普通化學(xué)課件(地質(zhì)工程)第5章學(xué)習(xí)指導(dǎo)書

1、第5章 氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容提要一、氧化還原反應(yīng)與原電池1.基本概念：氧化、還原、氧化態(tài)、還原態(tài) 、被氧化、被還原、氧化劑、還原劑；2.原電池與電解池（1）原電池的兩個(gè)組成部分：兩個(gè)電極與電解質(zhì)溶液；（2）氧化還原電對(duì)：氧化態(tài)/還原態(tài)，即Ox/Red；一般價(jià)態(tài)高為氧化態(tài)，而價(jià)態(tài)低為還原態(tài)；（3）常見的三類電極 第一類電極：金屬電極與氣體電極（隋性導(dǎo)電材料為電極材料）；第二類電極：金屬與其難溶鹽或難溶氧化物電極；第三類電極：氧化還原電極，隋性導(dǎo)電材料為電極材料；（4）原電池與電解池區(qū)別：能量轉(zhuǎn)變形式與導(dǎo)致電極電勢(shì)高低的因素不同； 3.原電池表示法 原電池符號(hào)書寫方法：（1） 用化學(xué)式表明

2、物質(zhì)，并注明物態(tài)；（2）界面用“|”表示、鹽橋用“”表示，各化學(xué)式及符合的排列順序要真實(shí)反映電池中各種物質(zhì)的接觸順序；（3） 溶液表明濃度、氣體注明壓力；（4） 負(fù)極在左，正極在右。 4.原電池的半反應(yīng)式與氧化還原方程式的配平 （1）原電池的半反應(yīng)電極反應(yīng) 不同電極構(gòu)成的原電池有不同的電極反應(yīng)；如該電極在原電池中作正極，則該電極反應(yīng)與三類電極的電極反應(yīng)相同，如該電極作負(fù)極，則是三類電極反應(yīng)的逆反應(yīng)。 （2）離子-電子法（半反應(yīng)法）配平氧化還原反應(yīng)方程式方法： 步驟:（a）以離子的形式表示出反應(yīng)物和氧化還原產(chǎn)物；（b） 把一個(gè)氧化還原反應(yīng)拆分成兩個(gè)半反應(yīng)，一個(gè)表示氧化劑的被還原，另一個(gè)表示還原劑

3、的被氧化；（c）配平每個(gè)半反應(yīng)式，使兩邊的各種元素原子總數(shù)和電荷總數(shù)均相等；（d）按氧化劑得電子總數(shù)和還原劑失電子總數(shù)必須相等的原則，將兩個(gè)半反應(yīng)各乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)，使得失電子數(shù)相等， 然后合并兩個(gè)半反應(yīng)。 二、電極電勢(shì)與電池電動(dòng)勢(shì)1.電極電勢(shì)與原電池電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生原因：擴(kuò)散雙電層理論：電極產(chǎn)生原因；電池電動(dòng)勢(shì)：是指電池正負(fù)電極之間的平衡電勢(shì)差，即在沒有電流通過時(shí)的兩電極之間的電勢(shì)差，通常用 E 表示 ：E= E(+)- E (-)2.電極電勢(shì)的確定和標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)（1）標(biāo)準(zhǔn)氫電極與標(biāo)準(zhǔn)氫電極電勢(shì)：（2）任意電極電勢(shì)數(shù)值與符號(hào)確定電極電勢(shì)數(shù)值的確定:待測(cè)電極與標(biāo)準(zhǔn)氫電極構(gòu)成原電池，所測(cè)得電極電勢(shì)即可待

4、電極電勢(shì)，其中待測(cè)電極處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)，所測(cè)得電極電勢(shì)為標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)。標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)符號(hào)的確定:電極電勢(shì)比標(biāo)準(zhǔn)氫電極電勢(shì)高為正，低為負(fù)值。（3）參比電極甘汞電極:甘汞電極的電極電勢(shì)與KCl濃度的關(guān)系3.影響電極電勢(shì)與原電池電動(dòng)勢(shì)的因素能斯特方程 （1） 原電池電動(dòng)勢(shì)對(duì)于原電池中進(jìn)行電池反應(yīng)： a A + b B gG + hH其中 為反應(yīng)商；25時(shí)：（2） 電極電勢(shì)對(duì)于電極電勢(shì)來(lái)說，也有能斯特方程，只不過兩者區(qū)別在于E與E(Ox/Red) ，前者為原電池電動(dòng)勢(shì)，后者為電極電勢(shì)。對(duì)于電極反應(yīng)： a Ox + ne bRed E(Ox/Red) 有：25時(shí)： 三、原電池?zé)崃W(xué)及電極電勢(shì)和原電池電動(dòng)勢(shì)應(yīng)用

