第3章 氧化还原反应 电化学
一．判断题
1. 在25℃及标准状态下测定氢的电极电势为零。 ( X ) 2. 已知某电池反应为
A?12?1B?A??B,2??22而当反应式改为2A?B?2A?B时,则此
反应的EΘ不变,而ΔrGmΘ改变。 ( √ ) 3. 在电池反应中,电动势越大的反应速率越快。 ( X ) 4. 在原电池中,增加氧化态物质的浓度,必使原电池的电动势增加。 ( X ) 5. 标准电极电势中E值较小的电对中的氧化态物质,都不可能氧化E值较大的电对中 的还原态物质。 ( X ) 6. 若将马口铁(镀锡)和白铁(镀锌)的断面放入稀盐酸中,则其发生电化学腐蚀的阳极反应
是相同的。 ( X ) 7. 电解反应一定是?rG?0,?rG?0的反应。 ( X ) 8. 超电势会导致析出电势高于平衡电势。 ( X )
???二．选择题
1. 下列关于氧化数的叙述正确的是( A )
A.氧化数是指某元素的一个原子的表观电荷数 B.氧化数在数值上与化合价相同 C.氧化数均为整数
D.氢在化合物中的氧化数皆为+1
2. 若已知下列电对电极电势的大小顺序EΘ(F2/F-) > EΘ(Fe3+/Fe2+) > EΘ(Mg2+/Mg) >
EΘ(Na+/Na),则下列离子中最强的还原剂是( B )
A.F- B.Fe2+ C.Na+ D.Mg2+
2??3. 已知电极反应Cu?2e?Cu的标准电极电势为0.342V,则电极反应
2Cu?4e??2Cu2?的标准电极电势应为( C )
A.0.684V B.-0.684V C.0.342V D.-0.342V 4. 已知EΘ(Ni2+/Ni)= -0.257V,测得镍电极的E(Ni2+/Ni)= -0.210V,说明在该系统中必有( A )
2??12??1m(Ni)?1mol?kgm(Ni)?1mol?kgA. B.
C. m(Ni2?)?1mol?kg?1 D. m(Ni2?)无法确定
5. 下列溶液中,不断增加H+的浓度,氧化能力不增强的是( D )
A.MnO4- B.NO3- C.H2O2 D.Cu2+ 6. 将下列反应中的有关离子浓度均增加一倍,使对应的E值减少的是( C )
A.Cu2??2e??Cu B. Zn?2e??Zn2?
??C. Cl2?2e?2Cl D. Sn4??2e??Sn2?
7. 某电池的电池符号为(-)Pt|A3+,A2+ || B4+,B3+|Pt(+),则此电池反应的产物应为( B )
A. A3+, B4+ B. A3+, B3+ C. A2+, B4+ D. A2+, B3+ 8. 在下列电对中,标准电极电势最大的是( D )
A.AgCl/Ag B.AgBr/Ag C.[Ag(NH3)2]+/Ag D.Ag+/Ag 9. A、B、C、D四种金属，将A、B用导线连接，浸在稀硫酸中，在A表面上有氢气放 出，B逐渐溶解；将含有A、C两种金属的阳离子溶液进行电解时，阴极上先析出C；把D 置于B的盐溶液中有B析出。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是（ C ）
A.A>B>C>D B.C>D>A>B C.D>B>A>C D.B>C>D>A
?10.1mol?kg10. 已知标准氯电极的电势为1.358V,当氯离子浓度减少到,氯气分压减少到
0.1?100kPa时,该电极的电极电势应为( C )
A.1.358V B.1.3284V C.1.3876V D.1.4172V 11. 电解NiSO4溶液,阳极用镍,阴极用铁,则阳极和阴极的产物分别是( A )
A.Ni2+,Ni B. Ni2+,H2 C.Fe2+, Ni D. Fe2+, H2 12. 在腐蚀电极中( C )
