第四章习题

第4章 电化学与金属腐蚀

1．是非题（对的在括号内填“+”号，错的填“－”号）

答案：（1+）（2-）（3+）（4+）（5-）

2．选择题（将所有正确答案的标号填入空格内）

答案：1b 、2b、3b、4a b

3．填空题

（1）答案：（d）

（2）答案：负极反应为Fe2+（1mol.dm-3）-e = Fe3+(0.01 mol.dm-3)

正极反应为Fe3+(1 mol.dm-3) +e = Fe2+（1mol.dm-3）

电池反应为 Fe3+(1 mol.dm-3) — Fe3+(0.01 mol.dm-3) （浓差电池）

（3）答案：电解水溶液时Ag+和Zn2+可以还原为金属，其他离子都不能还原为金属单质

原因Ag+的氧化性大于H+而Zn2+能析出的原因是由于氢的超电势造成 其他离子的析出电势<氢的析出电势()

4．5.

答案：分析：负极上发生的是失电子的氧化反应 正极上发生的是的电子的还原反应（反应略）

写电池的图式注意1、负极左正极右 2、要有能与导线连接的可导电的电极

3、异相之间用“|”隔开，同相中不同物种用“，” 隔开

4、盐桥两边是电解液中的离子

电池的图式（1）—Zn|Zn2+||Fe2+|Fe+

（2）—Pt|I2（s）| I-|| Fe3+，Fe2+|+

（3）—Ni|Ni2+||Sn2+，Sn4+|Pt+

（4）—Pt| Fe3+，Fe2+||MnO4-，Mn2+，H+ | Pt+

6.

7. 将锡和铅的金属片分别插入含有该金属离子的盐溶液中并组成原电池(用图式表示,要注明浓度)

（1）c(Sn2+)=0.0100mol.dm-3 c(Pb2+)=1.00mol.dm-3

（2）c(Sn2+)=1.00mol.dm-3 c(Pb2+)=0.100mol.dm-3

分别计算原电池的电动势；写出原电池的两极反应和电池总反应方程式。

答案：(1)—Sn|Sn2+(0.01 mol.dm-3 )|| Pb2+(1 mol.dm-3)|Pb +

(2) —Pb| Pb2+(0.1 mol.dm-3) || Sn2+(1.00mol.dm-3)|Sn +

(先根据标准电极电势和浓度计算,根据计算结果高的作正极,低的作负极)

8.

答案：反应Zn+Fe2+（aq）=Fe+Zn2+（aq）的n=2

250C ==10.64 K0=1010.64=

9.

答案：250C 反应2I-(aq)+2Fe3+(aq)=I2(s)+2Fe2+(aq)

(1) =0.771-0.5355=0.2355V

(2) = -2×96485×0.2355=-45444J.mol-1=-45.444kJ.mol-1

(3) —Pt|I2（s）| I-|| Fe3+，Fe2+ | Pt +

(4) = 0.2355V-0.05917lg=0.05799V

10.

答案：判断能否自发进行，方法是通过计算E，(或+ -)若E>0(+ >-)则能,否则不能.

反应 2MnO4-(aq)+16H+(aq)+10Cl-(aq)=5Cl2(g)+2Mn2+(aq)+8H2O(l)

+===1.034V

-=1.358

E=+—-<0所以在pH=5,其余物质都处于标准状态时反应不能自发进行.

也可以直接计算=1.507-1.358-0.05917×8=-0.32V<0

11. 由镍电极和标准氢电极组成原电池。若c(Ni2+)=0.0100mol.dm-3时,原电池的电动势为0.315V其中镍为负极，计算镍电极的标准电极电势。

答案：将已知条件代入电极电势能斯特方程

12.由两个氢电极：Pt|H2（100kPa）|H+（0.10mol.dm-3）和Pt|H2（100kPa）|H+（xmol.dm-3）组成原电池，测得该原电池的电动势为0.016V。若后一电极作为原电池的正极，问x=？

答案：将已知条件代入电极电势能斯特方程

0.016=0.05917lgx+0.059 lgx=-0.730 x=0.19mol.dm-3

13.判断下列氧化还原反应进行的方向(250C标准状态下) 答案：根据标准电极电势判断

（1）Ag++Fe2+=Ag+Fe3+ > 正向进行

（2）2Cr3++3I2+7H2O=Cr2O72-+6I-+14H+ < 逆向进行

（3）Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2 > 正向进行

补充（4） ?

