第4章氧化还原反应与电化学习题

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第4章一元一次方程推荐度：
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安徽理工大学第四章氧化还原反应与电化学习题

一、思考题

1. 什么叫原电池？它由哪几部分组成？如何用符号表示一个原电池？

答案：电池由两个电极和电极之间的电解质构成，因而电化学的研究内容应包括两个方面：一是电解质的研究，即电解质学，其中包括电解质的导电性质、离子的传输性质、参与反应离子的平衡性质等；另一方面是电极的研究，即电极学，其中包括电极的平衡性质和通电后的极化性质，也就是电极和电解质界面上的电化学行为。利用化学反应产生电能的装置,也称为化学电池；但不是所有的电池都属于此类化学电池。构成原电池的条件：

电极材料：是由活性物质与导电极板所构成，所谓活性物质是指在电极上可进行氧化还原的物质。两电极材料活性不同，在负极上发生氧化反应；正极上发生还原反应。电解液：含电解质的溶液。构成回路

2. 原电池和电解池在结构和原理上各有何特点？答案：原电池与电解池的比较原电池电解池（1）定义化学能转变成电能的装置电能转变成化学能的装置合适的电极、合适的电解质溶液、形成电极、电解质溶液（或熔融（2）形成条件回路的电解质）、外接电源、形成回路（3）电极名称负极正极阳极阴极（4）反应类型氧化还原氧化还原（5）外电路电子流负极流出、正极流入阳极流出、阴极流入向

3. 离子-电子法配平氧化还原反应方程式的原则是什么？有什么步骤？答案：两个半反应得失电子数相等。配平步骤：

①用离子式写出主要反应物和产物(气体、纯液体、固体和弱电解质则写分子式)。 ②分别写出氧化剂被还原和还原剂被氧化的半反应。

③分别配平两个半反应方程式，等号两边的各种元素的原子总数各自相等且电荷数相等。 ④确定两半反应方程式得、失电子数目的最小公倍数。将两个半反应方程式中各项分别乘以相应的系数，使得、失电子数目相同。然后，将两者合并，就得到了配平的氧化还原反应的离子方程式。有时根据需要可将其改为分子方程式。