5、1原電池?zé)崃W(xué)（1） 原電池電動(dòng)勢(shì)與反應(yīng)的吉布斯函數(shù)變?nèi)舴磻?yīng)物和產(chǎn)物均處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)：2. 標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢(shì)與氧化還原平衡在原電池中進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)平衡標(biāo)準(zhǔn)常數(shù)與原電池標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)之間：E=RTlg K/nF 25時(shí) lg K =nFE/ 0.05923.電極電勢(shì)的應(yīng)用（1）裝置原電池并由標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)計(jì)算反應(yīng)的熱力學(xué)函數(shù)的變化。 （2）氧化還原反應(yīng)方向的判斷原電池中，電極電勢(shì)高的電對(duì)總是做原電池的正極，電極電勢(shì)低的電對(duì)總是做原電池的負(fù)極。若E0，則正向反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行若E=0，則反應(yīng)處于平衡狀態(tài)若E0，則正向反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，逆向反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行若原電池反應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下進(jìn)行，則直接用E的正負(fù)來(lái)判斷反應(yīng)方向。

6、實(shí)際存在的原電池，其E永遠(yuǎn)大于0，而E E（Fe3+/Fe2+）， 加氨水前所構(gòu)成的原電池以Pt|Fe3+(c1)|Fe2+(c2)為負(fù)極，而Ag+(c3)|Ag(s)（+）為正極電池反應(yīng)為Ag+ + Fe2+ =Ag + Fe3+向Ag半電池中加入氨水后發(fā)生如下反應(yīng)：此時(shí)因E（Fe3+/Fe2+） E (Ag+/Ag) 此時(shí)Ag為負(fù)極，原電池的正負(fù)極因Ag極加入氨水而變換；【例5-7】 已知E（Cr2O72-/Cr3+）=1.232V，E（Cl2/Cl-）=1.359V ，（1）計(jì)算反應(yīng) Cr2O72- + 14HCl = 2KCl+3Cl2+ 2CrCl3 + 7H2O 在常溫下的K=？（

7、2）若溶液中，P（Cl2）=100kPa，在常溫下HCl濃度至少為多少時(shí)才能使反應(yīng)向右？（設(shè)HCl完全解離）解：(1) 因 LgK=nE/0.059=-12.92 故 K=1.2210-13（2）電池反應(yīng)：若反應(yīng)向右進(jìn)行，則需使E0；則0因 即鹽酸完全解離，因此得故CHCl4.42mol/L 即HCl濃度至少為4. 42mol/L時(shí)才能使反應(yīng)向中進(jìn)行?！纠?-8】 已知電極反應(yīng) NO3- + 4H+ +3e =NO + 2H2O E=0.96VS + 2H+ + 2e= H2S E=0.14VKspCuS=6.310-36，H2S：Ka1=1.0710-7，Ka2=1.2610-13（1）通過

8、計(jì)算說明CuS不溶于HCl溶液而溶于HNO3；（2）求CuS溶于HNO3溶液的反應(yīng)平衡常數(shù)？解 （1）設(shè)1L酸溶液中含有0.1molCuS若CuS溶于HCl溶液，反應(yīng)為CuS+2H+=Cu2+ H2S 如完全溶解后CH+為xmol/L,代入上式得出 x=4.63106mol/L即HCl濃度需4.63106mol/L時(shí)才能完全溶解，而此濃度如此之大是不可能的；（2）CuS溶于HNO3溶液反應(yīng)為：3CuS + 2NO3- + 8H+= 2NO + 3S + 3Cu2+ + 4H2O 平衡常數(shù)K上述反應(yīng)可由下列三反應(yīng)相加得來(lái)：2NO3- + 2H+ + 3H2S= 2NO + 3S + 4H2O （

9、1） 平衡常數(shù)K1可通過設(shè)計(jì)一原電池的E來(lái)求；lgK1=,K1=1.2810833S2-+ 6H+=3H2S （2） K2=410593CuS=3S2-+ 3Cu2+ （3) K3=2.510-106總反應(yīng)平衡常數(shù)K=K1K2 K3=1.311037【例5-9】 現(xiàn)有原電池Pt , Fe(OH)3 , Fe(OH)2|OH-|OH-,H2O|H2 , Pt其中=0.1mol/L，=100kPa；已知=0.771V，KspFe(OH)3=2.7910-39，KspFe(OH)2=4.8710-17（1）計(jì)算原電池中相應(yīng)電極反應(yīng)的電勢(shì)值，并確定原電池的正負(fù)極；（2）寫出原電池反應(yīng)，并計(jì)算該反應(yīng)的平

10、衡常數(shù)及rGm(298K)；（3）欲改變上述電池的方向，在其它條件不變情況下，兩個(gè)半電池中OH-離子濃度比值應(yīng)在何范圍？解：（1）負(fù)極電極電勢(shì)因=1.0mol/L，則，得出正極電極電動(dòng)勢(shì)：電極反應(yīng)：2H2O+2e=H2+2OH-因：所以左半電池為正極，而右半電池為負(fù)極，與上述電池符號(hào)書寫正好相反！即為：（-）Pt , H2|H2O, OH- |OH-|Fe(OH)3 , Fe(OH)2|Pt（+）（2)原電池反應(yīng)： 2Fe(OH)3 + H2=2Fe(OH)2 + 2H2O(3)欲改變電池的方向，應(yīng)該滿足條件，即整理得出：思考題與習(xí)題思考題1.什么叫原電池？它由哪幾部分組成？如何用符號(hào)表示一個(gè)

