北师大考研无机化学复习题第六章

氧化还原反应与电化学一、教学基本要求1.理解氧化还原反应的基本概念；2. 掌握氧化还原方程式的两种配平方法；3.掌握电极电势和标准电极电势的概念；4.熟悉能斯特公式、影响电极电势的因素及其应用；5.了解电势数据的两种图示法及其应用；6.了解几种实用电池和电解概念。

二、要点1．氧化值（氧化数）是人为规定给单质和化合状态原子确定的电荷数。

2．氧化和还原氧化值增加的过程叫氧化；而氧化值降低的过程叫还原。

3．氧化型和还原型在氧化还原电对中，氧化数高的物质叫氧化型物质，氧化数低的物质叫还原型物质。

4．氧化剂和还原剂提供电子的物质叫还原剂，得到电子的物质叫氧化剂。

5．氧化值法是配平氧化还原方程式的一种方法，其基本原则是确保反应过程中氧化值上升的总值等于下降的总值。

6．离子–电子法又一种配平氧化还原方程式的方法，是将氧化还原反应式改写为代表氧化和还原的两个半反应式，先将半反应式配平，再将半反应式加合起来，消去其中的电子而完成。

7．半反应氧化还原反应中氧化或还原的任一过程称之为半反应。

8．歧化反应由同一元素反应生成高氧化态和低氧化态的过程叫歧化反应，其逆过程为反歧化反应。

9．自氧化还原反应氧化数的升高和降低都发生在同一个化合物中的氧化还原反应。

10．埃灵罕姆图对一个具体反应而言，若将一定温度区间内反应的焓变近似的看作常数，则θ∆对G 温度T作图叫埃灵罕姆图，利用这种图形可方便地讨论高温下的某些氧化还原过程。

11．金属氧化物的热还原在一定温度下，用还原剂将金属氧化物还原成金属的反应称金属氧化物的热还原。

在埃灵罕姆图中反映为只要θ∆(M’, M’O x)线段的上方，∆(M, MO x)的线段处于θGG金属M’就可还原金属M的氧化物。

12．化学电池将化学能转变为电能的装置，又叫原电池。

13．半电池和电势从电池的角度对半反应的实质反映是半电池，体现半反应的装置称之为电势。

14． 电极电势电极与它所浸入的溶液或电解质之间的电压。

通常使用的电极电势，是相对于一种标准电极而言的，是以氢气的标准电极电势为零的相对值。

15． 标准电极和标准电极电势符合所有的气体的分压均为1×105 Pa ，溶液中所有物质的活度均为1mol ·kg -1及所有的纯液体或固体均为1×105 Pa 条件下最稳定或最常见的形态这三个条件的电极是标准电极。

标准电极电势是表示在标准条件下，某电极的电极电势。

所谓标准条件是指以氢标准电极的电极电势θϕ2/H H += 0；电对的[氧化型]/[还原型]=1或[M n+] = 1mol ·dm -3；T = K 。

16． 盐桥常用于原电池实验，是沟通两个半电池，消除液接电势，保持其电荷平衡，使反应顺利进行的一种装置。

常用饱和的氯化钾溶液与琼脂装入U 形管中制成，因盐桥中的物质呈胶冻状，可使溶液不致流出，而离子可通过盐桥进行定向流动，故可维持两个半电池中的溶液为电中性。

17． 标准氢电极将镀有铂黑的铂片置于氢离子活度为 mol ·kg -1的硫酸溶液中，不断通入压力为1×105 Pa 的纯氢气，使铂黑吸附氢气达到饱和，形成的氢电极叫标准氢电极，产生在标准氢电极和硫酸溶液之间的电势叫做氢的标准电极电势，将它作为电极电势的相对标准，令其为 v 。

18． 甘汞电极属金属 – 金属难溶盐类电极，其组成是在金属汞的表面覆盖一层氧化亚汞，然后注入氯化钾溶液。

它常在实验室中代替标准氢电极作为参比电极。

19． 能斯特方程表达非标准态电池电动势与标准态条件下的电池电动势之间关系的式子叫能斯特方程，其数学表达式为 Q nF RT E E lg 303.2θ-= 20． 拉蒂麦尔图将同一元素不同氧化态物种的标准电极电势按氧化值降低的方向自左至右顺序排列的电势数据的图形表达。