（5） ?

14.在pH=4.0，下列反应能否自发进行？试通过计算说明之（除H+J及OH-外，其他物质均处于标准条件下）。

（1）Cr2O72-（aq）+H+（aq）+Br-（aq）——Br2（aq）+Cr3+（aq）+H2O（l）

（2）MnO4-（aq）+ H+（aq）+Cl-（aq）——Cl2（aq）+Mn2+（aq）+H2O（l）

答案：根据电极电势判断 配平反应方程式或找出与H+浓度有关的电极半反应，然后通过能斯特方程计算

（1）Cr2O72-（aq）+14H+（aq）+6e——2Cr3+（aq）+7H2O（l）

=1.232V+0.05917×14/6lg10-4

=1.232-0.05917×56/6=0.6797V <{=1.066V} 所以反应向逆反应方向进行.

（2）MnO4-（aq）+ 8H+（aq）+5e——Mn2+（aq）+4H2O（l）

=1.507V+0.05917×8/5lg10-4

=1.507V-0.05917×32/5=1.1283V<{=1.3583V} 所以反应向逆反应方向进行.

15. 计算下列反应的标准平衡常数和所组成原电池的标准电动势。又当等体积的2mol.dm-3Fe3+和I-溶液混合后，会产生什么现象？ 反应为：Fe3+（aq）+I-（aq）=Fe2+（aq）+1/2I2（s）

答案：原电池的标准电动势=0.771-0.5355=0.2355V

反应的标准平衡常数=0.2355/0.05917=3.98 =9.6×103

等体积的2mol.dm-3Fe3+和I-溶液混合后,会发生反应生成I2(s),有沉淀生成(应做实验看看)

16.由标准钴电极（Co2+/Co）与标准氯电极组成原电池，测得其电动势为1.64V，此时钴电极为负极。已知，问：

（1）标准钴电极的电极电势为多少？（不查表）

（2）此电池反应的方向如何？

（3）当氯气压力增大或减小时，原电池的电动势将发生怎样的变化？

（4）当Co2+浓度降低到0.010mol.dm-3，原电池的电动势将如何变化？数值是多少？

答案：（1） =1.36-1.64V=-0.28V

（2）反应为Co+Cl2=Co2++2Cl-

（3）因为

氯气压力增大，正极的电极电势增大，所以电动势增大。反之氯气压力减小，电动势减小。

（4）因为

Co2+浓度降低到0.010mol.dm-3，原电池负极的电极电势降低0.05917V, 电动势增大0.05917

因为: =

17.从标准电极电势值分析下列反应向哪一个方向进行?

