全國(guó)勘察設(shè)計(jì)注冊(cè)工程師執(zhí)業(yè)資格考試公共基礎(chǔ)考試普通化學(xué)考試內(nèi)容4

普通化學(xué)考試大綱四.氧化還原與電化學(xué)

氧化還原的概念；氧化劑與還原劑；氧化還原電對(duì)；氧化還原反應(yīng)方程式的配平；原電池的組成和符號(hào)；電極反應(yīng)與電池反應(yīng)；標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)；電極電勢(shì)的影響因素及應(yīng)用；金屬腐蝕與防護(hù)。第四節(jié)、氧化還原與電化學(xué)

一.氧化還原反應(yīng)概念1.氧化反應(yīng):物質(zhì)失去電子的反應(yīng)稱氧化反應(yīng).例Zn-2e-1=Zn2+（化合價(jià)升高的過(guò)程）

2.還原反應(yīng):

物質(zhì)得到電子的反應(yīng)稱還原反應(yīng).

例Cu2++2e-1=Cu（化合價(jià)降低的過(guò)程）3.氧化還原電對(duì)：氧化態(tài)/還原態(tài),如Zn2+/Zn、Cu

2+/Cu4.氧化劑:得到電子（化合價(jià)降低）的物質(zhì)是氧化劑,如Cu2+。5.還原劑:失去電子（化合價(jià)升高）的物質(zhì)是還原劑,如Zn。

6.氧化還原反應(yīng):有電子轉(zhuǎn)移的反應(yīng)。7.歧化反應(yīng)：在同一反應(yīng)中，同一物質(zhì)，既可作為氧化劑（元素化合價(jià)降低），又可作為還原劑（元素化合價(jià)升高），此反應(yīng)稱為歧化反應(yīng)。3I2+6OH-=====IO3-+5I-+3H2O中，單質(zhì)I2既是氧化劑又是還原劑。15．對(duì)于化學(xué)反應(yīng):Cl2+6NaOH=NaClO3+5NaCl+3H2O,下列評(píng)述中,Cl2在該反應(yīng)中所起的作用的正確評(píng)述是:A.Cl2既是氧化劑,又是還原劑;B.Cl2是氧化劑,不是還原劑;C.Cl2是還原劑,不是氧化劑;D.Cl2既不是氧化劑,又不是還原劑;6.氧化還原反應(yīng)方程式的配平:離子—電子法配平氧化還原反應(yīng)方程式的步驟:(1)用離子式寫(xiě)出參加氧化還原反應(yīng)的反應(yīng)物和產(chǎn)物。如：MnO4-+Fe2+→Mn2++Fe3+(2)寫(xiě)出氧化還原反應(yīng)的兩個(gè)半反應(yīng):還原劑失去電子被氧化—氧化反應(yīng);氧化劑得到電子被還原—還原反應(yīng)。

MnO4-+e-→Mn2+;Fe2+→Fe3+(3)配平半反應(yīng)式使兩邊的各種元素原子總數(shù)和電荷總數(shù)均相等。

MnO4-+8H++5e-→Mn2++4H2O;

Fe2+-e-→Fe3+(4)根據(jù)氧化劑和還原劑得失電子總數(shù)相等的原則確定各半反應(yīng)式的系數(shù),并合并之,寫(xiě)出配平的離子方程式和分子方程式。

MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++

5Fe3++4H2O例：MnO2+HCl=MnCl2+Cl2+H2O將反應(yīng)配平后，MnCl2的系數(shù)為：A,1B,2C,3D,4MnO2+4HCl=MnCl2+Cl2+2H2O二.原電池與電極電勢(shì)1.原電池:將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。原電池的電極反應(yīng)(半反應(yīng))、電池反應(yīng)(總反應(yīng))：例如銅鋅原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)：Zn-2e-1=Zn2+正極發(fā)生還原反應(yīng)：Cu2++2e-1=Cu原電池的總反應(yīng)：Zn+Cu2+=Zn2++Cu2.電極類(lèi)型及符號(hào)組成原電池的電極歸納起來(lái)分為四類(lèi)：(1)金屬—金屬離子電極,例如：Zn︱Zn2+（C）(2)非金屬—非金屬離子電極,

