 晶格 (4.4)
28. 对于金属络离子的阴极还原，传统的观点（认为）是如何解释的？现在的观点有那些？
解答：对于金属络离子的阴极还原过程，过去认为是络离子总先解离成简单离子，然后简单离子再在阴极上还原。但是，简单计算表明，在络合体系中络离子的不稳定常数pK 不稳很小，存在的简单金属离子的浓度极低，在此情况下使简单金属离子在阴极上放电所需施加的电势要很负，使得这种还原几乎是不可能的。
现在依据络合物的知识和一些实验的结果，对于络离子的阴极还原，一般认为有以下几种观点：
(1)络离子可以在电极上直接放电，且在多数情况下放电的络离子的配位数都比溶液中的主要存在形式要低。其原因可能是：具有较高配位数的络离子比较稳定，放电时需要较高活化能，而且它常带较多负电荷，受到阴极电场的排斥力较大，不利于直接放电。同时，在同一络合体系中，放电的络离子可能随配体浓度的变化而改变。 例如：在氰化物镀铜液（CuCN 十NaCN ）中，存在着下面三个络合平衡：
Cu +十2CN -=[Cu （CN ）2]-
Cu +十3CN -=[Cu （CN ）3]2-
Cu +十4CN -=[Cu （CN ）4]3-
在阴极上放电的络离子品种以在镀液中含最较高的，且配位数适中的[Cu （CN ）3]2-为主：
[Cu （CN ）3]2- + e - → Cu + 3CN -
(2)有的络合体系，其放电物种的配体与主要络合配体不同。
(3) pK 不稳的数值与超电势无直接联系，—般K 不稳较小的络离子还原时较大的阴极极化。
29.金属（或合金）共沉积原理是什么？如何依据共沉积的基本条件实现金属共沉积？
答：要使两种金属实现在阴极上共沉积，就必须使它们有相近的析出电势，即
从公式(4.10)可以看出，依据金属共沉积的基本条件，只要选择适当的金属离子浓度、电极材料(决定着超电势
的大小)和标准电极电势就可使两种离子同时析出。
(1)当两种离子的θ?i 相差较小时，可采用调节离子浓度的方法实现共沉积。如θ?
Sn Sn /2+＝-0.136V ，θ?Pb Pb /2+＝-0.126 V ，两者仅相差10mV ，且i η都不大，故可用此法实现Sn 和Pb 的共沉积。
(2)若两种离子的θ?i 相差不大(＜0.2V)，且两者极化曲线(E-i 或i η-i 关系曲线)斜率又不同的情况下，则调节电流密度使其增大到某一数值，此时，两种离子的析出电势相同，也可以实现共沉积。
(3)当两种离子的θ?i 相差很大，可通过加入络合剂以改变平衡电极电势，实现共沉积。如θ?
Zn Zn /2+＝-0.763V ，θ?Cu Cu /2+＝0.337V ，θ??＝1.1 V ，加入络合离子-CN 后，两个标准电极电势分别变为-0.763V 和-1.108V ，两者相差减小；当i c ＝0.05A·cm -2时ηCu c ＝0.685V ，ηZn,C ＝0.316V ，此时析,Cu ?＝-1.448V ，析,Zn ?＝-1.424V 两者相差24mV ，即可实现共沉积。
(4)添加利的加入可能引起某种离子阴极还原时极化超电势较大，而对另一种离子的还原则无影响，这时亦可实现金属的共沉积。
30.金属电结晶过程一般包括那几个步骤？
答：金属电沉积过程是一个相当复杂的过程。金属离子在电极上放电还原为吸附原子后，需经历由单吸附原子结合为晶体的另一过程方可形成金属电沉积层，这种在电场作用下进行的结晶过程称为电结晶。金属离子还原继而形成结晶层的电结晶过程一般包括了以下步骤：(1)溶液中的离子向电极表面的扩散；(2)电子迁移反应；(3)部分或完全失去溶剂化外壳，导致形成吸附原子；(4)光滑表面或异相其体上吸附原于经表面扩散，到缺陷或位锗等有利位置；(5)电还原得到的其他金属原子在这些位置聚集，形成新相的核，即核化；(6)还原的金属原子结合到晶格中生长，即核化生长；(7)沉积物的结晶及形念特征的发展。
31.金属电沉积过程的添加剂选择应考虑那些原则？
答：添加剂的选择在大部分情况下是经验性的，一般说来选择必须考虑以下原则：(1)在金属电沉积的电势范围内，添加剂能在镀件表面上发生吸附；(2)添加剂在镀件表面的吸附对金属电沉积过程有适当的阻化作用；(3)毒性小，不易挥发，在镀液中不发生化学变化，其可能的分解产物对金属沉积过程不产生有害的影响；(4)不过分降低氢在阴极析出的超电势；(5)为了尽可能避免埋入镀层，其在镀件表面的脱附速度应比新晶核生长速度要快；(6)添加剂的加入还不能对阳极过程造成不利的影响等。
32试比较氯碱工业中三种不同电解槽的优缺点。
解：1）采用形稳阳极(DSA)的隔膜糟电解法的优点是：形稳阳极(DSA)是不受腐蚀，尺寸稳定，寿命长，氯超电势很低，而氧超电势却高，因而所得C12很纯，而且槽电压也较低，降低电能消耗达10％，提高设备生产能力达50％。 不足主要表现在：(1)所得碱液稀，约10％左右，需浓缩至50％才就出售；(2)碱液含杂质Cl -，经浓缩后约至1％左右；(3)电解槽电阻高，电流密度低，约0.2A·cm -2；(4)石棉隔膜寿命短，常只有几个月至一年左右，因此常需更换。
2）汞槽法的主要优点是所得碱液的浓度高，接近50％，可直接作为商品出售，而且纯度高，几乎不含Cl -。其
直流电能消耗虽高，但它不需要蒸发浓缩碱液的后处理操作，故每吨碱的总能耗仍和其他二法相仿，而且对盐水的净化要求不像隔膜槽那样高。从生产能力上看，汞槽的优越性是所用电流密度大，而且可大幅度地变化，可避开城市用电高峰，随时调整电流密度。
汞槽的主要缺点是有汞毒污染环境，必须严格控制排放污水中汞的含量，按时检查操作工人健康状况，加强劳动保护措施。汞的价格贵，投资大是它的另一缺点。
3）离子膜槽电解的优点是没有汞和石棉的公害；所得NaOH 不含C1-1，很纯，其浓度可达10％～40％，故蒸发浓缩的后处理费用要少得多；电流密度可比隔膜槽所使用的大一倍而仍保持3.1～3.8V 的槽电压，“总能耗”(包括电解用电、动力用电和蒸气消耗)相对较低，一般较隔膜法和汞法低25％以上，每生产一吨烧碱可省接近1000kW·h 电。常把多只电解池汇集组装成压滤机式的电解槽，单槽产率可达100吨NaOH/年，而槽体积比前两法的电解槽小得多，特别适用于小规模生产，产量可按市场需要调节。其缺点是离子膜的使用寿命及离子膜的性能还需要改进。例如，为了延长离子膜的使用寿命，要求把盐水个的钙、镁离子含量降低列10-6数量级。目前，离子膜的性能还在不断改进，从发展趋势看，离子脂槽最有生命力，预计再过若干年将全部取代其他的电解槽。
34. 某氯碱厂用水银槽电解食盐水，通过电解槽的电流为100 kA 。问理论上每天生产多少C12、H 2和NaOH ？设阳极的电流效率为97％，问实际上每天生产多少C12？(以每天24h 计)
解：（1）设电流效率为100％，氯气按下式反应式计算：)(222g Cl e Cl →--
每天电量Q=It=100000×24×60×60＝8640000000 C
每天生产的C12：N(氯气)＝Q/（2×96485）＝44773.80 mol
每天生产的NaOH ：N(NaHg m )= Q/（2×96485）=89547.60 mol= N(NaOH)
每天生产的H 2（气）：N （氢气）= N(NaHg m )/2=44773.80 mol
（2）设阳极的电流效率为97％，每天生产的C12：N(氯气)＝ηQ/（2×96485）＝0.97×44773.80 mol ＝43430.59 mol
35. 电化学方法对无机电化学合成有那些优点？无机物电合成有那两种合成方式？
解：无机电化学合成的优点:(1)许多用化学合成法不能生产的物质，往往可用电解合成法生产。它通过调节电位的方法，给在电极上发生反应的分子提供足够的能量，因而可以生产某些氧化性或还原性很强的物质。若采用非水溶剂或熔盐电解，则阳极电位可达+3V ，阴极电位可达-3V 。
(2)可在常温常压下进行。电合成主要通过调节电位去改变反应的活化能，据计算，超电势改变1V ，可使反应活化能降低40kJ·mol -1左右，从而使反应速率增加约107倍。如果通过升温的办法达此目的，则必须把温度从室温升高300K 以上。因此，一般的电化学工业过程均可在常温常压下进行。