4. 用离子-电子法完成并配平下列方程式（必要时添加反应介质）：

（1） K2MnO4 + K2SO3 + H2SO4 （2） NaBiO3 (s) + MnSO4 + HNO3 （3） Cr2O72 + H2O2 + H+

—

K2SO4 + MnSO4 + H2O

HMnO4 + Bi(NO3)3 + Na2SO4 + NaNO3 + H2O

（4） MnO2 + S + H+ （5） Zn + NO3 + H+

－

Mn2+ + H2SO3 + H2O Zn2+ + NH4+ + H2O

安徽理工大学第四章氧化还原反应与电化学习题

（6） Ag + NO3 + H+

－－

－

Ag+ + NO + H2O

[Al(OH)4] + NH3

－

（7） Al + NO3 + OH + H2O 5. 如何用图示表示原电池？答案：原电池符号(电池图示)：

11‖Cu 2?(1.0mol??L?? () Zn Zn2?(1.0mol??L??) ) Cu ()书写原电池符号的规则：

①负极“-”在左边，正极“+”在右边，盐桥用“‖”表示。

②半电池中两相界面用“ ｜ ”分开，同相不同物种用“,”分开，溶液、气体要注明cB，pB 。 ③纯液体、固体和气体写在惰性电极一边用“,”分开

6. 请正确写出下例电池的电池表达式：

（1). 2I+2Fe=I2+2Fe

（2). 5Fe+8H+MnO4=Mn+5Fe+4H2O 7. 电极有哪几种类型？请各举出一例。

答案：1、第一类电极：元素单质?含该元素离子的溶液

2、第二类电极：金属难溶盐?含该盐负离子的电解质溶液；金属难溶盐?酸或碱溶液 3、氧化还原电极

在同一溶液中存在某离子的氧化态和还原态，它们借助惰性电极作导体，在惰性电极上发生电极反应。

8. 何谓电极电势？何谓标准电极电势？标准电极电势的数值是怎样确定的？其符号和数值大小有什么

物理意义？

答案：电极电势：双电层之间的电势差。标准电极电势：组成电极电势的电对的物质均处于标准态时。电极电势的应用：

计算原电池的电动势

正极：电极电位代数值较大的电极；负极：电极电位代数值较小的电极 E电池 = E正 — E负 E电池 ——原电池电动势

例：将银棒插入AgNO3中，将铂片插入含有FeSO4和Fe2(SO4)3的溶液中，并用盐桥联结，组成原电池。已知：

-2+

-3+

安徽理工大学第四章氧化还原反应与电化学习题

判断氧化剂、还原剂的相对强弱 Eθ

小的电对对应的还原型物质还原性强 Eθ大的电对对应的氧化型物质氧化性强

判断氧化还原反应进行的方向反应自发进行的条件为△rGm＜0 ∵ △rGm = –ZFEMF (电池反应) 即 EMF ＞ 0 反应正向自发进行 EMF ＜ 0 反应逆向自发进行 △rGm = –ZFE (电极反应) 即 E(+) ＞ E(-) 反应正向自发进行

安徽理工大学第四章氧化还原反应与电化学习题

E(+) ＜ E(-) 反应逆向自发进行

确定氧化还原反应进行的限度

9. 举例说明什么是参比电极。是不是所有参比电极的电极电势均为零伏？

答案：参比电极：指在一定的温度范围内，电极的电极电势恒定的且交易制作的电极。也就是说测量各种电极电势时作为参照比较的电极。将被测定的电极与精确已知电极电势数值的参比电极构成电池，测定电池电动势数值，就可计算出被测定电极的电极电势。参比电极必须是电极反应为单一的可逆反应，电极电势稳定和重现性好。通常多用微溶盐电极作为参比电极，氢电极只是一个理想的但不易于实现的参比电极。

10. 原电池的电动势与离子浓度的关系如何？电极电势与离子的浓度如何？答案：能斯特方程：

11. 原电池反应书写形式不同是否会影响该原电池的电动势和反应的吉布斯函数变△rG值？

答案：原电池反应书写形式不同不会影响原电池的电动势（Eθ值的大小和符号与组成电极的物质种类有关，而与电极反应的写法无关）。但会影响反应的吉布斯函数变△rG值（△rG是能量，由盖斯定律

。决定的）

12. 怎样判断氧化剂和还原剂的氧化、还原能力的大小？为什么许多物质的氧化还原能力和溶液的酸碱性有关？

答案：判断氧化剂、还原剂的相对强弱：Eθ小的电对对应的还原型物质还原性强；Eθ大的电对对应的氧化型物质氧化性强。因为许多氧化还原反应反应式中包含了H+或OH-

安徽理工大学第四章氧化还原反应与电化学习题

13. 怎样理解介质的酸性增强，KMnO4的电极电势代数值越大、氧化性增强？答案：E（MnO4

14. 根据标准电极电势值，判断下列各种物质哪些是氧化剂？哪些是还原剂？并排出它们氧化能力和还

原能力的大小顺序。

Fe2+，MnO4，Cl，S2O82-，Cu2+，Sn2+，Fe3+，Zn

－

/Mn）=E2+θ

c(MnO4?)/c??[c(H?)/c?]80.0592（MnO4/Mn）+lg 2??c(Mn)/c5-2+

15. 铁能使Cu2+还原，铜能使Fe3+还原，这两者有无矛盾，说明理由。

已知E(Fe2+/ Fe) = -0.44V，E(Fe3+/ Fe2+)= 0.77V，E(Cu2+ / Cu)= 0.34V 16. 用标准电极电势的概念解释下列现象：