例如：Pt︱H2（P）︱H+（C）(3)金屬離子電極,例如：Pt︱Fe3＋(C1),Fe2＋(C2)(4)金屬—金屬難溶鹽電極,例如：Ag,AgCl（S）∣Cl—（C）;甘汞電極:Pt︱Hg︱Hg2Cl2(固)︱Cl-(aCl-)3,原電池的圖式：

(－）B︱B+（C）┆┆A+（C）∣A(+)“︱”

代表相界,“┆┆”

代表鹽橋鹽橋作用：補(bǔ)充電荷,保持兩邊溶液的電中性,維持電荷平衡，溝通線路。

銅鋅原電池圖式為：（－）Zn︱Zn2+（C1）┆┆Cu2+

（C2）∣Cu(+)937.關(guān)于鹽橋敘述錯(cuò)誤的是（）A、電子通過(guò)鹽橋流動(dòng)；B、鹽橋中的電解質(zhì)可以中和兩個(gè)半電池中過(guò)剩的電荷；C、可維持氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行；D、鹽橋中的電解質(zhì)不參加電池反應(yīng)。答：A例題82．根據(jù)下列反應(yīng)構(gòu)成原電池，其電池圖式為▁▁▁▁▁。

Fe2++Ag+→Fe3++AgA.(一)Fe2+│Fe3+┆┆Ag+│Ag(+)B.(一)Pt│Fe2+│Fe3+┆┆Ag+│Ag│(+)C.(一)Pt│Fe2+,Fe3+┆┆Ag+│Ag,Ag(+)D.(一)Pt│Fe3+,Fe2+┆┆Ag+│Ag(+)題114.問(wèn)：已知原電池的符號(hào)為:(-)Pt│Fe3+,Fe2＋┆┆Sn4+，Sn2＋│Pt(+),則此電池反應(yīng)的產(chǎn)物為:Fe3+,Sn4+(B)Fe3+,Sn2＋(C)Fe2＋,Sn4+(D)Fe2＋,Sn2＋負(fù)極的反應(yīng)為:Fe2＋－e=Fe3+;正極的反應(yīng)為:Sn4++2e=Sn2＋;3．電極電勢(shì)：(1)標(biāo)準(zhǔn)氫電極：規(guī)定在任何溫度下標(biāo)準(zhǔn)氫電極的電極電勢(shì)為零，即

φθ（H+/H2）=0.0000V標(biāo)準(zhǔn)氫電極為:Pt︱H2(100kPa)︱H+(1mol.dm-3)(2)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)φθ：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氫電極的電極電勢(shì).如，φθ(Cu2+/

Cu)=+0.34V說(shuō)明：1)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)在一定溫度下為一常數(shù),不隨電極反應(yīng)形式的改變而變.例：

Cu2++2e=Cu,φθ=+0.34V；

Cu－2e=Cu2+φθ=+0.34V2)電極電勢(shì)不隨電極反應(yīng)計(jì)量系數(shù)的改變而變化。例：電極反應(yīng)：Cu2++2e=Cu,φθ=+0.34V電極反應(yīng)：2Cu=2Cu2++4e，φθ=+0.34V73.電極反應(yīng)Cu2++2e=Cu,φθ=+0.34V,推測(cè)電極反應(yīng)2Cu=2Cu2++4e的φθ值為_(kāi)______A.-0.68V;B.+0.68V;C.-0.34V;D.+0.34V42.標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)是（）A．電極相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氫電極的電極電勢(shì)；B．在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，電極相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氫電極的電極電勢(shì)；C.在任何條件下，可以直接使用的電極電勢(shì)；D．與物質(zhì)的性質(zhì)無(wú)關(guān)的電極電勢(shì)。（3）原電池電動(dòng)勢(shì):