(3)易控制反应的方向。通过控制电势，选择适当的电极等方法，易实现电解反应的控制，避免副反应，得到所希望的产品。
(4)环境污染少，产品纯净。电合成中一般用不外加化学氧化剂或还原剂，杂质少，产品纯。且化学上业易实现自动、连续、密闭生产，对环境造成的污染少。
无机物在电合成中可以有两种方式生成。其一是通过发生在电极表面的电化学反应直接生成产物。例如，通过阳极氧化制取氯、氟、氧、二氧化锰、过硫酸盐、高氯酸盐、高锰酸钾等；通过阴极还原制取氢、提取金属、回收污水中的金属离子。其二是首先在电极表面发生电化学反应，然后通过次级反应，包括溶解、离解、均相化学反应形成欲制取的产物，如氯酸盐、次氯酸盐等。
36.电流效率、电能消耗、电能效率如何定义和计算的？
解：（1）电流效率ηI 是制取一定量物质所必需的理论消耗电量Q 与实际消耗点电量Q r 之比值：%100)/(?=r I Q Q η
（2）电能消耗
理论能耗为理论分解电压量e E 和理论电量Q 的乘积，即：zF M m E W e )/(?=
实际能耗W r 为实际槽电压V 与实际消耗电量Q r 的乘积，即：r r Q V W ?=
（3）电能效率是制取一定量物质所必需的理论消耗电能W 与实际消耗电能r W 之比值,即
ηE ＝(W ／W r )×100％＝(E e Q/VQ r ) ×100％
37．局部腐蚀只是局部问题，为什么说比均匀腐蚀更为严重?试举例说明孔蚀，晶间腐蚀，应力腐蚀破裂和冲蚀。
解：这种金属/溶液界面的不均一性是产生局部腐蚀的原因。局部腐蚀的危害比均匀腐蚀要严重得多，因为金属腐蚀的阳极反应和共扼阴极反应，由于金属溶/液界面的不均一而产生了空间分离，阳极反应往往在极小的局部范围内发生，此时总的阳极溶解速率虽然仍旧等于总的共扼阴极反应速率，但是阴极电流密度(单位面积内的反应速率)却大大增加了，即局部的腐蚀强度大大加剧了。例如一根均匀腐蚀的铁管可以连续使用很长时间而无大碍，但如局部腐穿就只能报废。
①孔蚀是在金属材料表面上形成直径小于1mm （并向板厚方向发展的）小孔的局部腐蚀。例如，金属槽内介质发生泄漏，大多是孔蚀造成的，而且它的发展速度也是很快的，大多为每年数毫米。
②晶间腐蚀是由晶界的杂质或晶界区某一合金元素增多或减少引起的，沿着金属材料的晶界产生的选择性腐蚀，尽管晶粒几乎不发生腐蚀，但仍然导致材料破坏。例如，不锈钢贫铬区产生的晶间腐蚀，是由Cr 23C 6等碳化物在晶界析出，使晶界近旁的铬含量降到百分之几以下，故这部分耐蚀性降低。③应力腐蚀破裂是指应力和一种在特定腐蚀介质共同存在而引起的破裂。破裂有沿晶(晶界破裂)和穿晶(晶粒破裂)两种。它们对于受应力的器械危害最大，如高压锅炉、飞机上侧面薄壁、钢索、机器的轴等，如果发生这类腐蚀就可能突然崩裂而酿成事故。
④冲蚀是在冲击的机械作用下，材料表面发生磨损的同时又加入腐蚀作用，两者相互促进，产生严重的侵蚀。气相流体中的液滴、液相流体小的固体粉木、液体中旋涡产生的空穴、弯管等部位发生的涡流等，都能破坏表面膜，加速腐蚀。暴露在运动流体中的所有类型的设备都会遭到冲蚀。如管道系统的弯头、阀门、泵等。
38.什么叫局部电池和局部电流，它们与局部腐蚀关系如何？试列表对均匀腐蚀和局部腐蚀的特点加以说明。
解：当金属表面含有一些杂质时，由于金属的电势和杂质的电势不尽相同，可构成以金属和杂质为电极的许多微小的短路电池，称为微电池(或局部电池)，从而引起腐蚀产生局部电流。对于局部电池或局部腐蚀而言，由于金属溶/液界面的不均一而产生了空间分离，阳极反应往往在极小的局部范围内发生，此时总的阳极溶解速率虽然仍旧等于总的共扼阴极反应速率，但是阴极电流密度(单位面积内的反应速率)却大大增加了，即局部的腐蚀强度大大加剧了。例如一根均匀腐蚀的铁管可以连续使用很长时间而无大碍，但如局部腐穿就只能报废。而均匀腐蚀都是阳极和阴极
反应是在金属表面相同的位置发生的，这样引起的金属腐蚀是均匀的，称为均匀腐蚀或全面腐蚀。例如一块锌或钢浸在稀硫酸中，通常在全部表面上以均匀速度溶解。
39.试根据金属腐蚀的电化学机理，说明可能的防腐方法。说明阴极保护和阳极保护的异同。
解：金属和合金在腐蚀介质中的活化-钝化极化曲线可以指明外加电流的阴、阳极保护法。如图8.5.2所示。此图展示出两个可以成功保护阴、阳极的两个电位区间。其一在钝化区，称之为阳极保护法；其二在活化区，称之为阴极保护法。
图8.5.2
如果把浸在介质中的金属构件和另一辅助电极组成电池，用恒电位仪把金属构件的电势控制在图8.5.2的I-E段内，则可以把金属在介质中的腐蚀降低到最小的限度。这种用阳极极化使金属道道保护的方法较外加电流阳极保护法。对于外加电流的阳极保护，如图8.5.3所示。
图8.5.4 装硫酸的钢贮槽的阳极保护
对于外加电流的阴极保护，如图8.5.5所示。外部的直流电源的负极同被保护的地下贮存槽相连接，电源的正极连接在惰性阳极（作为对电极，又叫辅助电极）上。要使金属获得理想的保护，关键在选择好保护电位和保护电流。
图8.5.5 地下槽用外加电流阴极保护
牺牲阳极法的原理和阴极保护是一样的，它是利用阳极与被保护的金属之间的电位差所产生电流来达到保护的目的。辅助金属的溶解将导致平衡电位移向更负的电位值，当金属具有几乎相同的电位（两者之间有一个IR降）时，辅助金属充作阳极，而被保护的金属表面成为阴极。显然是金属损失的总速度将增大，但正是辅助金属充作阳极不断溶解，而被保护的金属损失速度将减小。这种通过大量的腐蚀局限于辅助金属阳极，从而保护了金属设备与工件的方法称之为牺牲阳极法。如果在电解液中的被保护的金属上用导线连接一块易于氧化的辅助金属，则可减轻被保护的金属的腐蚀。
图8.5.6牺牲阳极保护水中钢桩(a)与地下管道(b)
40．什么叫缓蚀剂?其防蚀机理如何?试说明之。
解：某些腐蚀金属系统毋须外加电流，只要添加一些能促使钝化、形成钝化膜或形成吸附层的物质，就能降低腐蚀速度。这些物质称为缓蚀剂。
阳极型缓蚀剂:这类缓蚀剂往往促使腐蚀电位正移（如图8.5.6a中εc→εc＇），并使金属表面形成沉淀膜，也可以催化加速钝化膜的形成。对于前者常称为非氧化型缓蚀剂，如NaOH、NaCO3、Na3PO4、C6H5COONa等；而后者叫氧化型缓蚀剂，如铬酸盐、重铬酸盐、硝酸钠、亚硝酸盐等。对于非氧化型的缓蚀剂，通常只有在溶解氧存在时才能起抑制腐蚀的作用。阳极型缓蚀剂在实际中得到广泛应用。如用量不足，不能充分使阳极表面形成完整的覆盖膜时，由于暴露在介质中的阳极面积远小于阴极面积，形成了小阳极大阴极的腐蚀电池，反而会加剧金属的局部腐蚀。因此这类缓蚀剂又有“危险缓蚀剂”之称。
阴极型缓蚀剂:其作用主要在于控制阴极过程的进行，增大阴极极化，使电位负移，它并不改变阳极的面积，因此，即使添加缓蚀剂的浓度不够，也不会发生局部腐蚀的危险性，因而有“安全缓蚀剂”之称。例如：在中性溶液中应用的缓蚀剂有锌盐、Ca （HCO 3）2等。它们能与阴极附近所形成的OH —离子结合生成难溶性氢氧化物或碳酸盐沉淀膜，复盖在阴极表面上。
混合型缓蚀剂：它们的作用主要是同时抑制了阴极过程和阳板过程。这种缓蚀剂主要是有机化合物，如胺类、有机胺的亚硝酸盐，硫醚、硫醇，环状含硫化合物，硫脲及其衍生物等等，对于这类缓蚀剂的缓蚀作用机理，现在
认为主要是由于它被吸附在金属阴极表面上而增加了氢超电位、妨碍了H 十放电过程的进行，从而使得金属溶解速度减慢；也有的吸附在阳极表面，使阳极过程受到抑制。这类缓蚀剂通常用在酸性介质中。
41.试叙述化学传感器分类
答：（1）气体传感器 包括：半导体气体传感器、固体电解质气体传感器、接触燃烧型气体传感器、电解型气体传感器（2）生物传感器 包括：微生物传感器、酶传感器、免疫传感器
依据其原理可分为：（1）电化学式：电位型传感器、电流型传感器、电导型传感器；（2）光学式（3）热学式（4）质量式
42.控制电位电解型气体传感器的结构与工作原理？
答：它们具有一些共同特性：①都有供气体进入的气室或薄膜 ；②一般有三个电极；③有离子导电性的电解质溶液。
（1）被测气体进入传感器气室：这个过程可以通过气体的自由扩散完成，也可以通过机械泵入。气体可以直接进入传感器，也可以通过一个过滤器。