A.阴极必将发生析氢反应 B.阴极必将发生吸氧反应
C.阴极的实际析出电势必高于阳极的实际析出电势 D.极化作用使得腐蚀作用加快
三．填空题
1. 在一定条件下,以下反应均可向右进行, Cr2O72??6Fe2??14H??2Cr3??6Fe3??7H2O (1)
3? 2Fe?Sn2??2Fe2??Sn4? (2)
上述物质中最强的氧化剂应为Cr2O72-,最强的还原剂应为Sn2+ 。
2. 原电池是由 自发 的氧化-还原反应所组成的.在这种反应中,必伴随着 电子迁移
的过程。
3. 对于氧化-还原反应,若以电对的电极电势作为判断的依据时,其自发的条件必为
E+>E- 。
4. 某原电池的一个电极反应为2H2O?O2?4H??4e?,则这个反应一定发生在 负
极 。
??Cl?2e?2Cl25. 若某原电池的一个电极发生的反应是,而另一个电极发生的反应为
?3?2?Fe2??e??Fe3?,已测得E(Cl2/Cl)?E(Fe/Fe),则该原电池的电池符号应
为 (-)Pt|Fe3+,Fe2+ || Cl-|Cl2| Pt(+) 。
?2???E(Hg/Hg(l))= 0.797V 。 H(g)?Hg(aq)?2H(aq)?2Hg(l),E?0.797V226. 已知反应,则
2?2?E(Cu/Cu)?E(Zn/Zn),在Cu电极和Zn电极中分别注入7. 在Cu-Zn原电池中,若
2?氨水,则可能分别导致该原电池的电动势 先降低 和 后升高 。
??2D(aq)?2e?D2的标准电极电势为-0.0034V,则在相同温度8. 25℃时,若电极反应
??2H(aq)?D(g)?2D(aq)?H2(g)的E?= 0.0034V , 2及标准状态下反应
?rG?= -6.56×102J?mol-1 ,K?= 1.3 。
?2?9. 电解CuSO4溶液时,若两极都用铜,则阳极反应为Cu?2e?Cu,阴极反应为
Cu2??2e??Cu ；若阴极使用铜做电极而阳极使用铂做电极,则阳极反应为 ,阴
极反应为Cu2??2e??Cu；若阴极使用铂做电极而阳极使用铜做电极,则阳极反应
?2?2??为Cu?2e?Cu,阴极反应为Cu?2e?Cu。
（四）问答题
1. 试从电子运动方向，离子运动方向，电极反应，化学变化与电转换作用本质，反应自发
性五个方面列表比较原电池与电解池的异同。
2. 半电池(A)是由镍片浸在1.0mol?kg-1的Ni2+溶液中组成的，半电池(B)是由锌片浸在
1.0mol?kg-1的Zn2+溶液中组成的。当将半电池(A)和(B)分别与标准氢电极连接组成原电池,测得原电池的电动势分别为E(A?H2)?0.257V,E(B?H2)?0.762V.试回答下面问题:
(1)当半电池(A)和(B)分别与标准氢电极组成原电池时,发现金属电极溶解.试确定各半电池的电极电势符号是正还是负。
(2)Ni、Ni2、Zn、Zn2中，哪一种物质是最强的氧化剂？
＋
＋
(3)当将金属镍放入1.0mol?kg-1的Zn2+溶液中，能否发生反应？将金属锌浸入1.0mol?kg-1的Ni2+溶液中会发生什么反应？写出反应方程式。
(4)Zn2与OH-能反应生成Zn(OH)42-.如果在半电池（B）中加入NaOH，问其电极电势
＋
是变大变小还是不变？
(5)将半电池(A)和(B)组成原电池,何者为正极?电动势是多少? 3.根据下面的电池符号,写出相应的电极反应和电池总反应.
电池符号 (-)Zn|Zn2+||Fe2+|Fe(+) (-)Ni|Ni2+||Fe3+, Fe2+|Fe(+) (-)Pb|Pb2+||H+|H2|Pt(+) (-)Ag|AgCl|Cl-||I-|I2|Pt(+) 4.写出下列电解的两极产物.