（1）在Sn2+盐溶液中加入锡能防止Sn2+被氧化；（2） Cu+ 离子在水溶液中不稳定；

（3）加入FeSO4，使K2Cr2O7溶液的红色褪去。

17. H2O2在碱性介质中可以把Cr(OH)3氧化成CrO42-离子，而在酸性介质中能把Cr2O72-离子还原为Cr3+

离子，写出有关反应式，并用电极电势解释。

答案：⑴H2O2在碱性介质中能将Cr（OH）4（四羟基铬[Ⅲ]阴离子）氧

=0.87-（-0.13）=1.0V

⑵在酸性介质中，高锰酸钾与H2O2反应，此时H2O2作氧化剂还是还原剂？

的电极电势等于1.491，而

的电极电势为+1.776V，

的身份出现，而只能作为氧化剂的身份出现，将[—O—O—]2-氧化成O2，其反应为：

E =1.491-0.682=0.809V

18. 银能从HI溶液中置换出H2气，反应为：Ag + H+ +I ==

—

12H2 + AgI，解释上述反应为何能进行。

答案：因为生成了很稳定的AgI沉淀。

19. 将下列反应写出对应的半反应式，按这些反应设计原电池，并用电池符号表示。

安徽理工大学第四章氧化还原反应与电化学习题

A. 大于1 B. 小于1 C. 等于1 D. 等于零

30. 298K时，下列反应组装成原电池，测得电动势为零，则c（Sn2+）应为______ mol · dm-3。

Zn + Sn2+ === Zn2+（1 mol · dm-3）+ Sn

已知 E(Zn??/Zn) = -0.76V, E(Sn??/Sn??) = 0.150V。

A.1.0 ????????????????????B. 4.25×10?????????????????????????C. 1.81×10??????????????????D. 0.86

31. 25℃时E(Fe??/Fe??) = 0.771V, E(Sn??/Sn??) = 0.150V，反应2Fe?? + Sn?? ＝ Sn?? + 2Fe?? 的??rG

为

A. -268.7 kJ·mol??????????????????????????????????????????????????????????????????B. -177.8 kJ·mol??

C. -119.9 kJ·mol????????????????????????????????????????????????????????????????? D. 119.9 kJ·mol??

Zn + 2H+（a mol · dm-3）=== Zn2+（1 mol · dm-3）+ H2（100kPa）

A.10.2 B. 2.5 C. 3.0 D. 5.1

32. 已知E(Zn??/Zn) = —0.76V，下列原电池反应的电动为0.46V，则氢电极溶液中的pH为____。

33. 下列两反应在标准态时均能正向进行____ 。

Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O

2Fe3+ + Sn2+ = 2Fe2+ + Sn4+

其中最强氧化剂和最强还原剂分别为。

A. Cr2O72- ，Sn2+ B. Cr2O72-/ Cr3+，Sn4+/ Sn2+ C. Fe3+，Fe2+ D. Fe3+/ Fe2+，Sn4+/ Sn2+

34. 下列物质的酸性水溶液（浓度均为1.0 mol·dm-3），分别通入100kPa的氧气，能发生反应的是_______。

A. AgNO3 B. ZnCl2 C. FeSO4 D. NaNO3

已知：E(Ag+ / Ag) = 0.7991V；E(Fe3+ / Fe2+) = 0.769V；E(O2 / H2O) = 1.229V；E(Zn2+ / Zn) =

-0.7621V；E(Na+ / Na) = -2.714V

35. 已知某氧化还原反应的ΔrG、K、E，下列对三者值判断合理的一组是。

A. ΔrG＞0，E＜0，K＜1 B. ΔrG＞0，E＜0，K＞1 C. ΔrG＜0，E＜0，K＞1 D. ΔrG＜0，E＞0，K＜1

1，则E1和36. 电池反应12H2 +2Cl2 === HCl 和 2HCl === H2 + Cl2的标准电动势分别为E1和E2

E2的关系为_______。

A. 2E1= E2 B. E1= - E2， C. E2= -2E1 D. E1= E2 37. 已知电池

(1) Cu│Cu??(c2)‖Cu??(c1)│Cu 电动势为 E1 (2) (Pt)│Cu??(c2),Cu?(c ')‖Cu??(c1),Cu?(c' )│(Pt) 电动势为 E2，则:

A. E1=

12 E2 B. E1= 2 E2 C. E1= E2 D. E1≥ E2

38. 在标准状态298K下，以下各组物质中，不能在溶液中共同存在的是_______。

A. Fe3+和Cl B. O2和Cl C. MnO4和Cl D. Cr2O72-和Cl

—

已知：E(Cl2 / Cl) = 1.36V；E(Fe3+ / Fe2+) = 0.769V；E(O2 / H2O2) = 0.695V；

E(MnO4 / Mn2+) = 1.512V；E (Cr2O72- / Cr3+) = 1.33V

—

39. 暴露于潮湿的大气中的钢铁，其腐蚀主要是。 A. 化学腐蚀 B. 吸氧腐蚀

C. 析氢腐蚀 D. 阳极产生CO2的腐蚀 40. 钢铁工件在大气中发生腐蚀时，阴极反应式是______。

安徽理工大学第四章氧化还原反应与电化学习题

A. Fe3+ +e === Fe2+ B. 2H+ + 2e === H2 C. Fe2+ + 2e === Fe D. O2 +2 H2O +4e === 4OH

—

41. 碱性燃料电池中，其中一个半电池反应为：H2 + 2OH- == 2H2O +2e，此反应是发生在_____。

A. 负极 B. 正极 C. 惰性电极 D. 正、负两极

参考答案：

1.C 11.D 21.B 31.C 41.A

2.B 12.B 22.D 32.D

3.D 13.B 23.B 33.A

4.C 14.D 24.A 34.C

5.B 15.B 25.D 35.A

6.A 16.A 26.A 36.B

7.C 17.C 27.A 37.C

8.B 18.B 28.A 38.C

9.B 19.C 29.B 39.B

10.C 20.C 30.C 40.D

四、填空题

1. 在电化学中，凡能进行氧化反应的电极，皆称为，凡能进行还原反应的电极，皆称为。 2. 把电能转化为化学能的装置称________；它是由_________、__________和___________组成的。 3. 在电解池中，与电源正极相连的一极为_____极，发生_________反应；而与电源负极相连的一极为_____极，发生_________反应。

4. 组成标准氢电极的条件是_____________________，电极反应式为______________________。 5. 氧化反应中，氧化剂是电极电势值_________的__________物质；还原剂是电极电势_______的__________物质。

6. 原电池（—）Ni | H2（100kPa）| KOH 30% | O2（100kPa）| Ni（+）负极反应式为________________,正极反应式为___________________。

7. 反应Cr2O72- + Fe2+ + H+ —— Cr3+ + Fe3+ + H2O，在计算?rGm时n = _____。

8. 将Zn片置于含有0.200 mol·dm-3ZnCl2的溶液中作为原电池的一个电极，与标准银/氯化银参比电极组成原电池。该原电池的电池符号为 ____________________________________ ，电池正极的半反应为__________________。(E(Zn2+/Zn) = - 0.76V，E(AgCl/Ag)= 0.2223V)

9. H2O2作为氧化剂使用时，电极反应式为_______________________，作为还原剂使用时，电极反应式为________________________。

10.将反应 2Cu（s）+HgO（s）→Hg（l）+Cu2O（s）设计成电池时，其电池表示为。

11.在原电池中，采用盐桥的目的是。

12.常用的两种甘汞电极分别是________________，__________________。其电极反应为_______________________________，常温下两种甘汞电极的电极电势大小次序为___________________________。

13.将标准Ag-AgCl电极[E（AgCl/Ag）=0.2222V]与饱和甘汞电极（E= 0.2415V）组成原电池，该原电池的电池符号__________________________________；正极反应____________________;负极反应__________________________；电池反应___________________________________；电池反应的平衡常数____________。

14.判断氧化剂、还原剂相对强弱的依据是_____________________，判断氧化还原反应进行方向的原则是_____________________，判断氧化还原反应进行的程度的关系式是_____________。

15.电池（—）Cu|Cu||Cu，Cu| Pt（+）和（—）Cu|Cu||Cu，Cu| Pt（+）的反应均可写为Cu + Cu2+

安徽理工大学第四章氧化还原反应与电化学习题

=== 2Cu+，则此二电池的?rG ）。 _______，E_______，K_______（填“相同”或“不同”