（2）反应物从气室到达工作电极前面的多孔膜，并向电极电解液界面扩散：其工作电极一般不直接暴露在外面，待测气体必须通过多孔膜向工作电极扩散，该扩散过程可以用Fick 扩散定律来表达。
（3）电活性物质在电解液中的溶解：物质穿过气液界面的速度和气体在电解液中的溶解速度在很大程度上改变了传感器响应灵敏度和响应时间。
（4）电活性物质在电极表面吸附：待测气体扩散到催化剂电极表面，并发生氧化或还原，而氧化或还原反应速率的大小与气体在电极表面吸附密切相关。不同气体在电极表面的吸附性能各不相同。
（5）扩散控制下的电化学反应：电化学反应可以用下式：Ox+ze=Red 。假设初始条件为Cox(0,t)=0(当t ﹥0时)，应用Fick 定律，可以得到在扩散控制下的电流i 和溶液中被测物质的浓度成正比关系
（6）产物的脱附：如果产物解吸速度慢，电极可能会被反应产物污染，电流信号会随时间逐步下降，这就会造成电极的中毒。
（7）产物离开电极表面的扩散：这个过程可以净化电极，使电极表面保持在最初清洁的状态。
（8）产物的排除：净化传感器内部空间。如果产物不是气体或极易溶与电解液，它们会留在电解液中，这样，传感器内部成分的改变将会改变传感器的信号响应。
42请描述电化学传感器的性能指标及其影响因素
答：考察一个传感器的性能好坏主要是看它产生的响应信号所显示的各种参数指标，如灵敏度、准确性、选择性、测量范围、响应时间、温度系数、底电流和噪声、使用寿命以及对工作环境的要求等。对于低浓度气体的检测，灵敏度、选择性、底电流和噪声等是一些比较重要的指标。 ①灵敏度 电化学传感器的灵敏度受以下多种因素的影响：⑴待测物在检测系统中的传质速度；⑵电极材料的电化学活性（包括电极材料、电极的物理形状和工作时的电极电势）；⑶反应过程中每摩尔物质传递的电流；⑷待测物在电解液中溶解性和流动性；⑸传感器的几个形状和样品进入的方法；⑹工作电极产生的噪声信号大小。
② 选择性 影响因素：⑴工作时的电极电势；⑵电催化剂；⑶选择合适的电解液和操作方法，外加一个过滤器或有选择性透过的膜也有助于提高传感器的选择性。
③ 响应时间 影响因素：⑴工作电极和参比电极的电阻，即溶液电阻；⑵气室的体积和电极反应速率常数；⑶膜的厚度（气体扩散路径）
④ 底电流和噪声 产生的原因：⑴电解液或电极上的杂质，如微量的溶解氧或金属；⑵电极的腐蚀，即在样机电势范围内，贵金属电极催化剂表面缓慢生成氧化层；⑶ 反应物或对电极上的反应产物的扩散；⑷温度的变化 43试推导下列各电极反应的类型及电极反应的过程。
(1)++→+242Ce e Ce 解：属于简单离子电迁移反应，指电极/溶液界面的溶液一侧的氧化态物种4Ce
+借助于电极得到电子，生成还原态的物种2Ce
+而溶解于溶液中，而电极在经历氧化-还原后其物理化学性质和表面状态等并
未发生变化， (2) -→++OH e O H O 44222 解：多孔气体扩散电极中的气体还原反应。气相中的气体2O 溶解于溶液后，再扩散到电极表面，然后借助于气体扩散电极得到电子，气体扩散电极的使用提高了电极过程的电流效率。
(3) Ni e Ni →++22 解：金属沉积反应。溶液中的金属离子2Ni +
从电极上得到电子还原为金属Ni ，附着于电极表面，此时电极表面状态与沉积前相比发生了变化。
(4) -+→++OH s MnOOH O H e s MnO )()(22 解：表面膜的转移反应。覆盖于电极表面的物种(电极一侧)经过氧化-还原形成另一种附着于电极表面的物种，它们可能是氧化物、氢氧化物、硫酸盐等。
(5)2)(22OH Zn e OH Zn →-+-；--→+242])([2)(OH Zn OH OH Zn 解：腐蚀反应：亦即金属的溶解反应，电极的重量不断减轻。即金属锌在碱性介质中发生溶解形成二羟基合二价锌络合物，所形成的二羟基合二价锌络合物又和羟基进一步形成四羟基合二价锌络合物。
地震勘探原理复习题答案
绪论 一、名词解释 1.地球物理方法(ExplorationMethods):利用各种仪器在地表观测地壳上的各种物理现象，从而推断、了 解地下的地质构造特点，寻找可能的储油构造。它是一种间接找油的方法。特点：精度和成本均高于 地质法，但低于钻探方法。 2、地震勘探：就是利用人工方法激发的地震波(弹性波)，研究地震波在地层中传播的规律，以查明地下的地质构造，从而来确定矿藏（包括油气、矿石、水、地热资源等）等的位置，以及获得工程地质信息。 二、简答题 1、了解地下资源信息有那些主要手段。 （1）、地质法（2）、地球物理方法（3）、钻探法（4）、综合方法：地质、物探(物化探)、钻探 结合起来，进行综合勘探。其中，地质法贯穿始终，物探是关键，钻探是归宿。 2有几种主要地球物理勘探方法，它们的基本原理。 地球物理勘探方法是以岩矿石(或地层)与其围岩的物理性质差异为物质基础，用专门的仪器设备 观测和研究天然存在或人工形成的物理场的变化规律，进而达到查明地质构造寻找矿产资源和解决工 程地质、水文地质以及环境监测等问题为目的勘探，叫地球物理勘探，简称物探。相应的各种勘探方法，叫地球物理勘探方法，简称为物探方法，有地震勘探、重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地球物 理测井。 （1）重力勘探：利用岩石、矿物(地层)之间的密度差异，引起重力场变化，产生重力异常，用重 力仪测量其异常值，根据异常变化情况反演地下地质构造情况。 （2）磁法勘探：利用岩石、矿物(地层)之间的磁性差异，引起磁场变化，产生磁力异常，用磁力 仪测量其异常值，根据异常变化情况反演地下地质构造情况。 （3）电法勘探：利用岩石、矿物(地层)之间的电性差异，引起电(磁)场变化，产生电性异常，用 电法(磁)仪测量其异常，根据异常变化情况反演地下地质构造情况。 （4）地震勘探：利用岩石、矿物(地层)之间的弹性差异，引起弹性波场变化，产生弹性异常(速 度不同)，用地震仪测量其异常值(时间变化)，根据异常变化情况反演地下地质构造情况。 （5）地球物理测井：电测井；电磁测井；放射性测井；声波测井；地温测井；密度测井。 3、地震勘探的主要工作环节。 （1）野外数据采集（2）室内资料处理（3）地震资料解释
弹塑性力学试卷
二、填空题：（每空2分，共8分） 1、在表征确定一点应力状态时，只需该点应力状态的-------个独立的应力分量，它们分别是-------。（参照oxyz直角坐标系）。 2、在弹塑性力学应力理论中，联系应力分量与体力分量间关系的表达式叫---------方程，它的缩写式为-------。 三、选择题（每小题有四个答案，请选择一个正确的结果。每小题4分，共16分。） 1、试根据由脆性材料制成的封闭圆柱形薄壁容器，受均匀内压作用，当压力过大时，容器出现破裂。裂纹展布的方向是：_________。 A、沿圆柱纵向（轴向） B、沿圆柱横向（环向） C、与纵向呈45°角 D、与纵向呈30°角 2、金属薄板受单轴向拉伸，板中有一穿透形小圆孔。该板危险点的最大拉应力是无孔板最大拉应力__________倍。 A、2 B、3 C、4 D、5 3、若物体中某一点之位移u、v、w均为零（u、v、w分别为物体内一点，沿x、y、z直角坐标系三轴线方向上的位移分量。）则在该点处的应变_________。 A、一定不为零 B、一定为零 C、可能为零 D、不能确定 4、以下________表示一个二阶张量。 A、B、C、D、 四、试根据下标记号法和求和约定展开下列各式：（共8分） 1、；（i ，j = 1，2，3 ）； 2、； 五、计算题（共计64分。） 1、试说明下列应变状态是否可能存在： ；（） 上式中c为已知常数，且。 2、已知一受力物体中某点的应力状态为：
式中a为已知常数，且a＞0，试将该应力张量分解为球应力张量与偏应力张量 之和。为平均应力。并说明这样分解的物理意义。 3、一很长的（沿z轴方向）直角六面体，上表面受均布压q作用，放置在绝对刚性和光滑 的基础上，如图所示。若选取＝ay2做应力函数。试求该物体的应力解、应变解和位移解。 （提示：①基础绝对刚性，则在x＝0处，u＝0 ；②由于受力和变形的对称性，在y＝0处，v＝0 。） 题五、3图 4、已知一半径为R＝50mm，厚度为t＝3mm的薄壁圆管，承受轴向拉伸和扭转的联合作 用。设管内各点处的应力状态均相同，且设在加载过程中始终保持，（采用柱坐 标系，r为径向，θ为环向，z为圆管轴向。）材料的屈服极限为＝400MPa。试求此圆管材料屈服时（采用Mises屈服条件）的轴向载荷P和轴矩M s。 （提示：Mises屈服条件：；） 填空题 6 平衡微分方程 选择ABBC