11、原電池？答：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，它是兩個(gè)電極與電解質(zhì)溶液構(gòu)成；將發(fā)生氧化反應(yīng)的負(fù)極寫在左邊，發(fā)生還原反應(yīng)的正極寫在右邊；按原電池中各種物質(zhì)實(shí)際接觸順序用化學(xué)式從左到右依次排列，并列出各個(gè)物質(zhì)的組成及聚集狀態(tài)（氣、液、固），溶液應(yīng)注明濃度，氣體則應(yīng)標(biāo)明分壓；用“|”表示不同相之間的界面，用“|”表示由鹽橋聯(lián)結(jié)著兩種不同的溶液。2.離子-電子法配平氧化還原反應(yīng)方程式的原則是什么？有什么步驟？答：以離子的形式表示出反應(yīng)物和氧化還原產(chǎn)物；把一個(gè)氧化還原反應(yīng)拆分成兩個(gè)半反應(yīng)，一個(gè)表示氧化劑被還原，另一個(gè)表示還原劑被氧化；分別配平每個(gè)半反應(yīng)式，使兩邊的各種元素原子總數(shù)和電荷總數(shù)均相等；按氧化劑得電子

12、總數(shù)和還原劑失電子總數(shù)必須相等的原則將兩個(gè)半反應(yīng)式各乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)，使得失電子數(shù)相等，然后合并兩個(gè)半反應(yīng)即得總反應(yīng)方程式。3.電極有哪幾種類型？請(qǐng)各舉出一例。答：三種類型電極：第一類電極金屬電極或氣體電極，如：Zn(s)|Zn2+(C1)；Pt|H2(P1) |H+(C1)；第二類電極難溶鹽或難溶氧化物電極，如：Ag |AgI（s）| I -（c1）；第三類氧化還原電極 ，如：Fe3+（c1），F(xiàn)e2+ （c2）| Pt；4.何謂電極電勢(shì)？何謂標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)？標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)的數(shù)值是怎樣確定的？其符號(hào)和數(shù)值大小有什么物理意義？答：在電極上由于溶解與沉積速度不同，在電極表面形成的雙電層，它們之間的電勢(shì)

13、差就是電極的電極電勢(shì)；如組成電極的各物質(zhì)均處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，即溶液濃度為1moldm-3、氣體壓力為標(biāo)準(zhǔn)壓力100kPa，或純固態(tài)及液態(tài)物質(zhì)，這時(shí)電極電勢(shì)稱為標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)；將待測(cè)電極與標(biāo)準(zhǔn)電極組成原電池，測(cè)定此原電池的電動(dòng)勢(shì)，即可確定該電極的電勢(shì)；正負(fù)值是相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氫電極為零而言的，如為正值，說明比標(biāo)準(zhǔn)氫電極電勢(shì)高，即與標(biāo)準(zhǔn)氫電極構(gòu)成原電池時(shí)，該電極為正極，而為負(fù)值則說明比標(biāo)準(zhǔn)氫電極電勢(shì)低，即與標(biāo)準(zhǔn)氫電極構(gòu)成原電池時(shí)該電極為負(fù)極；5.舉例說明什么是參比電極。是不是所有參比電極的電極電勢(shì)均為零伏？答：在實(shí)際測(cè)定中，由于控制標(biāo)準(zhǔn)氫電極的條件十分嚴(yán)格，使用不方便，常采用某些電極電勢(shì)非常穩(wěn)定、且使用非常方便

14、的參比電極代替標(biāo)準(zhǔn)氫電極進(jìn)行測(cè)定，如Cl -(c)| Hg2Cl2(s)|Hg(l)；所有參比電極的電極電勢(shì)并不是均為零伏；6.原電池反應(yīng)書寫形式不同是否會(huì)影響該原電池的電動(dòng)勢(shì)和反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯函數(shù)變值？答：對(duì)原電池電動(dòng)勢(shì)不會(huì)產(chǎn)生影響，但會(huì)對(duì)原電池反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯函數(shù)變產(chǎn)生影響，因原電池書寫形式不同，得失電子數(shù)不同，在能斯特方程中得失電子與對(duì)數(shù)的濃度方次抵消，但原電池反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯函數(shù)變則與得失電子數(shù)成正比。7.怎樣判斷氧化劑和還原劑的氧化、還原能力的大?。繛槭裁丛S多物質(zhì)的氧化還原能力和溶液的酸堿性有關(guān)？答：一個(gè)氧化還原電對(duì)的（實(shí)際）電極電勢(shì)值（代數(shù)值）越大，則其氧化態(tài)的氧化能力越強(qiáng)；反之，