_______。

16.将反应Zn +Cu2+ = Zn2+ + Cu组装成原电池，标准电动势为1.10V，对反应2Zn +2Cu2+ = 2Zn2+ + 2Cu的标准电动势为________V,标准摩尔吉布斯函数变?rG

17.25℃时，反应2Br-+2Fe3+=Br2+2Fe2+，当各种离子的浓度均为0.1mol·dm-3时，反应向

-__________________方向自发进行。[E(Fe3+/Fe2+) = 0.77V, E(Br2/Br)=1.065V]

18. 根据BrO3 + 2H2O + 4e === BrO+ 4OH

－

E1 E2

BrO+ H2O + 2e === Br+ 2OH

－－－

已知E2＞E1，则可能发生的反应方程式为。

19.电池（—）Pt│H2（100kPa）| H?（0.001 mol · dm-3 ）‖H?（1 mol · dm-3 ）│H2（100 kPa）| Pt ( + )属于________电池，该电池的电动势为____V，电池反应为_______________________。

20. 原电池（—）Pt│Sn2+（c1）, Sn4+（c2）|| Sn2+（c3）, Sn4+（c4）|| Pt ( + )负极反应式为_______________，正极反应式为____________________，此电池属于________电池，标准电池电动势为____V。 21. 在Fe3+ + e === Fe2+ 电极反应中，加入Fe3+的配位剂F，则使电极电势的数值__________；在Cu2+ +

—

e === Cu+ 电极反应中，加入Cu+的沉淀剂F可使其电极电势的数值__________。

—

22. 对原电池（—）Pb│Pb2+（c）|| Cu2+（c）|| Cu ( + ) 若往负极的电解质溶液中加入H2S，电池电动势_________，原因是________________________________________；而往正极的电解质溶液中加入H2S，电池电动势_________，原因是____________________________________。

23. 向红色的Fe (SCN)2+溶液中加入Sn2+后溶液变为无色，其原因是_________________________。 24.现有下列四种物质：KI，NH3·H2O，Na2SO3和Na2S并已知Ksp(AgI) = 9.3×10-17，Ksp(Ag2S) = 2×10-49；K稳[Ag (NH3)2+] = 1.6×107，K稳[Ag (S2O3)23-] = 2.9×1013。则当________存在时，Ag+的氧化能力最强；当_______存在时，Ag的还原能力最强。

25. 腐蚀电池的阳极相当于原电池的极，析氢腐蚀的阴极反应为

吸氧腐蚀的阴极反应为，金属的防护有哪些方法。

26.钢铁表面常因氧气浓度分布不均匀引起腐蚀，含氧浓度_____的部位为_____极；电极反应式为___________________；含氧浓度_____的部位为_____极；电极反应式为__________________。 27.镀锡铁（马口铁）的镀层破裂后，在大气中受腐蚀的金属是_____，阳极反应式为_________________；镀锌铁（白铁）的镀层破裂后，在大气中受腐蚀的金属是_____，阳极反应式为_________________。 28.在一小铁钉上饶上铜丝，放入含K3[Fe (CN)6]、酚酞、NaCl的混合溶液中，数分钟后，铜丝周围现象为____________，铁钉上现象为______________，这属于___________腐蚀。金属_____作阳极，阳极反应式为________________，金属_____作阴极，阴极反应式为_______________。 29.目前实用的化学电源有、、三种类型。

参考答案：

1．阳极，阴极

2．电解池电极电解液电解槽 3．阳氧化阴还原

4． p（H2）=100 kPa，c（H+）= 1 mol · dm-3 H2 == 2H+ + 2e 5．大氧化态小还原态

6． H2 == 2H+ + 2e O2 +2H2O +4e == 4OH

—

7． 6

8．（-）Zn|ZnCl2(0.200 mol·dm-3)||AgCl(s)|Ag(+)

安徽理工大学第四章氧化还原反应与电化学习题

AgCl+e==Ag+Cl-

9． H2O2 +2H+ +2e == 2H2O H2O2 == O2 +2H+ +2e 10．（-）Cu | Cu2O(s)|| HgO (s)| Hg (+)