弹塑性力学简答题
弹塑性力学简答题 第一章 应力 1、 什么是偏应力状态？什么是静水压力状态？举例说明？ 静水压力状态时指微六面体的每个面只有正应力作用，偏应力状态是从应力状态中扣除静水压力后剩下的部分。 2、应力边界条件所描述的物理本质是什么？ 物体边界点的平衡条件。 3、对照应力张量ij δ与偏应力张量ij S ，试问：两者之间的关系？两者主方向之间的关系？ 相同。110220330 S S S σσσσσσ=+=+=+。 4、为什么定义物体内部应力状态的时候要采取在一点的领域取极限的方法？ 不规则，内部受力不一样。 5、解释应力空间中为什么应力状态不能位于加载面之外？ 保证位移单值连续。连续体的形变分量x ε、y ε、xy τ不是互相独立的，而是相关，否则导致位移不单值，不连续。 6、Pie 平面上的点所代表的应力状态有何特点？ 该平面上任意一点的所代表值的应力状态1+2+3=0，为偏应力状态，且该平面上任一法线所代表的应力状态其应力解不唯一。 固体力学解答必须满足的三个条件是什么？可否忽略其中一个？ 第二章 应变 1、从数学和物理的不同角度，阐述相容方程的意义。 从数学角度看，由于几何方程是6个，而待求的位移分量是3个，方程数目多于未知函数的数目，求解出的位移不单值。从物理角度看，物体各点可以想象成微小六面体，微单元体之间就会出现“裂缝”或者相互“嵌入”，即产生不连续。 2、两个材料不同、但几何形状、边界条件及体积力（且体积力为常数）等都完全相同的线弹性平面问题，它们的应力分布是否相同？为什么？ 相同。应力分布受到平衡方程、变形协调方程及力边界条件，未涉及本构方程，与材料性质无关。 3、应力状态是否可以位于加载面外？为什么？ 不可以。保证位移单值连续。连续体的形变分量x ε、y ε、xy τ不是互相独立的，而是相关，否则导致位移不单值，不连续。 4、给定单值连续的位移函数，通过几何方程可求出应变分量，问这些应变分量是否满足变形协调方程？为什么？ 满足。根据几何方程求出各应变分量，则变形协调方程自然满足，因为变形协调方程本身是从几何方程中推导出来的。 5、应变协调方程的物理意义是什么？ 对于单连通体，协调方程是保证由几何方程积分出单值连续的充分条件。多于多连通体，除满足协调方程方程外，还应补充保证切口处位移单值连续的附加条件。 6、已知物体内一组单值连续的位移，试问通过几何方程给出的应变一定满足变形协调方程吗？为什么？
2014年7月高等教育自学考试 00974《统计学原理》试题及答案
2014年7月高等教育自学考试 统计学原理试卷及答案 (课程代码 00974) 一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20分） 1.构成统计总体的每一个别事物，称为 C A ．调查对象 B ．调查单位 C ．总体单位 D ．填报单位 2.对事物进行度量，最精确的计量尺度是A A ．定比尺度 B ．定序尺度 C ．定类尺度 D ．定距尺度 3.《中华人民共和国统计法》对我国政府统计的调查方式做的概括中指出，调查方式的主体是C A ．统计报表 B ．重点调查 C ．经常性抽样调查 D ．周期性普查 4.是非标志的成数p 和q 的取值范围是D A ．大于零 B ．小于零 C ．大于1 D ．界于0和1之间 5.在经过排序的数列中位置居中的数值是A A ．中位数 B ．众数 C ．算术平均数 D ．平均差 6.确定中位数的近似公式是A A ．d f S f L m m ?-+ -∑1 2 B ．d L ??+??+ 2 11 C ．∑∑? f f x D ． ∑-)(x x 7.反映现象在一段时间内变化总量的是B A ．时点指标 B ．时期指标 C ．动态指标 D ．绝对指标 8.重置抽样与不重置抽样的抽样误差相比A A ．前者大 B ．后者大 C ．二者没有区别 D ．二者的区别需要其他条件来判断 9.如果总体内各单位差异较大，也就是总体方差较大，则抽取的样本单位数A A ．多一些 B ．少一些 C ．可多可少 D ．与总体各单位差异无关 10.进行抽样调查时，样本对总体的代表性受到一些可控因素的影响，下列属于可控因素的是D A ．样本数目 B ．样本可能数目 C ．总体单位数 D ．样本容量 11.在12个单位中抽取4个，如果进行不重置抽样，样本可能数目M 为B A ．4 12 B ． ! 8!4! 12 C ．12×4 D ．12 4 12.方差是各变量值对算术平均数的A A ．离差平方的平均数 B ．离差平均数的平方根 C ．离差平方平均数的平方根 D ．离差平均数平方的平方根
2014年初级《统计学和统计法基础》真题及答案
2014 年初级《统计学和统计法基础》真题及答案 一、单项选择题（以下每小题各有四项备选答案，其中只有一项是正确的。本题共40 分，每小题 1 分。） 1．某公司根据随机抽取的100 名员工年龄的调查数据，计算得出了公司全部员工的平均年龄，这种分析数据的方法属于（）。 A. 描述统计 B. 推断统计 C?类比统计 D.相关分析【参考答案】B 2. 根据产品质量将其分为1 级品、2级品和3级品，此数据是（）。 A. 实验数据 B. 分类数据 C?顺序数据 D.定量数据 【参考答案】C 3. 《中国统计年鉴》中我国历年的GDP数据是（）。 A. 次级数据 B. 原始数据 C?分类数据 D.顺序数据 【参考答案】A 4. 某化妆品公司为了解消费者对最新产品的认可度，在商场门口拦截女性消费者进行调查。这种抽样调查方式属于（）。 A. 简单随机抽样 B. 分层抽样
C?系统抽样
D.非概率抽样 【参考答案】D 5. 为了解小微企业融资难的情况，课题组选择浙江省义乌市的小微企业作为调查对象，于2013年12月底对义乌市10000家小微企业进行了调查。从调查时间和调查范围看，本次调查属于（）。 A. —次性全面调查 B. —次性非全面调查 C?经常性全面调查 D.经常性非全面调查 【参考答案】B 6. 描述GDP增长率和失业率之间关系的合适图形是（）。 A. 散点图 B. 折线图 C. 条形图 D. 直方图 【参考答案】A 7 .调查了某企业10名员工上半年的出勤情况：其中有3人缺勤0天，2人缺勤2天，4人缺勤3天，1人缺勤4天。则缺勤天数的（）。 A. 中位数为2 B. 中位数为2.5 C. 中位数为3 D. 众数为4 【参考答案】B 8 .某区1000名学生高考成绩的平均分数为560,方差为36分，其中1名考生的分数为620分，其在该区1000名学生考分中的相对位置得分是（）
应用弹塑性力学习题解答
应用弹塑性力学习题解答 目录 第二章习题答案 设某点应力张量的分量值已知，求作用在过此点平面上的应力矢量，并求该应力矢量的法向分量。 解该平面的法线方向的方向余弦为 而应力矢量的三个分量满足关系 而法向分量满足关系最后结果为 利用上题结果求应力分量为时，过平面处的应力矢量，及该矢量的法向分量及切向分量。 解求出后，可求出及，再利用关系
可求得。 最终的结果为 已知应力分量为，其特征方程为三次多项式，求。如设法作变换，把该方程变为形式，求以及与的关系。 解求主方向的应力特征方程为 式中：是三个应力不变量，并有公式 代入已知量得 为了使方程变为形式，可令代入，正好项被抵消，并可得关系 代入数据得，， 已知应力分量中，求三个主应力。 解在时容易求得三个应力不变量为， ，特征方程变为 求出三个根，如记，则三个主应力为 记 已知应力分量 ，是材料的屈服极限，求及主应力。 解先求平均应力，再求应力偏张量，， ，，，。由此求得 然后求得，，解出 然后按大小次序排列得到 ，，