15、則還原態(tài)的還原能力越強(qiáng)，電極電勢(shì)較大的電對(duì)中氧化態(tài)物質(zhì)可以氧化電極電勢(shì)較小的還原態(tài)物質(zhì)。8.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)值，判斷下列各種物質(zhì)哪些是氧化劑？哪些是還原劑？并排出它們氧化能力和還原能力的大小順序。Fe2+，MnO4，Cl，S2O82-，Cu2+，Sn2+，F(xiàn)e3+，Zn答：氧化劑：Fe3+，MnO4，Cu2+，還原劑：Zn，F(xiàn)e2+，Cl，Sn2+氧化能力從強(qiáng)到弱順序：S2O82-MnO4 Fe3+ Cu2+還原能力從強(qiáng)到弱順序：Zn Sn2+ Fe2+ Cl-9.什么是分解電壓？為什么實(shí)際分解電壓總要比理論分解電壓高？答：電解過程中，是使電解質(zhì)在兩極不斷地進(jìn)行分解所需的最小外加電壓，稱為分解

16、電壓；實(shí)際分解電壓總要比理論分解電壓高的原因：一是因?yàn)閷?dǎo)線、接觸點(diǎn)以及電解質(zhì)溶液都有一定的電阻，都將產(chǎn)生相應(yīng)的電壓降。另一方面，在計(jì)算E理論時(shí)，電極反應(yīng)均達(dá)到平衡狀態(tài)，而實(shí)際電解過程中有電流通過電解池時(shí)，由于溶液中離子的擴(kuò)散速度比較慢，或因電極反應(yīng)速度比較慢，使得電極反應(yīng)不能隨時(shí)達(dá)到平衡，而導(dǎo)致實(shí)際電極電勢(shì)對(duì)平衡電極電勢(shì)的偏離，偏離結(jié)果，使實(shí)際分解電壓高理論分解電壓。10.用標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)的概念解釋下列現(xiàn)象：（1）在Sn2+鹽溶液中加入錫能防止Sn2+被氧化；（2）加入FeSO4，使K2Cr2O7溶液的黃色褪去。答：（1）因，說明Sn比Sn2+更易被氧化；（2）因，因此，K2Cr2O7溶液氧化F

17、e SO4，從而使K2Cr2O7溶液的黃色褪去。11.常見的化學(xué)電源有哪幾種類型？寫出鉛蓄電池放電及充電時(shí)的兩極反應(yīng)。答：一次性電池、二次性電池和燃料電池；放電時(shí)，蓄電池起原電池作用，負(fù)極 Pb + SO42-PbSO4 +2e- 正極 PbO2 + 4H+ + SO42-+ 2e-PbSO4 + 2H2O 凈反應(yīng) Pb +PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O充電時(shí)，蓄電池起著電解池的作用，負(fù)極 PbSO4 +2e- Pb + SO42- 正極 PbSO4 + 2H2O PbO2 + 4H+ + SO42-+ 2e- 凈反應(yīng) 2PbSO4 + 2H2O Pb + PbO2 +

18、 2H2SO412.金屬電化學(xué)腐蝕的特點(diǎn)是什么？防止或延緩腐蝕的方法有哪些？答：金屬的電化學(xué)腐蝕，其特點(diǎn)是形成了腐蝕電池。金屬在潮濕大氣中的腐蝕，在土壤及海水中的腐蝕和在電解質(zhì)溶液中的腐蝕都是由于形成腐蝕電池而發(fā)生的電化學(xué)腐蝕。腐蝕電池可分為析氫腐蝕、吸氧腐蝕和差異充氣腐蝕。方法有：正確選用金屬材料，合理設(shè)計(jì)金屬結(jié)構(gòu) 、 電化學(xué)保護(hù)法、覆蓋層保護(hù)法、緩蝕劑法。13.為了防止鐵生銹，分別電鍍上一層鋅和一層錫，兩者的防腐效果是否一樣？答：防腐效果是不一樣的，電鍍一層鋅鍍層比鐵活潑，一旦形成腐蝕電池，Zn為陽(yáng)極，F(xiàn)e為陰極，鍍層Zn仍有保護(hù)作用；如果鍍Sn，則Fe為陽(yáng)極，Sn為陰極，F(xiàn)e將被腐蝕得更

19、快，但是，Sn2+常與有機(jī)酸形成配離子，使其電勢(shì)變得比Fe還低，從而也起到保護(hù)作用。14.解釋或回答下列問題：（1）含雜質(zhì)主要為Cu、Fe的粗鋅比純鋅更容易在硫酸中溶解。（2）在水面附近的金屬比在水中的金屬更易腐蝕。（3）銅制水龍頭與鐵制水管組合，什么部位易遭腐蝕？為什么？答（1）由于Zn比Cu、Fe活潑，含有它們時(shí)Zn與Fe、Cu形成微形原電池，從而加速Zn腐蝕；（2）因水面附近金屬因水面上與下氧氣濃度不同，易形成差異充氣腐蝕，從而更易腐蝕；（3）接觸處更易腐蝕，由于二者活潑性不同在接觸處易形成微原電池進(jìn)行腐蝕。15.在一磨光的鐵片上，滴上一滴含有少量酚酞的K3Fe(CN)6和NaCl溶液，