E=φ(+)－φ(—)；

標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì):

Eθ=φθ(+)－φθ(—)

(4)參比電極：由于標(biāo)準(zhǔn)氫電極要求氫氣純度高、壓力穩(wěn)定,并且鉑在溶液中易吸附其他組分而失去活性。因此,實(shí)際上常用易于制備、使用電極電勢(shì)穩(wěn)定的電極為對(duì)比參考,稱為參比電極常用參比電極:甘汞電極或氯化銀電極

4．濃度對(duì)電極電勢(shì)的影響---能斯特方程對(duì)任意給定的電極a（氧化態(tài)）+ne-=b（還原態(tài)）,298K時(shí):其中：Cθ=1moldm-3,例：Cu2+(aq)＋2e-＝Cu（s)

Fe3＋（aq）＋e＝Fe2＋（aq）注意事項(xiàng)：（1）參加電極反應(yīng)的物質(zhì)若是純物質(zhì)或純液體，則該物質(zhì)的濃度作為1。（2）若電極反應(yīng)中某物質(zhì)是氣體，則用相對(duì)分壓P/Pθ

代替相對(duì)濃度

C/Cθ例：氫電極,電極反應(yīng)為:2H+(aq)+2e-=H2(g),其能斯特方程為:其中：Pθ

=

100kPa(3)對(duì)于有H+或OH-參加的電極反應(yīng),其濃度及其計(jì)量系數(shù)也應(yīng)寫(xiě)入能斯特方程。如,電極反應(yīng):MnO4-+8H++5e-→Mn2++4H2O其能斯特方程為:例：已知氯電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)為1.358V，當(dāng)氯離子濃度為0.1molL-1，氯氣濃度為0.1×100kPa時(shí)，該電極的電極電勢(shì)為：A,1.358VB,1.328V

C,1.388VD,1.417VCl2+2e=2Cl-128.

已知.某原電池的兩個(gè)半電池都由AgNO3溶液和銀絲組成,其中一個(gè)半電池的另一半電池的將二者連通后,其電動(dòng)勢(shì)為:(B)(A)0.00V

(B)0.059V

(C)0.80V(D)無(wú)法判斷四.電極電勢(shì)的應(yīng)用1、比較氧化劑、還原劑的相對(duì)強(qiáng)弱：電極電勢(shì)代數(shù)值越大，其氧化態(tài)氧化性越強(qiáng)，對(duì)應(yīng)還原態(tài)的還原性越弱；電極電勢(shì)代數(shù)值越小，其還原態(tài)的還原性越強(qiáng)。例,已知:則,氧化性強(qiáng)弱順序?yàn)?>>

78．已知φθCu2+/Cu=+0.3419V，

φθFe3+/Fe2+=+0.771VφθSn4+/Sn2+=+0.151V，

φθI2/I-=+0.5355V其還原態(tài)還原性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)?C)。A．Cu>I->Fe2+>Sn2+，

B．I->Fe2+>Sn2+>CuC．Sn2+>Cu>I->Fe2+，

D．Fe2+>Sn2+>I->Cu39．已知電對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)電極大小順序?yàn)椋篍（F2/F-）>E（Fe3+/Fe2+

）>E（Mg2+

/Mg）>E（Na+/Na）,則下列離子最強(qiáng)的還原劑為：AF-B,Fe2+

C,Na+D,Mg2+

76.下列物質(zhì)與H2O2水溶液相遇時(shí)，能使H2O2顯還原性的是：[已知：Eθ（MnO-4/Mn2+）=1.507V，Eθ（Sn4+/Sn2+

）=0.151V，Eθ（Fe3+/Fe2+

）=0.771V，Eθ（O2/H2O2）=0.695V，Eθ（H2O2/H2O）=1.776V，Eθ（O2/OH-

）=0.401V]（A）KMnO4(酸性)