已知应力分量中，求三个主应力，以及每个主应力所对应的方向余弦。 解特征方程为记，则其解为，，。对应于的方向余弦，，应满足下列关系 （a） （b） （c） 由（a）,(b)式，得，，代入（c）式，得 ，由此求得 对，，代入得 对，，代入得 对，，代入得 当时，证明成立。 解 由，移项之得 证得 第三章习题答案 取为弹性常数，，是用应变不变量表示应力不变量。
解：由，可得， 由，得 物体内部的位移场由坐标的函数给出，为， ，，求点处微单元的应变张量、转动张量和转动矢量。 解：首先求出点的位移梯度张量 将它分解成对称张量和反对称张量之和 转动矢量的分量为 ，， 该点处微单元体的转动角度为 电阻应变计是一种量测物体表面一点沿一定方向相对伸长的装置，同常利用它可以量测得到一点的平面应变状态。如图所示，在一点的3个方向分别粘贴应变片，若测得这3个应变片的相对伸长为，，，，求该点的主应变和主方向。 解：根据式先求出剪应变。考察方向线元的线应变，将，，，，，代入其 中，可得 则主应变有 解得主应变，，。由最大主应变可得上式只有1个方程式独立的，可解得与轴的夹角为 于是有，同理，可解得与轴的夹角为。 物体内部一点的应变张量为 试求：在方向上的正应变。
统计学复习题(2014)
统计学复习题（2014年） 第一章总论 一、概念题 1．统计总体的同质性是指总体各单位具有某一标志的共同表现。 2．统计指标、可变的数量标志都是变量，变量可以是绝对数、相对数和平均数。 3．指标是说明总体数量特征的概念和数值，标志是说明总体单位的属性和特征的名称。4．统计指标是由总体各单位的数量标志值或总体单位数汇总而成的。 5．年份、产品质量、信用等级、宾馆星级以及是非标志等是品质标志。 二、思考题 1．统计学的研究对象是什么？统计学的研究对象的特点有哪些？ 答：统计学的研究对象是社会经济现象总体的数量特征和数量关系，以及通过这些数量方面反映出来的客观现象发展变化的规律性。统计学研究对象的特点：数量性、总体性、变异性。2．什么是数量指标和质量指标？举例说明。 答：数量指标是反映社会经济现象总规模水平或工作总量的统计指标，用绝对数表示。如人。口总数、国民生产总值。质量指标是反映社会经济现象相对水平或工作质量的统计指标，用相对数或平均数表示。如平均工资、人口密度等。 3．统计指标的概念和构成要素是什么？举例说明。 答：统计指标是反映总体现象数量特征概念和数值。构成要素有：（1）时间限定；（2）空间范围；（3）指标名称；（4）指标数值；（5）计量单位；（6）计算方法。如2013年全国粗钢产量7.7 5亿吨。 4．统计学的学科性质及特点是什么？统计学的研究方法有哪些？ 答：统计学的学科性质：方法论科学，其特点是“定性分析—定量分析—定性分析”。统计学的研究方法：大量观察法、统计分组法、综合指标法、统计模型法、归纳推断法等。5．什么是简单现象总体？什么是复杂现象总体？ 答：将几个小总体组成一个大总体，这时小总体变成了大总体的总体单位。如果各总体单位的数量标志值或总体单位数有相加性，则这个大总体叫做简单现象总体；如果无相加性，则叫做复杂现象总体。上述各个小总体本身是简单现象总体。 第二、三章统计调查与整理 一、概念题 1．统计整理的方法有分组、汇总和编表。 2．计算同一组数据的算术平均数，用未分组资料或单项式分组资料是精确值，用组距分组资料是近似值。 3．调查对象就是总体，调查单位就是总体单位。 4．复合分组是将总体按两个或两个以上标志分组并层叠排列，不是平行排列。 5．不是所有的分组表都是次数分布表。 6．异距分组时要通过次数密度来观察数据分布状况。 二、思考题 1．简述普查的的概念和特点。 答：普查是一种专门组织的，主要对属于一定时点上的社会经济现象数量所进行的全面调查，普查能全面、系统地掌握国情国力方面的基本统计资料。它的主要特点是周期性全面调查。2．统计调查方案的主要内容。
地震勘探原理期末总复习 3 (共四部分)
5组合法的缺陷： 1、进行组合是为了利用地震波在传播方向的差异来压制干扰波，但组合本身有一定的频率选择作用。 2、在设计组合方案时，只考虑到有效波和干扰波的传播方向的差异，没有考虑它们在频谱上的差别，组合的这种低通频率特性只能起使有效波畸变的不良作用。 我们不希望组合改变波形，只希望提高信噪比。因此,对于有效反射波应尽可能通过野外工作方法增大视速度(即减小△t)以获得最佳组合效果。 3、组合实质上是针对某一频率成分的视速度滤波，有效波和干扰波都包括许多不同的频率成分，各种组合方式主要压制比f 频率高的成分，压制不了干扰波中比f 低的频率成分。这是组合法不可避免的缺陷。 6随机干扰的压制： 来源可分三类： 1)地面的微震，如风吹草动，人走车行，这类干扰的特点是在震源激发前就已存在。 2)仪器接收或处理过程中的噪音。 3)次生的干扰波，如不均匀体散射等。特点是无方向性，相位变化无规律。 随机干扰的“统计规律”： 对随机干扰也有较好的压制作用，这种压制作用主要是利用组合的统计特性 组合对随机干扰的统计效应的主要结论: 组内检波器的间距大于该地区的随机干扰的相关半径时，用n 个检波器组合后，对垂直入射到地面的有效波振幅增强n 倍；对随机干扰振幅只增强n1/2倍。因此，有效波相对振幅增强n1/2倍 7 信噪比 信噪比是有效波与随机干扰相对强弱的对比 由此可知，组合后的信噪比为组合前的信噪比的 倍，即采用n 个组合后，有效波对无规则干扰波的信噪比提高了 倍，当n 越大时，信噪比提高的越高。 8 平均效应 组合的平均效应表现在两个方面： 1) 表层的平均效应，当检波器在安置条件上有差异时，包括地形的起伏和表层的低降 速带的变化，组合的作用是把它们平均，使反射波受地表条件的变化的影响减少。 2) 深层的平均效应，深层的平均效应为当反射界面起伏不平时，因为组合检波器接收 的反射波是反射界面上的不同点的反射，组合的作用是将这些反射波平均，使反射界面的起伏变小，尤其在多断层的地区，当组合的总长度过大时，组合的平均效应更明显，可以造成反射波同相轴的畸变。 )() () ()()()()(ωωωωωωωR S n R n S n R S b Z Z ===
弹塑性力学试题
考试科目：弹塑性力学试题 班号 研 班 姓名 成绩 一、概念题 （1） 最小势能原理等价于弹性力学平衡微分方程和静力边界条件，用最小势能原理求解弹性力学近似解时，仅要求位移函数满足已知位移边界条件。 （2） 最小余能原理等价于 应变协调 方程和 位移 边界条件，用最小余能原理求解弹性力学近似解时，所设的应力分量应预先满足平衡微分方程 和静力边界条件。 （3） 弹性力学问题有位移法和应力法两种基本解法，前者以位移为基本未知量，后者以 应力为基本未知量。 二、已知轴对称的平面应变问题，应力和位移分量的一般解为： ,)11(2)11(10,2,222 2=?? ????--+-+--==+-=+= θθθμμμμμτσσu Cr r A E u C r A C r A r r r 利用上述解答求厚壁圆筒外面套以绝对刚性的外管，厚壁圆筒承受内压p 作用，试求该问题的应力和位移分量的解。 解：边界条件为： a r =时：p r -=σ；0=θτr b r =时：0=r u ；0=θu 。 将上述边界条件代入公式得： ??? ? ???=?????--+-+--=-=+=0)11(2)11(122 2μμμμb C b A E u p C a A b r r 解上述方程组得： ()()()??? ? ???+-- =+---=]21[22121222 2222a b pa C a b b pa A μμμ 则该问题的应力和位移分量的解分别为：
()()()()()()??? ???? ? ? ??? ???=?? ???????? ??---+-???? ??-+-+--==+--+--=+--+---=??011)]21([11)]21([)21(10 21121212112121222222 222 22 222222 22 22222θθθμμμμμμμμτμμμσμμμσu b a pra b a r b pa E u a b pa r a b b pa a b pa r a b b pa r r r 三、已知弹性半平面的o 点受集中力 2 2222 222 2 223 )(2)(2)(2y x y x P y x xy P y x x P xy y x +- =+-=+- =πτπσπσ 利用上述解答求在弹性半平面上作用着n 个集中力i p 构成的力系， 这些力到所设原点的距离分别为i y ,试求应力xy y x τσσ,,的一般表达式。 解：由题设条件知，第i 个力i p 在点（x ，y ）处产生的应力将为： y y