20、十幾分鐘后有何現(xiàn)象？試解釋之。答：由于氧氣濃度不同而形成電池，邊緣：p(O2)高，E 大，為正極 O2 + 2H2O + 4e = 4OH- 中心：p (O2)低，E 小，為負(fù)極 Zn = Zn2+ + 2e水滴中部的鋅因溶解而腐蝕。習(xí) 題1.是非題（對(duì)的在括號(hào)內(nèi)填“”號(hào)，錯(cuò)的填“”號(hào)）(1)在判斷原電池正負(fù)極時(shí)，電極電勢(shì)代數(shù)值大的電對(duì)做原電池正極，電極電勢(shì)代數(shù)值小的電對(duì)做原電池的負(fù)極。 ( )答：正確(2)在書寫電池半反應(yīng)時(shí)，可以有多種書寫形式，如 Ag2S + 2e-2Ag + S2- 1/2 Ag2S + e-Ag + 1/2 S2- 2Ag + S2-Ag2S + 2e- Ag + 1

21、/2 S2-1/2 Ag2S + e- 無(wú)論采用何種形式，只要電極反應(yīng)的條件相同，上述各電極反應(yīng)的電勢(shì)值均相同。 （ ）答：正確(3)能組成原電池的反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)。 （ ）答：錯(cuò)誤，因許多在原電池進(jìn)行的反應(yīng)并非是氧化還原反應(yīng)，如濃差電池、酸堿反應(yīng)電池、難溶電解質(zhì)與配離子的電離與沉淀電池、弱酸堿的解離電池等；(4)若將氫電極置于pH = 7 的溶液中（pH2= 100 kPa），此時(shí)氫電極的電勢(shì)值為0.414 V。 （ ）答：錯(cuò)誤，只有溫度確定才能具體計(jì)算出電勢(shì)值，即溫度在298K才能與0.414 V相符。(5)金屬鐵可以置換Cu2+離子，所以FeCl3溶液不能與金屬銅反應(yīng)。 （ ）答：錯(cuò)

22、誤，金屬鐵可以置換Cu2+離子，生成的不是Fe3+而是Fe2+；(6)對(duì)于濃差電池（-）Ag| AgNO3(aq, c1) AgNO3(aq, c2)| Ag (+)，據(jù)能斯特方程式可知c2c1。 （ ）答：正確；(7)金屬表面因O2分布不均勻遭受腐蝕時(shí)，腐蝕是發(fā)生在O2濃度較大的部位。 （ ）答：錯(cuò)誤，因O2濃度不同形成的差異充氣腐蝕，其中O2濃度低的為負(fù)極，而腐蝕。(8)海水中發(fā)生的腐蝕是典型的析氫腐蝕。 （ ）答：錯(cuò)誤，因析氫腐蝕一般是在酸性環(huán)境條件下發(fā)生。2.選擇題（選擇正確的答案，將其代號(hào)填入空格）（1）對(duì)于原電池(-) Fe| Fe2+ Cu2+ |Cu (+), 隨反應(yīng)的進(jìn)行，電

23、動(dòng)勢(shì)將 。(A)變大 (B)變小 (C)不變 (D)等于零答：正確答案為B，因，隨反應(yīng)進(jìn)行Fe2+濃度增加，而Cu2+濃度降低；（2）20000C 的電量相當(dāng)于 法拉第的電量。(A)0.0207 (B)2.071020 (C)0.207 (D)2.07答：正確答案為C，20000C 的電量等于20000/96485=0.207；（3）下列兩反應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)均能正向進(jìn)行_ 。Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O2Fe3+ + Sn2+ = 2Fe2+ + Sn4+其中最強(qiáng)氧化劑和最強(qiáng)還原劑分別為 。 (A)Cr2O72-，Sn2+ (B)Cr3

24、+，Sn4+ (C)Cr2O72-，F(xiàn)e2+ (D)Fe3+，Sn2+答：正確答案為A，四個(gè)答案中根據(jù)電極電勢(shì)大小，大的氧化性強(qiáng)，小的還原性強(qiáng)，最強(qiáng)氧化劑是Cr2O72-，最強(qiáng)還原劑是Sn2+。（4） 已知電極反應(yīng) ClO3 + 6H+ + 6e-= Cl + 3H2O 的= 839.6 kJmol-1，則E(ClO3/ Cl)值為 。(A)1.45 V (B)0.73 V (C)2.90 V (D)1.45 V答：正確答案為A，根據(jù)=-nFE 計(jì)算。（5）將下列電極反應(yīng)中有關(guān)離子濃度減小一半，而E 值增加的是 。 (A)Cu2+ + 2e- = Cu (B)I2 + 2e- = 2I(C)2