11．保持电解液的电中性，维持电池反应的进行

—

12．标准甘汞电极饱和甘汞电极 Hg2Cl2 + 2e === 2Hg + 2Cl E（标准）＞E（饱和）

13．（—）Ag│AgCl | Cl—（1 mol · dm-3 ）‖KCl（饱和）│Hg2Cl2| Hg ( + ) Hg2Cl2 + 2e ===

Θ——

2Hg + 2Cl Ag +Cl === AgCl + e Hg2Cl2 + 2 Ag === 2Hg + 2 AgCl K= 4.5

nE?14．电对电极电势 E值大的氧化态物质可以氧化E值小的还原态物质 lgK?

0.0592?15．相同不同相同 16． 1.10V -424.6 kJ·mol-1 17．逆方向

18． 3BrO === 2Br+ BrO3 19．浓差 0.177 H+（1 mol · dm-3）21．减小增大

22．变大生成了PbS沉淀，c(Pb2+)降低，E(Pb2+/Pb)下降变小生成了CuS沉淀，c(Cu2+)降低，E(Cu2+/Cu)下降

23． Fe (SCN)2+中的Fe3+被还原为Fe2+，Fe2+与SCN不显色

—

－

H?（0.001 mol · dm-3 ）

20． Sn2+ = Sn4+ +2e Sn4+ + 2e = Sn2+ 浓差 0

24． NH3·H2O Na2S

25．负 2H+ + 2e == H2（g） O2 +2H2O +4e == 4OH 正确选用金属材料、电化学保护法、

—

覆盖层保护法、缓蚀剂法

26．小阳 Fe = Fe2+ + 2e 大阴 O2 +2H2O +4e == 4OH

—

27．铁 Fe = Fe2+ + 2e 锌 Zn = Zn2+ + 2e

28．溶液变红由蓝色沉淀生成原电池 Fe Fe = Fe2+ + 2e, 3Fe2+ + 2[Fe (CN)6]3- = Fe3[Fe (CN)6]2蓝↓ Cu O2 +2H2O +4e == 4OH 29．干电池、蓄电池、燃料电池

—

五、计算题

1．指出下列原电池反应的正负极，写出电极反应和电池反应，并计算25℃时原电池的电动势。

（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+(0.1mol·dm3)，Fe3+(1.0mol·dm3) || MnO4(0.1 mol · dm-3)，H+（0.1 mol · dm-3)，Mn2+（0.1

－

mol · dm-3）| Pt

（4）Pb | Pb 2+ (0.1 mol · dm-3) || S 2-(0.1 mol · dm-3) | CuS，Cu

2．计算298K时，下列有关电对的电极电势（未标明浓度和分压的均为标准状态）

2+（1）Fe3+（0.1 mol · dm-3)+ e == Fe2+ E(Fe3+/Fe) = 0.771V ——（2）Cl2（500 kPa） + 2e == 2Cl（0.01 mol · dm-3) E(Cl2/Cl) = 1.36V ——2+（3）MnO4 + 8H+（10-5 mol · dm-3) + 5e == Mn2+ +4H2O E(MnO4/Mn) = 1.507V

3．银能从HI溶液中置换出H2气，反应为：Ag + H+ +I ==

—

12H2 + AgI

（1）若将该反应组装成原电池，写出原电池符号；

安徽理工大学第四章氧化还原反应与电化学习题

（2）若c（I）= 0.1 mol · dm-3 c（H+）= 0.1 mol · dm-3 p（H2）= 100 kPa，计算两极电极

—

电势和电池电动势。已知E(AgI/Ag)= - 0.1515V。

4．由标准氢电极和镍电极组成原电池。若c (Ni2+) = 0.010 mol · dm3时，电池的电动势为0.2955 V，其

－

中镍为负极，计算镍电极的标准电极电势。

5． 25℃时，将银插入0.1 mol · dm3AgNO3溶液中，镍插入0.05 mol · dm3NiSO4溶液中，组成原电池。