武汉大学弹塑性力学简答题以及答案
弹塑性力学简答题 2002年 1 什么是偏应力状态？什么是静水压力状态？举例说明？ 静水压力状态时指微六面体的每个面只有正应力作用，偏应力状态是从应力状态中扣除静水压力后剩下的部分。 2 从数学和物理的不同角度，阐述相容方程的意义。 从数学角度看，由于几何方程是6个，而待求的位移分量是3个，方程数目多于未知函数的数目，求解出的位移不单值。从物理角度看，物体各点可以想象成微小六面体，微单元体之间就会出现“裂缝”或者相互“嵌入”，即产生不连续。 3 两个材料不同、但几何形状、边界条件及体积力（且体积力为常数）等都完全相同的线弹性平面问题，它们的应力分布是否相同？为什么？ 相同。应力分布受到平衡方程、变形协调方程及力边界条件，未涉及本构方程，与材料性质无关。 4 虚位移原理等价于哪两组方程？推导原理时是否涉及到物理方程？该原理是否适用于塑性力学问题？ 平衡微分方程和静力边界条件。不涉及物理方程。适用于塑性力学问题。 5 应力状态是否可以位于加载面外？为什么？ 不可以。保证位移单值连续。连续体的形变分量x ε、y ε、xy τ不是互相独立的， 而是相关，否则导致位移不单值，不连续。 6 什么是加载？什么是卸载？什么是中性变载？中性变载是否会产生塑性变形？ 加载：随着应力的增加，应变不断增加，材料在产生弹性变形的同时，还会产生新的塑性变形，这个过程称之为加载。 卸载：当减少应力时，应力与应变将不会沿着原来的路径返回，而是沿接近于直线的路径回到零应力，弹性变形被恢复，塑性变形保留，这个过程称之为卸载。 中性变载：应力增量沿着加载面，即与加载面相切。应力在同一个加载面上变化，内变量将保持不变，不会产生新的塑性变形，但因为应力改变，会产生弹性应变。 7 用应力作为未知数求解弹性力学问题时，应力除应满足平衡方程外还需要满足哪些方程？ 协调方程和边界条件。 8 薄板弯曲中，哪些应力和应变分量较大？哪些应力和应变分量较小？ 平面内应力分量最大，最主要的是应力，横向剪应力较小，是次要的应力；z 方向的挤压应力最小，是更次要的应力。 9 什么是滑移线？物体内任意一点沿滑移线的方向的剪切应力是多少？ 在塑性区内，将各点最大剪应力方向作为切线而连接起来的线，称之为滑移线。 剪切应力是最大剪应力。
应用统计学练习题201410
应用统计学练习题201410
一、统计的涵义是什么？ 二、什么是统计学？ 三、历史上统计学的流派有哪些？各自的作用 是什么？ 四、搜集资料并思考：“大数据”与统计学之间 有什么关系？ 五、什么是描述统计？什么是推断统计？ 第二章 一、什么是变量？什么是数据？ 二、统计数据测度的层次有哪些？ 三、统计数据的来源有哪些？有什么不同之 处？ 四、统计数据的误差有哪些？ 五、对统计数据的质量要求有哪些？ 六、统计调查方式有哪些？各自有何特点？ 七、数据搜集的方法有哪些？各自有哪些特 点？ 八、利用间接数据来源，搜集下列数据（要求注 明数据来源） 1.世界各国移动电话普及率 2.我国各省移动电话普及率
一、数据描述的步骤是什么？ 二、对数量数据进行分组有哪些方法？这些方 法分别对应哪种数据？ 三、适合描述品质数据分布有哪些图？适合描 述数量数据分布有哪些图？ 四、下表为2005年各省移动电话用户数（万户） 北京1333.3 河北1560.5 广西887.5 天津446.4 山西775.1 重庆832.6 辽宁1199.9 吉林768.2 四川1556.6 上海1327.2 黑龙江1032.7 贵州461.6 江苏2279.9 安徽916.6 云南760.1 浙江2383.8 江西712.1 西藏39 福建1163.7 河南1450.3 陕西810.2 山东1962 湖北1179.4 甘肃360.5 广东5580.7 湖南1071.4 青海120.6 海南170.1 内蒙古612.4 宁夏166.7 新疆486.2 1.编制频数分布表，并计算出累积频数和累积 频率，并绘制直方图； 2.制作直方图。该数据集是否适合茎叶图描 述，为什么？
地震勘探原理题库
地震资料采集试题库 一、判断题，正确者划√，错误者划×。 1、弹性介质中几何地震学的反射系数只与上下介质的速度和密度有关。（） 2、纵波反射信息中包括有横波信息，因此可以利用纵波反射系数提取横波信息。（） 3、在纵波 AVO分析中，我们可以提取到垂直入射的纵波反射系数剖面。（） 4、当纵波垂直入射到反射界面时，不会产生转换横波。（） 5、SH波入射到反射界面时，不会产生转换纵波。（） 6、直达波总是比浅层折射波先到达。（） 7、浅层折射波纯粹是一种干扰波。（） 8、折射界面与反射界面一样，均是波阻抗界面。（） 9、实际地震记录可以用鲁滨逊地震“统计”模型表示为：反射系数（R(t)）与地震子波（W(t)）的褶积 S(t)=W(t)*R(t)。（） 10、面波极化轨迹是一椭圆，并且在地表传播。（） 11、检波器组合可以压制掉所有的干扰波。（） 12、可控震源的子波可以人为控制。（） 13、对于倾斜地层来说，当最小炮检距和排列长度不变，并且排列固定不动时，上倾激发与下倾激发可获得地下相同的一段反射资料。（） 14、单炮记录上就可以看出三维资料比二维资料品质好。（） 15、资料的覆盖次数提高一倍，信噪比也相应地提高一倍。（） 16、当单位面积内的炮点密度和接收道数一定时，面元越大，面元内的覆盖次数越高。（） 17、覆盖次数均匀，其炮检距也均匀。（） 18、无论何种情况下，反射波时距曲线均为双曲线形状。（） 19、横向覆盖次数越高，静校正耦合越好。（） 20、动校正的目的是将反射波校正到自激自收的位置上。（） 21、当地下地层为水平时，可以不用偏移归位处理。（） 22、偏移归位处理就是将CMP点归位到垂直地表的位置上。（） 23、最大炮检距应等于产生折射波时的炮检距。（）
弹塑性力学试卷
一、问答题：（简要回答，必要时可配合图件答题。每小题5分，共10分。） 1、简述固体材料弹性变形的主要特点。 2、试列出弹塑性力学中的理想弹塑性力学模型（又称弹性完全塑性模型）的应力与应变表达式，并绘出应力应变曲线。 二、填空题：（每空2分，共8分） 1、在表征确定一点应力状态时，只需该点应力状态的-------个独立的应力分量，它们分别是-------。（参照oxyz直角坐标系）。 2、在弹塑性力学应力理论中，联系应力分量与体力分量间关系的表达式叫---------方程，它的缩写式为-------。 三、选择题（每小题有四个答案，请选择一个正确的结果。每小题4分，共16分。） 1、试根据由脆性材料制成的封闭圆柱形薄壁容器，受均匀内压作用，当压力过大时，容器出现破裂。裂纹展布的方向是：_________。 A、沿圆柱纵向（轴向） B、沿圆柱横向（环向） C、与纵向呈45°角 D、与纵向呈30°角 2、金属薄板受单轴向拉伸，板中有一穿透形小圆孔。该板危险点的最大拉应力是无孔板最大拉应力__________倍。 A、2 B、3 C、4 D、5 3、若物体中某一点之位移u、v、w均为零（u、v、w分别为物体内一点，沿x、y、z直角坐标系三轴线方向上的位移分量。）则在该点处的应变_________。 A、一定不为零 B、一定为零 C、可能为零 D、不能确定 4、以下________表示一个二阶张量。 A、B、C、D、 四、试根据下标记号法和求和约定展开下列各式：（共8分） 1、；（i ，j = 1，2，3 ）； 2、；
五、计算题（共计64分。） 1、试说明下列应变状态是否可能存在： ；（） 上式中c为已知常数，且。 2、已知一受力物体中某点的应力状态为： 式中a为已知常数，且a＞0，试将该应力张量分解为球应力张量与偏应力张量之和。为平均应力。并说明这样分解的物理意义。 3、一很长的（沿z轴方向）直角六面体，上表面受均布压q作用，放置在绝对刚性和光滑的基础上，如图所示。若选取＝ay2做应力函数。试求该物体的应力解、应变解和位移解。 （提示：①基础绝对刚性，则在x＝0处，u＝0 ；②由于受力和变形的对称性，在y＝0处，v＝0 。） 题五、3图