25、H+ + 2e- = H2 (D)Fe3+ + e- = Fe2+答：正確答案為B，因，其中（A）Q=1/CCu2+，（B）Q=CI-2，（C）Q=，（D）Q=，將Q各值代入E表達(dá)式比較即可。（6）有一個(gè)原電池由兩個(gè)氫電極組成，其中有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)氫電極，為得到最大電動(dòng)勢(shì)，另一個(gè)電極浸入的酸性溶液設(shè)p（H2）=100 kPa應(yīng)為 。(A)0.1 mol dm-3 HCl (B)0.1 mol dm-3 HAc(C)0.1 mol dm-3 H3PO4 (D)0.1mol dm-3 HAc +0.1 mol dm-3 NaAc答：正確答案為D，原電池電動(dòng)勢(shì)E=-，H+濃度與1mol/L相差愈大，則E愈

26、大。（7）已知某氧化還原反應(yīng)的、K、E，下列對(duì)三者值判斷合理的一組是 。(A)0，E 0，K1 (B)0，E0，K1(C)0，E0，K1 (D)0，E0，K1答：正確答案為C，因氧化還原反應(yīng)能正向發(fā)生，只有0，E0，而，所以K1。（8）暴露于潮濕的大氣中的鋼鐵，其腐蝕主要是 。 (A)化學(xué)腐蝕 (B)吸氧腐蝕 (C)析氫腐蝕 (D)陽(yáng)極產(chǎn)生CO2的腐蝕答：正確答案為B。（9）電解時(shí)，在陽(yáng)極上首先發(fā)生氧化作用而放電的是 。 (A)標(biāo)準(zhǔn)還原電極電勢(shì)最大者 (B)標(biāo)準(zhǔn)還原電極電勢(shì)最小者(C)考慮極化后，實(shí)際還原電極電勢(shì)最大者(D)考慮極化后，實(shí)際還原電極電勢(shì)最小者答：正確答案為D。在電解過程比較得失

27、電子肯定需考慮極化作用，然后在陽(yáng)極上發(fā)生失電子首先是電極電勢(shì)小的。3.用離子-電子法配平下列方程式（必要時(shí)添加反應(yīng)介質(zhì)）。（1）K2MnO4 + K2SO3 + H2SO4 K2SO4 + MnSO4 + H2O（2）NaBiO3 (s) + MnSO4 + HNO3 HMnO4 + Bi(NO3)3 + Na2SO4 + NaNO3 + H2O（3）Zn + NO3 + H+Zn2+ + NH4+ + H2O（4）Ag + NO3 + H+ Ag+ + NO + H2O（5）Al + NO3 + OH + H2O Al(OH)4 + NH3答：略4.根據(jù)下列反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池，用電池符號(hào)表示，并

28、寫出對(duì)應(yīng)的半反應(yīng)式。（1）2Ag+ + Cu (s) 2Ag (s) + Cu2+（2）Pb2+ + Cu (s) + S2- Pb (s) + CuS（3）Pb (s) + 2H+ + 2ClPbCl2 (s) + H2 (g)解：（1）（-）Cu | Cu 2+ (C1) Ag+ (C2) | Ag（+）半反應(yīng)分別為：Cu=Cu2+2e和Ag+e=Ag；（2）（-）Cu|CuS（s）|S2- (C1) Pb2+ (C2)|Pb（+）半反應(yīng)分別為：Cu+S2-=CuS+2e和Pb2+2e=Pb；(3) （-）Pb | PbCl2（s）|Cl- (C1) H+ (C2) |H2,Pt（+）半反

29、應(yīng)分別為：Pb+2Cl-=PbCl2+2e和2H+2e=H2；5.指出下列原電池反應(yīng)的正負(fù)極，寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)，并計(jì)算25時(shí)原電池的電動(dòng)勢(shì)。（1）Cu | Cu 2+ (1 mol dm3) Zn 2+ (0.001 mol dm3) | Zn（2）Hg，Hg2Cl2| Cl(0.1 mol dm3) H +(1 mol dm3) | H2（pH2 = 100 kPa）| Pt（3）Pt | Fe2+(0.1moldm3)，F(xiàn)e3+(1.0moldm3) MnO4(0.1 mol dm-3)，H+（0.1 mol dm-3)，Mn2+（0.1 mol dm-3）| Pt（4）Pb | P

