内容发布更新时间 : 2024/5/24 6:27:02星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

第五章 氧化还原反应与电化学

习题与解答

1．下列说法是否正确？如不正确，请说明原因。 （1）．氧化数就是某元素的一个原子在化合态时的电荷数。

答：不确切，氧化数是某元素的一个原子在化合态时的形式电荷数。 （2）．所有参比电极的电极电势皆为零。

答：错，只有氢标准氢电极的电极电势为零，其它不为零。 （3）．因为ΔrGm的值与化学反应计量方程式的写法（即参与反应物质的化学计量数）有关，因此?也是如此。

答：错，因电极电势的数值反映物种得失电子的倾向，这种性质应当与物

质的量无关，因此与电极反应式的写法无关。对电极反应a氧化态 + z e- = b还原态

Θ0.059[还原态]b????lgz[氧化态]a； 则有

?如果电极反应为 na氧化态 + nze- = nb还原态，则有

0.059[还原态]nb0.059[还原态]b?????lg??lgnanzz[氧化态] = [氧化态]a，与上式相同。

?而?是指氧化态与还原态都是单位浓度（或标准态压力）时的?，因此与电 极反应方程式写法无关，?也是如此。

?因ΔrGm =

??rGm?RTlnJ，而

???rGm???B?fGm,BB，所以ΔrGm与化

学计量数有关，故?rGm也是如此，与化学反应方程式写法有关。

（4）．插入水中的铁棒，易被腐蚀的部位是水面以下较深部位。

答：错，水面下的接近水线处的铁棒容易被腐蚀。 （5）．凡是电极电势偏离平衡电极电势的现象，都称之为极化现象。

答：对。

2．选择题（将正确答案的标号填入空格内，正确答案可以不止一个） （1）为了提高Fe2(SO4)3的氧化能力，可采用下列那些措施（ ① ）。

3+2+

①．增加Fe的浓度，降低Fe的浓度； ②．增加Fe2+的浓度，降低Fe3+的浓度； ③．增加溶液的pH值；

④．降低溶液的pH值。 （1）的正确答案是①。

（2）极化的结果总是使（ ② ③）。

①．正极的电势升高，负极的电势降低；

②．原电池的实际工作电压小于其电动势；

③．电解池的实际分解电压大于其理论分解电压。 （2）的正确答案是② ③。

3．试比较下列情况下铜电极电位的高低，并说明依据。

- （1）铜在0.01mol·L1CuSO4溶液中；

-（2）铜在加有Na2S的0.01mol·L1CuSO4溶液中。 解：

低，?降低。所以（2）中的电极电势较低。

4．试说明下列现象产生的原因。 （1）硝酸能将铜氧化，而盐酸却不能；

??(Cu2?Cu)???(Cu2?/Cu)?0.059lg[Cu2?]2—

2,S+Cu2+ =CuS↓，使[Cu2+]降

???2?????(NO/NO)??(Cu/Cu)??(H/H)???0.2V） 3答：因为（

0.059[还原态]b????lgz[氧化态]a可以看出，浓度的影响在对数项中；说明：由Nernst方程

2?3??2??影响不太大，一般情况下（除非象MnO4/Mn或Cr2O7/Cr这些电对），???0.2V?时即可以根据?的相对大小判断反应方向。 （2）Sn2+与Fe3+不能在同一溶液中共存；

答：因为 ?(Fe/Fe)??(Sn/Sn)?0.2V， Fe3++Sn2+= Fe2++Sn4+，所以Sn2+与Fe3+不能在同一溶液中共存。 （3）氟不能用电解含氟化合物的水溶液制得。

答：?(F2/F)很高，氟的氧化性非常强，能将水分解，释放氧气，同时生成氟化氢。 5．利用电极电势的概念解释下列现象。 （1）配好的Fe2+溶液要加入一些铁钉；

答：（

??Fe3???3?2??4?2??Fe2??0.77V；

??Fe2?Fe??0.41V；）因发生归一反应，既

2Fe3??Fe?3Fe2?，加入铁钉可以减缓Fe2+被氧化为Fe3+的速度，（即使加入

铁钉也不能完全防止Fe2+被氧化为Fe3+。）

（2）H2SO3溶液不易保存，只能在使用时临时配制；

答：由?(SO4/SO3)?0.17V可以看出，SO3很容易被空气中的氧气所氧化，难以保存。

（3）海上船舰常镶嵌镁块、锌块或铝合金块，防止船壳体的腐蚀。

答：被镶嵌的镁、锌、铝合金都比较活泼，电势都较低，与船体相连后作为腐蚀电池的阳极被腐蚀，而将作为阴极的船体保护起来。

6．铜制水龙头与铁制水管接头处，哪个部位容易遭受腐蚀？这种腐蚀现象与钉入木头的铁钉的腐蚀在机理上有什么不同？试简要说明之。

答：铜与铁在水中能形成腐蚀原电池，铁作为阳极被腐蚀，铜为阴极促进了铁的腐蚀，发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀，而钉入木材的铁钉的腐蚀是差异充气腐蚀。 7．填充题

（1）由标准氢电极和标准镍电极组成原电池，测得其电动势为 0.23V，则该原电池的正极为 标准氢电极 ， 负极为标准镍电极（查表） ，此电池的反应方向为 2H+ + Ni = H2 + Ni2+，镍电极的标准电极电势为 -0.23 ，当c（Ni2+）降到0.01mol·L1时，原电池电动势 降低 。