MnO2（s）+2Cl-（aq）+4H+（aq）=Mn2+（aq）+Cl2（g）+2H2O（l）

实验室中是根据什么原理，采取什么措施，利用上述反应制备氯气的？

答案：查标准电极电势

因为< 上述反应在标准状态下逆向进行。

实验室制备氯气是利用使用浓盐酸增大H+和Cl-浓度，使增大，降低，加热使p（Cl2）降低，降低。结果>,反应能正向进行,制备氯气。

18.用图式表示下列反应可能组成的原电池，并利用标准电极电势数据计算反应的标准平衡常数。

Cu（s）+2Fe3+（aq）=Cu2+（aq）+2Fe2+（aq）

答案：原电池图式 —Cu|Cu2+||Fe2+，Fe3+|Pt+

反应的标准平衡常数 = 14.5 =3.16×1014

19.为什么Cu+在水溶液中不稳定,容易发生歧化反应？250C时歧化反应的和分别是多少？

答案：Cu+的歧化反应为：2Cu+（aq）=Cu2+（aq）+Cu（s）

已知 利用上述数据计算

关系 =[+]/2

=2×0.3419-0.521=0.1628V

方法一：反应2Cu+（aq）=Cu2+（aq）+Cu（s）

方法二：反应Cu+2Cu+（aq）=Cu2+（aq）+2Cu（s）

方法三：反应Cu2++2Cu+（aq）=2Cu2+（aq）+Cu（s）

（方法一、二、三对应的三个反应的电极是不同的，因此电动势不同，但由于三个反应的所对应的电池反应简化后是相同的，因此平衡常数和标准吉布斯函数变相同。）

由和的数值可以看出，Cu+的歧化反应自发进行的可能性很大，反应进行的程度比较彻底，因此的Cu+在水溶液中不稳定。

20.用两极反应表示下列物质的主要电解产物。

（1）电解NiSO4，阳极用镍，阴极用铁；

（2）电解熔融MgCl2，阳极用石墨，阴极用铁；

（3）电解KOH溶液，两极都用铂。

答案：阳极：最易发生失电子反应的是还原性最强的，阴极：最易发生得电子反应的是氧化性最强的

一般顺序是：阳极：金属（电极本身Pt除外）S2- Br- Cl-OH- SO42-

阴极： >0的金属阳离子, -1<<0的 Fe2+ Zn2+, H+ , <0的Na+ K+ Mg2+ Al3+

（1）阳极：Ni-2e=Ni2+ 阴极：Ni2++2e=Ni

（2）阳极：2Cl—2e=Cl2 阴极：Mg2++2e=Mg

（3）阳极：4OH—4e=O2+2H2O 阴极：2H++2e=H2

21.电解镍盐溶液，其中c（Ni2+）=0.10mol.dm-3。如果在阴极上只要Ni析出，而不析出氢气，计算溶液的最小pH（设氢气在Ni上的超电势为0.21V）。

答案：析出Ni 而不析出H2的条件是：

22.分别写出铁在微酸性水膜中，与铁完全浸没在稀硫酸（1 mol.dm-3）中发生腐蚀的两极反应式。

答案：在微酸性水膜中发生吸氧腐蚀 阳极：Fe-2e=Fe2+ 阴极：O2+2H2O+4e=4OH-

在稀硫酸中发生析氢腐蚀 阳极：Fe-2e=Fe2+ 阴极：2H++2e=H2

23.已知下列两个电对的标准电极电势如下：

Ag+（aq）+e=Ag； （1）

AgBr（s）+e=Ag+Cl-（aq）；（2）

试从值及能斯特方程，计算AgBr的溶度积。

答案：计算依据：#值是电极反应中各物质均在标准状态下 离子浓度=1mol.dm-3

# 电极电势的值都是电极反应处于平衡状态下的值，所以对（2）有AgBr（s）=Ag+（aq）+Br-（aq）溶解平衡存在，且=

两个银电极之间的关系：（2）可以看成是（1）当Ag+浓度降低到Ks时的值,根据能斯特方程有0.0730=0.7990+0.05917lgKs lgKs=(0.0730-0.7990)/0.05917= -12.27

Ks(AgBr)=10-12.27=5.37×10-13

24.银不能溶解于1.0 mol.dm-3的HCl溶液，却可以溶于1.0 mol.dm-3的HI溶液，试通过计算说明之。

答案：Ag在HX溶液中的溶解反应为2Ag（s）+2H+（aq）+2X-（aq）=2AgX（s）+H2（g）

反应能否进行，可通过计算与比较：

若，则能溶解；若则不能溶解

=0.7990+0.05917lgKs(AgCl)=0.7990+0.05917lg1.77×10-10=0.222V>0

=0.7990+0.05917lgKs(AgI)=0.7990+0.05917lg8.51×10-17= -0.152V<0

25.氢气在锌电极上的超电势η与电极上通过的电流密度j（单位为A.cm-2）的关系为

η=0.72+0.116Vlgj/(A.cm-2) 在298K时，用Zn做阴极，惰性物质做阳极，电解液浓度为0.1 mol.kg-1-1的ZnSO4溶液，设pH为7.0。若要使H2（g）不与Zn同时析出，应控制电流密度在什么范围内？