30、b 2+ (0.1 mol dm-3) S 2-(0.1 mol dm-3) | CuS，Cu解：（1）E=E(+)-E(-)=0.3311(V)因此，Cu極為負(fù)極，而Zn極為正極；負(fù)極反應(yīng)：Cu=Cu2+2e；正極反應(yīng)：Zn2+2e=Zn電池反應(yīng)：Cu+Zn2+（0.001mol/L）=Cu2+(1mol/L）+Zn。（2）說明標(biāo)準(zhǔn)氫電極為負(fù)極，而甘汞為正極E=E(+)-E(-)=0.2209(V)負(fù)極反應(yīng)：H2= 2H+ + 2e；正極反應(yīng)：Hg2Cl2 + 2e=2Hg + 2Cl-電池反應(yīng)：H2 + Hg2Cl2= 2H+ + 2Hg + 2Cl-。（3）E=E(+)-E(-)=0.7

31、718(V)因此，F(xiàn)e3+/Fe2+電極為負(fù)極，而MnO4-/Mn2+電極為正極；負(fù)極反應(yīng)：Fe2+=Fe3+e；正極反應(yīng)：MnO4-+8H+5e=Mn2+4H2O電池反應(yīng)：5Fe2+ MnO4-+8H+= Fe3+ Mn2+4H2O。（4）說明Pb電極為負(fù)極，而銅電極為正極，E=E(+)-E(-)=1.4716(V)負(fù)極反應(yīng)：Pb=Pb2+2e；正極反應(yīng)：CuS + 2e=Cu + S2-電池反應(yīng)：Pb + CuS=Cu + Pbg + S2-。6.由標(biāo)準(zhǔn)氫電極和鎳電極組成原電池。若c (Ni2+) = 0.010 mol dm3時(shí)，電池的電動(dòng)勢(shì)為0.2955 V，其中鎳為負(fù)極，計(jì)算鎳電極的

32、標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)。解：得出，又因：得：=0.2363V7.試判斷下列反應(yīng)能否按指定方向進(jìn)行。（1）Fe 2+ + Cu2+Cu (s) + Fe 3+，參加反應(yīng)的各離子濃度均為 1 mol dm3（2）2Br + Cu2+Cu (s) + Br2（l），其中，c(Br) = 1.0 mol dm-3； c(Cu2+) = 0.1 mol dm-3解：（1）因各離子濃度為1mol/L,，Cu電極應(yīng)該作負(fù)極，但實(shí)際上述反應(yīng)Cu為正極，說明上述反應(yīng)不能按指定方向進(jìn)行；（2）因,說明Cu電極作負(fù)極，因此上述反應(yīng)不能按指定方向進(jìn)行。8.在298.15K時(shí)，有下列反應(yīng)H3AsO4 + 2I + 2H+ = H

33、3AsO3 + I2 + H2O（1）計(jì)算由該反應(yīng)組成的原電池的標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢(shì)。（2）計(jì)算該反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯函數(shù)變，并指出在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)該反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行。（3）若溶液的pH =7，而c (H3AsO4) = c (H3AsO3) = c (I) = 1 mol dm-3，則該反應(yīng)的rGm是多少？此時(shí)反應(yīng)進(jìn)行的方向如何？解：（1）反應(yīng)H3AsO4 + 2I + 2H+ = H3AsO3 + I2 + H2O可在原電池（-）Pt |I-(c1)，I2 H3AsO4(C2) ，H2AsO3（C3），H+| Pt（+），E=E(+)- E(-)=0.560-0.5355=0.0245V；（2）=-n

34、FE=-2964850.0245=-4727.8J/mol Cl2(g)Fe3+(aq)（b）比較三種還原劑標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)大小可得出，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下還原劑依次增強(qiáng)順序：Al(s) H2(g)Cu(s)13.Consider the following reactions. Are they spontaneous in the direction written,under standard conditions at 25？（a）Sn 4+ (aq) + 2Fe2+ (aq) Sn2+ (aq ) + 2Fe3+(aq)（b）4MnO4(aq) + 12H+ (aq) 4Mn2+ (aq ) +

35、 5O2 + 6H2O (l)解：（a）因E(Sn4+/Sn2+)=0.151V, E(Fe3+/Fe2+)=0.771V，得出Fe3+為氧化劑，Sn2+為還原劑，因此上述反應(yīng)正向不能自發(fā)進(jìn)行；（b）因E(MnO4-/Mn2+)=1. 507V, E(O2/H2O，H+)=2.076V，得出O2為氧化劑，Mn2+為還原劑，因此上述反應(yīng)正向能自發(fā)進(jìn)行自測(cè)題一、選擇題1.在堿性介質(zhì)中，下列氧化還原反應(yīng)方程式完全正確的是：(a)2Ag2S + 8CN- + O2 + 2H2O = 2S + 4Ag(CN) 2- + 4OH-(b) 2Ag2S + 8CN- + 2H+ = 2S + 4Ag(CN)2