高教院统计学期末考试题(2014-6-26)
统计学期末考试卷 考试时间：2014年6月25日 姓名：学号：专业：年级： 一、名词解释（每题2分） 1、统计学统计学是通过搜索、整理、分析、描述数据等手段，以达到推断所测对象 的本质，甚至预测对象未来的一门综合性科学。其中用到了大量的数学及其它学科的专业知识，它的使用范围几乎覆盖了社会科学和自然科学的各个领域。 2、误差测量值与真实值之间的差异称为误差，物理实验离不开对物理量的测量， 测量有直接的，也有间接的。由于仪器、实验条件、环境等因素的限制，测量不可能无限精确，物理量的测量值与客观存在的真实值之间总会存在着一定的差异，这种差异就是测量误差。误差是不可避免的，只能减小。 3、变量变量来源于数学，是计算机语言中能储存计算结果或能表示值抽象概 念。变量可以通过变量名访问。在指令式语言中，变量通常是可变的；但在纯函数式语言（如Haskell）中，变量可能是不可变（immutable）的。在一些语言中，变量可能被明确为是能表示可变状态、具有存储空间的抽象（如在Java和Visual Basic中）； 但另外一些语言可能使用其它概念（如C的对象）来指称这种抽象，而不严格地定义“变量”的准确外延。 4、标准差标准差（Standard Deviation），中文环境中又常称均方差，但不同 于均方误差（mean squared error，均方误差是各数据偏离真实值的距离平方的平均数，也即误差平方和的平均数，计算公式形式上接近方差，它的开方叫均方根误差，均方根误差才和标准差形式上接近），标准差是离均差平方和平均后的方根，用σ表示。标准差是方差的算术平方根。标准差是方差的平方根，它表示了一组数据关于平均数的平均离散程度。标准差能反映一个数据集的离散程度。平均数相同的，标准差未必相同。 5、方差方差是总体所有变量值与其算术平均数偏差平方的平均值，它 表示了一组数据分布的离散程度的平均值。方差（variance)是在概率论和统计方差衡量随机变量或一组数据是离散程度的度量。概率论中方差用来度量随机变量和其数学期望（即均值）之间的偏离程度。统计中的方差（样本方差）是各个数据分别与其平均数之差的平方的和的平均数。在许多实际问题中，研究方差即偏离程度有着
弹塑性力学简答题
弹塑性力学简答题
弹塑性力学简答题 第一章 应力 1、 什么是偏应力状态？什么是静水压力状态？举例说明？ 静水压力状态时指微六面体的每个面只有正应力作用，偏应力状态是从应力状态中扣除静水压力后剩下的部分。 2、应力边界条件所描述的物理本质是什么？ 物体边界点的平衡条件。 3、对照应力张量ij δ与偏应力张量ij S ，试问：两者之间的关系？两者主方向之间的关系？ 相同。110220330 S S S σσσσσσ=+=+=+。 4、为什么定义物体内部应力状态的时候要采取在一点的领域取极限的方法？ 不规则，内部受力不一样。 5、解释应力空间中为什么应力状态不能位于加载面之外？ 保证位移单值连续。连续体的形变分量x ε、y ε、xy τ不是互相独立的，而是相关，否则导致位移不单值，不连续。 6、Pie 平面上的点所代表的应力状态有何特点？ 该平面上任意一点的所代表值的应力状态1+2+3=0，为偏应力状态，且该平面上任一法线所代表的应力状态其应力解不唯一。 固体力学解答必须满足的三个条件是什么？可否忽略其中一个？ 第二章 应变 1、从数学和物理的不同角度，阐述相容方程的意义。 从数学角度看，由于几何方程是6个，而待求的位移分量是3个，方程数目多于未知函数的数目，求解出的位移不单值。从物理角度看，物体各点可以想象成微小六面体，微单元体之间就会出现“裂缝”或者相互“嵌入”，即产生不连续。 2、两个材料不同、但几何形状、边界条件及体积力（且体积力为常数）等都完全相同的线弹性平面问题，它们的应力分布是否相同？为什么？ 相同。应力分布受到平衡方程、变形协调方程及力边界条件，未涉及本构方程，与材料性质无关。 3、应力状态是否可以位于加载面外？为什么？ 不可以。保证位移单值连续。连续体的形变分量x ε、y ε、xy τ不是互相独立的，而是相关，否则导致位移不单值，不连续。 4、给定单值连续的位移函数，通过几何方程可求出应变分量，问这些应变分量是否满足变形协调方程？为什么？ 满足。根据几何方程求出各应变分量，则变形协调方程自然满足，因为变形协调方程本身是从几何方程中推导出来的。 5、应变协调方程的物理意义是什么？ 对于单连通体，协调方程是保证由几何方程积分出单值连续的充分条件。多于多连通体，除满足协调方程方程外，还应补充保证切口处位移单值连续的附加条件。 6、已知物体内一组单值连续的位移，试问通过几何方程给出的应变一定满足变形协调方程吗？为什么？
14级上海建桥学院期末统计学复习资料
第1章 （考填空）1.统计学（statistics）是收集、处理、分析、解释数据并从数据中得出结论的科学。 2.数据分析所用的方法可分为描述统计方法和推断统计方法。描述统计（descriptive statistics）（图表描述）研究的是数据收集、处理、汇总、图表描述、概括与分析等统计方法。推断统计（inferential statistics）（参数 6.顺序数据（rank data）是只能归于某一有序类别的非数字型数据 7.数值型数据（metric data）是按数字尺度测量的观察值 8.分类数据和顺序数据可统称为定性数据或品质数据（qualitative data）；数值型数据可称为定量数据或数量数据（quantitative data）。 9.按统计数据的收集方法，可以分为观测数据（observational data）和实验数据（experimental data）。 10.按时间状况，将统计数据分为截面数据和时间序列数据。 11.截面数据是在相同或近似相同的时间点上收集的数据。 12.时间序列数据是在不同时间收集到的数据 13.总体是包含所研究的全部个体（数据）的集合，它通常由所研究的一些个体组成。 14.总体分为有限总体和无限总体 15.样本是从总体中抽取的一部分元素的集合 16.参数是用来描述总体特征的概括性数字度量 17.统计量是用来描述样本特征的概括性数字度量 18.样本平均数： x 总体平均数：μ 样本标准差：s 总体标准差：σ 样本比例：p 总体比例：π
19.变量：分类变量、顺序变量、数值型变量（离散型变量、连续型变量） 20.变量：经验变量和理论变量 第2章 1.数据来源：间接来源和直接来源 2.收集二手资料须注意什么内容： （1）资料是谁搜集的？ (2)为什么目的而搜集？（3）数据是怎样搜集的？ ：也称随机抽样，是指遵循随机原则进行的抽样，总体中每个单位都有一定的机会被选入样本。5.简单随机抽样就是从包括总体N个单位的抽样框中随机地、一个个地抽取n 个单位作为样本，每个单位的入样概率是相等的。 6.分层抽样是将抽样单位按某种特征或某种规则划分为不同的层，然后从不同的层中独立、随机地抽取样本。 7.将总体中若干个单位合并为组，这样的组成为群。抽样时直接抽取群，然后对中选群中的所有单位全部实施调查，这样的抽样方法称为整群抽样。 8.将总体中的所有单位（抽样单位）按一定顺序排列，在规定的范围内随机地抽取一个单位作为初始单位，然后按事先规定好的规则确定其他样本单位，这种抽样方法称为系统抽样。 9.采用类似整群抽样的方法，首先抽取群，但并不调查群内的所有单位，而是再进一步抽样，从选中的群中抽取出若干个单位进行调查。 10.非概率抽样（操作简单、时效快、成本低、对技术要求不是很高）：（1）方便抽样（2）判断抽样 (3)自愿样本（4）滚雪球抽样（5）配额抽样 11.概率抽样与非概率抽样的比较： 非概率抽样不是依据随机原则抽选样本，样本统计量的分布不是确切的，因而无法使用样本的结果对总体相应的参数进行推断。 概率抽样是依据随机原则抽选样本，这是样本统计量的理论分布是存在的 12.