答案：要使Zn析出时H2不析出

练习题

一、选择题

1、标准状态下，反应Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O 正向进行，则最强的氧化剂及还原剂分别为：

A.Fe3+、Cr3+ B. Cr2O72-、Fe2+ C.Fe3+、Fe2+ D. Cr2O72-、Cr3+

2、已知[Zn（NH3）4]2+=2.9×109， [Zn（CN）4]2-=5.0×1016则：

A. （Zn2+/Zn）＞[Zn（NH3）42+/Zn]＞[Zn（CN）42-/Zn]

B. （Zn2+/Zn）＞[Zn（CN）42-/Zn]＞[Zn（NH3）42+/Zn]

C. [Zn（NH3）42+/Zn]＞[Zn（CN）42-/Zn]＞（Zn2+/Zn）

D. [Zn（CN）42-/Zn]＞[Zn（NH3）42+/Zn]＞（Zn2+/Zn）

3、下列电对的值不受介质pH值影响的为：

A.MnO2/Mn2+ B.H2O2/H2O C.S/H2S D. Br2/Br-

4、已知(A/B)＞(C/D)在标准状态下自发进行的反应为：

A.A+B→C+D B.A+D→B+C C.B+C→A+D D.B+D→A+C

5、根据(Ag+/Ag）=0.7996V，(Cu2+/Cu）=0.3419V，在标准态下，能还原Ag+但不能还原Cu2+的还原剂，与其对应氧化态组成电极的值所在范围为：

A. ＞0.7996V，<0.3419V B. ＞0.7996V

C. ＜0.3419V D.0.7996V ＞＞0.3419V

6、298K，对于电极反应O2+4H++4e-=2H2O来说，当(O2)=100KPa，酸度与电极电势的关系式是：

A. =+0.059pH B.=-0.059pH C.=+0.0148pH D.=-0.0148pH

7、将反应Zn+2Ag+=2Ag+Zn2+组成原电池，在标态下，该电池的电动势为：

A. =2(Ag+/Ag）-(Zn2+/Zn） B. =[(Ag+/Ag)]2-(Zn2+/Zn）

C. =(Ag+/Ag）-(Zn2+/Zn） D. =(Zn2+/Zn）-(Ag+/Ag）

8、根据Fe在酸性介质中标准电极电势图：Fe3+ +0.771 Fe2+ -0.447 Fe，下列说法中错误的是：

A. （Fe2+/Fe）=-0.447V B.Fe与稀酸反应生成Fe2+和H2

C.Fe3+可与Fe反应生成Fe2+ D. Fe2+在酸性溶液中可发生歧化反应

9、标准Cu-Zn原电池的，如在铜半电池中加入少量Na2S固体，此原电池的电动势 （ ）

(a) 大于1.10V (b) 小于1.10V

(c) 等于零伏 (d) 不变

二、填空题

1、已知（NO3-/NO）=0.957V，（O2/H2O2）=0.695V，（MnO4-/Mn2+）=1.507V，

则最强的氧化剂为； ，最强的还原剂为 。

2、已知（Zn2+/Zn）=-0.7618V，（Cu2+/Cu）=0.3419V，原电池：

Zn|Zn2+(1×10-6mol·L－1)||Cu2+(1.0 mol·L－1)|Cu的电动势为 。

3、在碱性溶液中，碘元素标准电势图为IO3 - 0.14 IO- 0.45 I2 0.54 I-，

I2在碱性溶液中歧化最终产物为 ，其反应方程式为 。

4、已知（ClO3-/Cl-）=1.451V，（Cl2/Cl-）=1.358V，则（ClO3-/Cl2）= 。

5、（Cu2+/Cu）=0.3419V，（Ag+/Ag）=0.7996V，则反应Cu+2Ag+=Cu2++2Ag，在298K时的平衡常数= 。

6、原电池中，得到电子的电极为 极，该电极上发生 反应。原电池可将 化学 能转化为 能。

7、298K时，将反应H2（g）+ Cl2（g）=HCl（g）（=-95.27KJ· mol-1）设计成原电池，则原电池的标准电动势= （F=9.65×104C•mol-1）。