36、- + 2OH-(c) 2Ag2S + 4CN- + 2H2O= S+ 2Ag(CN)2- + 4OH-(d) Ag2S + 4CN- + 2H+= S + 24Ag(CN) 2- + 2OH-2.對(duì)氧化還原反應(yīng)：MnO2 + 4HCl = MnCl2+ Cl2+ 2H2O 下列原電池符號(hào)書寫正確的是：(a) (-)Pt,Cl2Cl-H+,Mn2+ MnO2,Mn(+) (b) (-) MnO2, Mn2+, H+Cl- Cl2,Pt (+) (c) (-)Pt, MnO2 Mn2+, H+Cl- Cl2,Pt (+) (d)(-)Pt,Cl2Cl-H+,Mn2+ MnO2,Pt(+) 3.已

37、知E0Fe3+/Fe2+=0.77V, E0I2/I-=0.54V,，則原電池反應(yīng)：2Fe3+ + 2I- = 2Fe2+ + I2 的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)值為：(a)1.00V (b)-0.23V (c)0.23V (d)-1.00V 4.下列兩反應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)上均能正向進(jìn)行，Cr2O72-+6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2O,6Fe3+Sn2+=2Fe2+Sn4+,其中最強(qiáng)氧化劑和最強(qiáng)還原劑分別是：(a)Cr2O72-,Sn2+ (b)Cr2O72-/Cr3+,Sn4+/ Sn2+ (c)Fe3+,Fe2+ (d)Fe3+/Fe2+, Sn4+/ Sn2+ 5.已知E0O2/H2O=1.2

38、3V，則E0O2/OH-值與下列數(shù)據(jù)最接近的是：(a)1.23V (b)0.40V (c)1.29V (d)1.02V 6.25時(shí)，原電池符號(hào)如下: (-)AgAg+(0.1mol/l)Ag+(0.5mol/l) Ag(+) 相應(yīng)原電池反應(yīng)平衡常數(shù)K為：(a)0 ( b)1/5 (c)5 (d) 1 7.已知在標(biāo)準(zhǔn)Ag電極中加入K2CrO4(s)，達(dá)到平衡后CrO42-=0.5mol/l，則新電極反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電勢(shì)與下列數(shù)據(jù)接近的是：0.454V (B) 0.091V (C) 0.622V (D) 0.445V 8.已知FeO42- + 2H2O +3e = FeO22- + 4OH-, E=0.

39、9V，當(dāng)其條件不變，pH 值降低時(shí)該電極反應(yīng)的E值將： ；而E將： ； 注意E與E區(qū)別。(a)減少；(b)增大；(c)不變；(d)可能減小，也可能增大；9.已知=0.17V，=0.34V，以下兩種組合均可得到反應(yīng)：Cu2+Cu=2Cu+,(1) Cu2+e=Cu+, Cu+e=Cu； (2) Cu2+2e=Cu, 2Cu+2e=2Cu；對(duì)于兩種不同組合而得到的上述反應(yīng)，正確的判斷是：(a)兩種組合而得到的反應(yīng)的K、 E、G均相等 (b)兩種組合而得到的反應(yīng)的K、G均相等 (c)兩種組合而得到的反應(yīng)的E均相等 (d)兩種組合而得到的反應(yīng)的 E、G均相等 10.下列兩電池反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)分別為：

40、E1、 E2：(1)1/2H2 + 1/2Cl2= HCl；(2) 2HCl = H2 + Cl2 ，則E1與 E2關(guān)系為：( a )E2= 2E1 ；( b) E2= -E1 ；(c) E2=- 2E1 ；(d) E2= -E1; 11.298K時(shí)，已知E1Fe3+/Fe2+=0.771V， E1Sn4+/Sn2+=0. 15V，則反應(yīng)2Fe2+ + Sn4+= 2Fe3+ + Sn2+的rGm為（單位：kJ/mol）：(a)-268.7；(b)-177.8；(c)-119.9；(d) -119.9；12.如果規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)氫電極的電極電勢(shì)為1V，則可逆電極的電極電勢(shì)Eox/Red值和電池標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)

41、勢(shì)E將有何變化：Eox/Red和E各增加1V (b) Eox/Red和E各減小1V (c) Eox/Red增加1V，而 E不變 (d) Eox/Red減小1V，E不變 13.下列敘述中正確的是：因?yàn)槭请妼?duì)Ni2+2e=Ni的 E為-0.23V, 2Ni2+4e=2Ni的 E為-0.46V (b) 含氧酸根的氧化能力通常隨溶液的pH值減小而增強(qiáng) (c) 因?yàn)镋Cl2/Cl- EMnO2/Mn2+ ,所以絕對(duì)不能用MnO2與鹽酸作用制取Cl2 (d) 已知EZn2+/Zn和 ECu2+/Cu 分別為：-0 .762V和0 .347V，銅鋅原電池的電動(dòng)勢(shì)大于0時(shí)，Cu2+的濃度總大于Zn2+的濃度 14.對(duì)原電池(-)ZnZn2+(C1)Ag+(C2)Ag(+)，欲使其電動(dòng)勢(shì)增加，可采取的措施有：(a)增加Zn2+的濃度 (b