答案为（标准氢电极）（负极为标准镍电极）（2H+ + Ni = H2 + Ni2+）（-0.23） （降低）。

8．写出下列物质中元素符号右上角标 * 元素的氧化数。

KCl*O3 Cu2*O Na2O2* S8* Na2S2*O3 Na2S4*O6 O*F2 K2Cr2*O7

-

?2?2?2?N2*O N*H4 Pb*3O4 N2*H4（肼） AlN*（氮化铝）

答： 物质 氧化数 物质 氧化数 KCl*O3 +5 K2Cr*2O7 +6 Cu2*O Na2O2* +1 N*2O +1 -1 N*H4+ – 3 S8* 0 Pb*3O4 +8/3 Na2S2*O3 +2 N2*H4 –2 Na2S4*O6 +2.5 AIN* –3 O*F2 +2 ? 9．如果将下列氧化还原反应装配成电池，试用符号表示所组成的原电池。 （1）Zn（s）+ Ag+（aq） = Zn2+（aq）+ Ag（s）

（2）Cu（s）+FeCl3（aq） = CuCl（aq）+ FeCl2（aq）

（3）Sn2+（aq）+2Fe3+（aq） = Sn4+（aq）+ 2Fe2+（aq） （4）Zn（s）+2HCl（aq） = ZnCl2（aq）+ H2（g）

---- （5）MnO4（0.1mol·L1）+8H+（10-4mol·L1）+ 5Fe2+（0.1mol·L1） =

-Mn2+（0.1mol·L1）+ 5Fe（0.1mol·L-1）+ 4H2O（l）

解：(1) (–) Zn | Zn2+ (C1) || Ag+ (C2) | Ag (+) (2) (–) Cu | Cu+ (c1) || Fe3+ (c 2), Fe2+ (c 3) | Pt (+)

(3) (–) Pt | Sn2+ (c 1), Sn4+ (c 2) || Fe3+ (c 3), Fe2+ (c 4) | Pt (+) (4) (–) Zn | Zn2+ (c 1) || H+ (c 2) | H2 （p），(Pt) (+)

3+

(5) (–) Pt | Fe2+ (0.1 mol·L-1), Fe( 0.1mol·L-1) ||

MnO-4 (0.1mol·L-1), Mn2+ (0.1mo1·L-1), H+ (10-4 mo1·L-1) | Pt (+)

10．下列物质SnCl2、FeCl2、KI、Zn、H2、Mg、Al、HS2-在一定条件下都可以做还原剂。试根据标准电极电势数据，把这些物质按其还原能力递增顺序重新排列，并写出它们对应的氧化产物。

解：还原能力由低到高的排列顺序（氧化产物写在括号中）是： FeCl2 (Fe3+), KI (I2), SnCl2 (Sn4+), H2 (H+),S2-（S），Zn (Zn2+), Al (Al3+)，Mg (Mg2+)。

11．判断下列反应在标准态时进行的方向，如能正向进行，试估计进行的程度大小。 已知?(Fe/Fe)??0.44V

（1）Fe（s）+ 2Fe3+（aq） = 3Fe2+（aq）

（2）Sn4+（aq）+2Fe2+（aq） = Sn2+（aq）+ 3Fe3+（aq） 判断下列反应在标准态时进行的方向，并估计进行的限度。

解：（1）

?Θ2???2??（Fe3?/Fe2?） > ?（Fe/Fe） ∴反应正向进行。

nE?2?[0.77?(?0.44)]???410.0590.0591gK;

K=1041 ; ∴反应进行程度很大。

Θ

（2）∵?(Sn/Sn)??(Fe/Fe)； ∴反应逆向进行。

- - -12．在pH分别为3和6时，KMnO4能否氧化I和Br[假设MnO4被还原成Mn2+，

---2+-且c（MnO4）= c（Mn）= c（I）=c（Br）=1mol·L1]。

解： ① pH=3时，反应式为

??2?MnO?4(aq)?8H(aq)?5e?Mn(aq)?8H2O

8?c(MnO?4)?c(H)0.0591g?(MnO4 / Mn2+) = 1.507+ 5c(Mn2?)

?4?2??3?2?0.0591g10?245= 1.507 += 1.507 – 0.283 = 1.224V

（ 已知：?（Br2 / Br）=1.066V,

-

???(I2 / I - ) = 0.536V ）

∵1.224V > ?( Br2 / Br) > ? (I2 / I)； ∴可以氧化溴离子和碘离子。

② pH = 6 中性应该还原成MnO2，

- -

??反应式为 MnO4(aq)?2H2O?3e?MnO2(s)?4HO(aq)

???c(MnO?4)0.0591g4?2?c(OH) /Mn??(MnO?34) = 0.509 +

若设还原产物为Mn2+，可按①中的关系式算出?(MnO4 / Mn2+) = 0.941

??(Br2 / Br- ) > 0.941 > ??(I2 / I - ) ∴可氧化碘离子，不能氧化溴离子。

13．今有一种含有Cl、Br、I三种离子的混合溶液，欲使I氧化成I2，又不使Br、

Cl- 离子氧化，在常用氧化剂Fe2(SO4)3和KMnO4中应选哪一种？

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