10、已知（MnO4-/Mn2+）=1.507V，（SO42-/H2SO3）=0.172V，酸性介质中。MnO4-和H2SO3反应的方程式为 ，反应的标准平衡常数= 。若将此反应组成原电池，当（H+）=0.1 mol·L-1时（假定其余各物质均为标准态），电池的电动势= 。

11、H2O2作为氧化剂，其产物是H2O，反应过程不会引入杂质。油画的白色颜料中含铅，年久会因H2S作用而变黑，故可用H2O2来修复古油画，其反应方程式为 。

三、判断题

1、在Sn2+盐溶液中加入锡粒可以防止它被氧化。

2、氧化数与化合价的概念是相同的，数值是相等的。

3、电对中氧化态物质生成沉淀或配离子，则沉淀物的越小或配离子越大，它们的标准电极电势就越小或越大。

4、Ag不能溶于盐酸而放出氢气，但Ag能溶于氢碘酸放出氢气。

5、原电池中的氧化还原反应达到平衡时，两电极的电势相等。

6、在判断原电池正负极时，电极电势代数值大的电对做原电池正极，电极电势代数值小的电对做原电池负极。

7、金属铁可以置换Cu2+离子，所以FeCl3溶液不能与金属铜反应。

四、简答题

1、可利用下列反应从矿砂中提取银：4Ag+8CN-+2H2O+O2=4[Ag（CN）2]-+4OH-试分析反应得以进行的原因，即加入CN-的目的。（已知：（Ag+/Ag）=0.7996V，（O2/OH-）=0.401V）

2、铁管道与锌接触能防止管道的腐蚀。

五、计算题

1、将铜片插入盛有0.5mol·L－1CuSO4溶液的烧杯中，银片插入盛有0.5mol·L－1 AgNO3溶液的烧杯中，组成一个原电池。

（1）写出原电池符号；

（2）写出电极反应式和电池反应式；

（3）求该电池的电动势

2、配平下列反应方程式，计算反应的平衡常数（298K），判断标准态下反应自发进行的方向。

（1）Fe2+ + I2Fe3+ + I－

（2）Cl2 + Sn2+Sn4+ + Cl－

（3）Ag(s) + Cu2+(0.01 mol·L－1) Ag+(0.1 mol·L－1) + Cu(s)

（4）Cr3+(0.01 mol·L－1) + Br－(0.1 mol·L－1) Cr 2+ (1.0 mol·L－1) + Br2(l)

3、今有一种含有Cl－，Br－，I－三种离子的混合溶液，欲使I－离子氧化成I2，而又不使Br－和Cl－离子氧化，在常用的氧化剂Fe2(SO4)3和KMnO4中选择哪一种才能符合要求？

4、试用电极电势解释以下现象。

（1）[Co(NH3)6]3+和Cl-能共存于同一溶液中，而Co3+和C1-却不能共存于同一溶液中；

（2）铁能使Cu2+离子还原，铜能使Fe3+ 离子还原；

（3）Fe（OH）2在碱性介质中更易被氧化；

（4）MnO4－不能与Mn2+在水溶液中大量共存。

5、 已知（Br2/ Br－）＝ 1.066V，（IO3－，H+/I2）= 1.195V

（1）写出标准状态下自发进行的电池反应式；

（2）若（Br－） = 0.0001 mol·L－1，而其它条件不变，反应将如何进行？

（3）若调节溶液pH = 4，其它条件不变，反应将如何进行？

6、卤化亚铜CuX均为白色沉淀。CuI可按下法制得：Cu2+(aq)+I－(aq)→CuI↓+I2。试计算说明能否用类似方法制备CuBr、CuCl。

       已知(CuBr)＝2.0×10－9，(CuCl)＝2.0×10－6。估计用下法能否得到CuCl：

CuCl2+Cu =2CuCl↓

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/2e82354e852458fb770b5653.html