（B）SnCl2

（C）Fe2+

（D）NaOH答：A分析：電極電位的大小順序?yàn)椋篍θ（H2O2/H2O）Eθ（MnO4/Mn2+

）Eθ（Fe3+//Fe2+

）Eθ（O2/H2O2）Eθ（O2/OH-）>Eθ（Sn4+/Sn2+

）2、判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的方向：E=φ(+)－φ(-)>0反應(yīng)正向進(jìn)行;E=φ(+)－φ(-)=0反應(yīng)處于平衡;E=φ(+)－φ(-)<0反應(yīng)逆向進(jìn)行;電極電勢(shì)大的氧化態(tài)作氧化劑(正極),電極電勢(shì)小的還原態(tài)作還原劑(負(fù)極),反應(yīng)正向進(jìn)行.已知：φθ(Sn2+/Sn)

＝-0.1375V;

φθ(Pb2+/Pb)＝-0.1262V在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,反應(yīng)方向?yàn)?

Sn+Pb

2+→Sn

2++Pb74.已知θSn4+/Sn2+=0.15V，θCu2+/Cu=0.34V

θFe3+/Fe2+=0.77V，θCl2/Cl-=1.36V在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)是:。A.2Fe2++Cu2+

2Fe3++CuB.Cl2+Sn2+

2Cl-+Sn4+C.2Fe2++Sn4+

2Fe3++Sn2+D.2Fe2++Sn2+

2Fe3++Sn4+75.在標(biāo)準(zhǔn)條件下,下列反應(yīng)均正方向進(jìn)行:Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O2Fe3++Sn2+=2Fe2++Sn4+它們中間最強(qiáng)的氧化劑和最強(qiáng)的還原劑是()A.Sn2+和Fe3+

B.Cr2O72-和Sn2+

C.Cr3+和Sn4+D.Cr2O72-和Fe3+3、計(jì)算氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的程度：

氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的程度可用標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)kθ來(lái)表示。在298．15k時(shí)，

Eθ=φθ

(+)－φθ(—)

=φθ

(氧化劑)－φθ

(還原劑)n:反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)

五．

金屬的腐蝕及防止1．化學(xué)腐蝕：金屬與干燥的腐蝕性氣體或有機(jī)物發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)引起的腐蝕稱化學(xué)腐蝕。2．電化學(xué)腐蝕：由電化學(xué)作用而引起的腐蝕叫做電化學(xué)腐蝕，它是由于形成許多微小腐蝕電池而引起的。電化學(xué)腐蝕分為：（1）析氫腐蝕：在酸性溶液中，陰極反應(yīng)主要以H＋離子得電子還原成H2而引起的腐蝕稱析氫腐蝕陽(yáng)極：Fe－2e－＝Fe2＋陰極：2H＋＋2e－=H2電池反應(yīng)：Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2(2)吸氧腐蝕：陰極以O(shè)2得電子生成OH－離子所引起的腐蝕稱吸氧腐蝕。

一般金屬在大氣中、弱堿性、中性甚至酸性不太強(qiáng)的水膜中的腐蝕主要是吸氧腐蝕。陽(yáng)極：Fe－2e－＝Fe2＋陰極：O2+2H2O+4e-=

4OH－電池反應(yīng)：2Fe＋

2H2O＋O2=2Fe（OH）2(3)差異充氣腐蝕：金屬表面因氧氣濃度分布不均勻而引起的電化學(xué)腐蝕稱差異充氣腐蝕。是吸氧腐蝕的一種。

O2+2H2O+4e-=

4OH－

pO2小的部位，電位低，作為陽(yáng)極被腐蝕。這種腐蝕多發(fā)生在金屬表面不光滑處、加工接口處及埋入地下的管道例題134.

下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是:C(A)金屬腐蝕分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕; (B)金屬在干燥的空氣中主要發(fā)生化學(xué)腐蝕