地震勘探原理考试试题(C)参考答案
一、解释下列名词 1、反射波：由震源出发向外传播，经波阻抗界面反射到达接收点的波叫做反射波。 2、有效波：那些可用来解决所提出的地质任务的波为有效波或信号，如在进行反射波法地震勘探时，反射纵波为有效波。 3、干扰波：所有妨碍认辩、追踪有效波的其他波均属于干扰波范畴。 4、多次波：从震源出发，到达接收点时，在地下界面之间发生了一次以上反射的波。多次反射波、反射—折射波、折射—反射波和扰射—反射波等等统称为多次波。 二、填空 1．用于石油和天然气勘探的物探方法，主要有重力勘探，磁法勘探，电法勘探和地震勘探。其中，有效的物探方法是地震勘探。 2.用___人工______方法(如爆炸,敲击等)产生振动,研究振动在地下介质中__的传播规律,进一步查明__地下__地质构造和有用矿藏的一种__物探____方法,叫地震勘探. 3.地震勘探分___折射波_______地震法、____反射波_____地震法和____透射波___地震法三种.用于石油和天然气勘探主要是__反射波_____地震法,其它两方法用的较少. 4. 反射波地震勘探,首先用人工方法使__地表_____产生振动,振动在地下__介质___形成地震波,地震波 5 反射波到达地表时,引起地表的__振动_____.检波器把地表的__振动 _____转换成___电信号__,通过电缆把电振动输送到数字地震仪器里, 记录在磁带上的, 这就成为____数字磁带___地震记录. 6. 对数字磁带地震记录,用电子计算机进行地震资料____处理_____,得到各种时间剖面,再对时间剖面进行地震资料____解释______,做出地震_构造图___________,并提出____井位_____进行钻探,这样就完成了地震勘探工作. 7. 根据炮点__检波点____和地下反射点三者之间的关系,要__连续____追踪反射波,炮点和接收点之间需要保持一定的_____相互位置______关系.这种关系称为__观测系统______. 8.根据炮点和接收点的相对位置,地震测线分为__纵测线___和____非纵测线____两大类. 9.地震波属于__弹性波____波的一种,振动只有在弹性___介质____中,才能传播出去而形成波。 三、选择题 1 在反射波地震法勘探中,_____B.反射波.________就是有效波. 2 共反射点记录反映的是地下界面上____ A.一个点_________.
弹塑性力学试题及标准答案(2015、16级工程硕士)
工程硕士研究生弹塑性力学试题 一、简述题（每题5分，共２0分） 1．简述弹性力学与塑性力学之间的主要差异。 固体力学是研究固体材料及其构成的物体结构在外部干扰（荷载、温度变化等）下的力学响应的科学，按其研究对象区分为不同的科学分支。塑性力学、弹性力学正是固体力学中的两个重要分支。 弹性力学是研究固体材料及由其构成的物体结构在弹性变形阶段的力学行为，包括在外部干扰下弹性物体的内力(应力)、变形(应变)和位移的分布，以及与之相关的原理、理论和方法；塑性力学则研究它们在塑性变形阶段的力学响应。 大多数材料都同时具有弹性和塑性性质，当外载较小时，材料呈现为弹性的或基本上是弹性的；当载荷渐增时，材料将进入塑性变形阶段，即材料的行为呈现为塑性的。所谓弹性和塑性，只是材料力学性质的流变学分类法中两个典型性质或理想模型；同一种材料在不同条件下可以主要表现为弹性的或塑性的。因此，所谓弹性材料或弹性物体是指在—定条件下主要呈现弹性性态的材料或物体。塑性材料或塑性物体的含义与此相类。如上所述。大多数材料往往都同时具有弹性和塑性性质，特别是在塑性变形阶段，变形中既有可恢复的弹性变形，又有不可恢复的塑性变形，因此有时又称为弹塑性材料。本书主要介绍分析弹塑性材料和结构在外部干扰下力学响应的基本原理、理论和方法。以及相应的“破坏”准则或失效难则。 塑性力学和弹性力学的区别在于，塑性力学考虑物体内产生的永久变形，而弹性力学不考虑；和流变学的区别在于，塑性力学考虑的永久变形只与应力和应变的历史有关，而不随时间变化，而流变学考虑的永久变形则与时间有关。 2．简述弹性力学中圣维南原理的基本内容。 3．简述薄板弯曲的基本假定。
统计学考试题Word版
第1—3章复习题 1.简答题 （1）什么是统计学?怎样理解统计学与统计数据的关系? 答：统计学是一门收集、整理和分析统计数据的方法论科学，其目的是探索数据内在的规律性，以达到对客观事物的科学认识。 统计学和统计数据之间有着密不可分的关系。统计学是由一套收集和处理统计数据的方法所组成，这些方法来源于对统计数据的研究，目的也在于对统计数据的研究。统计数据不用统计方法去分析也仅仅是一堆数据而已，无法得出任何有益的结论。 （2）简述统计调查方案的基本内容 答：调查方案是调查工作的计划性文件，是对整个调查工作的事先安排。 调查内容不同，调查方案有一定的差异，但一般都包括以下几个方面的内容：即调查目的、调查对象与调查单位、调查内容（调查项目）、调查的方式与方法、调查工作的组织与实施计划等。 （3）最常用的统计调查方式是什么？它有什么特点？ 答：统计调查方式是指搜集数据时所采用的组织形式。在实际中应用最广泛的调查方式是抽样调查。抽样调查是从调查对象中随机抽取一部分单位作为样本进行调查，并根据样本调查结果来推断总体数量特征的一种非全面调查方法。与其它调查方式相比，抽样调查具有经济性、时效性强、适应面广、准确性高等特点。 （4）最常用的搜集统计资料的方法是什么？、 答：搜集统计资料的方法是指搜集数据所采用的具体办法，其主要有访问法、观察法和实验法，其中访问法最为常用。 （5）简述组距式分组的步骤。 答：第一步，确定全距，以了解数据的变动范围，为确定组距提供依据； 第二步，确定组数，确定组数的基本原则是确保组内的同质性、组间的差异性，同时能反映数据的分布特征，具体可参考经验公式确定； 第三步，确定组距，等组距时，组距=全局/组数； 第四步，确定组限，注意组限的表示方式； 地五步，分组并编制次数分布表，会制次数分布图。 2.填空题 （1）一个完整的统计工作过程，包括统计设计、统计调查、统计整理、统计分析和统计资料的管理与提供。 （2）统计一词有三种含义,即统计工作、统计资料、统计学。 （3）从统计方法的构成来看,统计学可分为描述统计、推断统计；从统计方法的研究和应用来看，可分为理论统计学、应用统计学。 （4）在统计中，把说明现象某种特征的概念称为变量，变量的具体表现称为变量值。 （5）从统计数据本身的来源看，统计数据最初都来源于直接的调查或试验。