电解液 CuSO4水溶液 MgCl2水溶液 KOH水溶液 五．计算题
1. 将Cu片插入盛有0.5mol?Kg-1的CuSO4溶液的烧杯中,Ag片插入盛有0.5mol?Kg-1的AgNO3溶液烧杯中:
(1)写出该原电池的电池符号；
(2)写出电极反应式和原电池的电池反应； (3)求该电池的电动势；
(4)若加入氨水于CuSO4溶液中,电池的电动势将如何变化?若加氨水于AgNO3溶液中,情况又如何?(定性回答) 解:(1)电池符号:
(-)Cu|Cu2+(0.5mol?Kg-1) || Ag+(0.5mol?Kg-1) |Ag(+)
?2? (2) Cu?2Ag?Cu?2Ag
电极反应 电池总反应. 阳极材料 Cu 石墨 Pt 阴极材料 Cu Fe Pt 阳极产物 阴极产物 (3) 0.449V (4)
2. 已知电极反应NO3-+3e+4H+?NO+2H2O的EΘ(NO3-/NO)=0.96V,求当
b(NO3-)=1.0mol?Kg-1时,PNO=100Kpa的中性溶液中的电极电势.并说明酸度对NO3-氧化性的影响。
解: NO3-氧化能力受酸度的影响.若酸度较大,其氧化能力增大,所以浓硝酸的氧
化能力强。
3． 对含有Ag+的溶液加入Cl-,使达平衡时Cl-的浓度为1.0mol?Kg-1。计算Ag+/ Ag电对的 电极电势.试回答计算结果说明了什么。
解:说明，氧化型离子生成沉淀时,会降低电对的电极电势。
2???2???ZnO?2HO?2e?Zn?4OHZn?2e?ZnE??0.76V224． 已知，；，
E???1.22V。试通过计算说明锌在标准状态下，既能从酸中，又能从碱中置换放出氢气。
5. 已知某原电池的正极是氢电极，p(H2)?100kPa,负极的电极电势是恒定的。当氢电 极中pH=4.008时,该电池的电动势是0.412V.如果氢电极中所用的溶液改为一未知b(H)的缓冲溶液,又重新测得原电池的电动势为0.427V.计算该缓冲溶液的b(H)和pH值.如果该缓
??1b(HA)?b(A)?1.0mol?kg冲溶液中,求该弱酸HA的解离常数。
+
+
1.8?10?4?1.0Ka(HA)??1.8?10?41.0解:
?6. 某原电池的一个半电池是由金属Co浸在1.0mol?Kg-1的Co2+溶液中组成;另一半电池则 由Pt片浸入1.0mol?Kg-1的Cl-溶液中并不断通入Cl2(p(Cl2)?100kPa)组成.实验测得电池的
??电动势为1.63V;钴电极为负极.已知E(Cl2/Cl)?1.36V.回答下面问题:
(1)写出电池反应方程式；
?2?(2)E(Co/Co)为多少?
(3)p(Cl2)增大时,电池电动势将如何变化?
(4)当Co2+浓度为0.010mol?Kg-1时,电池电动势是多少? ΔrGm为多少? 解:
2??(1) Co(s)?Cl2(g)?Co(aq)?2Cl(aq)
?2???(2) E(Co/Co)?E(Cl2/Cl)?E?1.36?1.63??0.27V
(3) P(Cl2)增大时,E(正)增大, 电池电动势E增大。 (4) ΔrGm =-326.1KJ?mol
7. 将氢电极和甘汞电极插入某HA-A的缓冲溶液中,饱和甘汞电极为正极.已知
--1
b(HA)?1.0mol?kg?1,b(A?)?0.10mol?kg?1,向此溶液中通入H2(100kPa),测得其电动势为
0.4780V。
(1)写出电池符号和反应方程式； (2)求弱酸HA的解离常数。 解:(1)电池符号为:
(-)Pt|H2(100kPa)|HA(1.0mol?kg-1),A-(0.10mol?kg-1) || KCl(饱和)|Hg2Cl2(s)|Hg| Pt (+)
电池反应方程式为:
Hg2Cl2(s)?H2(g)?2A?(aq)?2Hg(l)?2HA(aq)?2Cl?(aq)
1.0?10?4?0.10Ka(HA)??1.0?10?51.0 (2)
???8. 试以中和反应H(aq)?OH(aq)?H2O(l)为电池反应,设计成一种原电池(用电池符
?K?号表示).分别写出电极半反应,并求算该电池在25℃时的标准电动势及。
解: E?E????E???0?0.8288?0.8288V
??14 K?1?10w
9. 根据下列反应及其热力学常数,计算银-氯化银电对的标准电极电势EΘ(AgCl/Ag)
H2+2AgCl=2H++2Cl-+2Ag。已知该反应在25℃时的ΔrHmΘ=-80.80KJ?mol-1, ΔrSmΘ=-127.20J?mol-1?K-1。 解: EΘ(AgCl/Ag)= 0.222V
10． 在0.10mol?Kg-1的CuSO4溶液中投入锌粒,求反应达平衡后溶液中Cu2+的浓度。
解：
b(Cu2+)=2.0×10-38
11. 选用Fe, Cu, Zn, Al片，碳棒，质量摩尔浓度均为1.0mol?Kg-1的FeCl3, CuSO4, ZnSO4, AgNO3溶液，及0.01mol?Kg-1的FeCl2溶液，设计一个电动势最大的原电池。假定此电池可 用来电解（忽略其它因素影响）CuSO4溶液（阳极用Cu，阴极用Fe），回答下列问题：： （1）写出原电池的两极反应及电池符号； （2）计算原电池的电动势及ΔrGm； (3) 写出电解池的两极反应。
解：（1）Zn|ZnSO4(1.0mol?Kg-1) || FeCl3(1.0mol?Kg-1),FeCl2(0.01mol?Kg-1)|C （2)
ΔrGm=-3.186×105J?mol-1
（3)两极反应：阳极：Cu-2e-=Cu2+
阴极：Cu2++2e-=Cu