21． 弗洛斯特图用电对X (n) / X (0) 的θn E (Ox / Red) 对氧化值n 作图得弗洛斯特图。

22． 超电势电极上有电流通过时的电极电势与热力学平衡电极电势的差值。

23． 熔盐电解在熔化状态下，将盐电解制备单质的一种方法。

24． 氧化还原机理氧化还原的电子转移是经外层电子转移或经内层电子转移实现的。

氧化值发生变化的原子周围的配位层大体不变是外层电子转移的特征，而内层电子转移的特征却是氧化值发生变化的原子周围的配位层发生了变化。

三、学生自测练习题1．是非题（判断下列各项叙述是否正确，对的在括号中填“√”，错的填“×”）将碱性溶液中进行的Br 2→BrO 3-半反应，配平后得Br 2 + 6H 2O – 10e - →2BrO 3- + 12H+半反应。

（ ）反应Fe 3+ + Cu →Fe 2+ + Cu 2+ 已配平。

（ ）由于E θ（Cu +/Cu ）= + , E θ（I 2/ I -）= + , 故Cu + 和I 2不能发生氧化还原反应。

（ ）氢的电极电势是零。

（ ）计算在非标准状态下进行氧化还原反应的平衡常数，必须先算出非标准电动势。

（ ）溶液的浓度能影响电极电势，若增加反应I 2 + 2e - →2I - 中有关的离子浓度，则电极电势增加。

（ ）FeCl 3 ，KMnO 4和H 2O 2是常见的氧化剂，当溶液中[H +]增大时，它们的氧化能力都增加。

（ ）纯水是电的不良导体，主要是因为它含有少量离子。

（ ）燃烧电池是一次电池。

（ ）含铬电池的Cr(NO 3)3溶液借助盐桥与含有铜电极的Cu(NO 3)2溶液相连，这一电池的符号是：Cr(s)|Cr(NO 3)3(aq)||Cu(NO 3)2(aq)|Cu(s).（ ）2．选择题(选择正确答案的题号填入)下列物质中，硫具有最高氧化数的是： （ ）a S 2-b S 2O 32-c SCl 4d H 2SO 4已知E θ（Cl 2/Cl -）= +，在下列电极反应中标准电极电势为+的电极反应是： （ ）a Cl 2 +2e - = 2Cl -b 2Cl - - 2e - =Cl 2 c21Cl 2 +e - = Cl - d 都是下列都是常见的氧化剂，其中氧化能力与溶液pH 值的大小无关的是 （ ）a K 2Cr 2O 7b PbO 2c O 2d FeCl 3下列电极反应中，有关离子浓度减小时，电极电势增大的是： （ ）a Sn 4+ + 2e - = Sn 2+b Cl 2 + 2e - = 2Cl -c Fe - 2e - = Fe2+ d 2H + + 2e - = H 2已知E θ（Fe 3+/ Fe 2+）= + , E θ（Cl 2/Cl -）= +, 正确的原电池符号是：（ ）a Fe 2+ | Fe 3+ || Cl -| Cl 2 | Ptb Pt | Fe 2+ , Fe 3+ || Cl - | Cl 2c Pt | Fe 2+ , Fe 3+ || Cl - | Ptd Pt | Fe 2+ , Fe 3+ || Cl 2 |Cl - | Pt为防止配制的SnCl 2溶液中Sn 2+ 被完全氧化，最好的方法是： （ ）a. 加入Sn 粒b. 加Fe 屑c. 通入H 2d. 均可根据标准电势判断在酸性溶液中，下列离子浓度为1mol ·dm -3时不能与Ag +共存的是：（ ）a. Mn 2+b. Fe 2+c. Sn 2+d. Pb 2+借助盐桥把·dm -3AgNO 3溶液中的 Ag 丝与含有Cu 丝的·dm -3的Cu(NO 3)2溶液相连组成电池，其电动势为： （ ）a.b.c.d.以反应Zn(s) + Ni 2+ → Zn 2++ Ni (s) 为基础构成一电化学电池.若测的电池的电动势为 V ，且Ni 2+的浓度为 mol ·dm -3，则Zn 2+的浓度为多少？（ ）a.b.c.d.反应Zn (s) + 2H + → Zn 2++ H 2 (g)的平衡常数是多少？ （ ）a. 2×10-33b. 1×10-13c. 7×10-12d. 5×10 263. 填空题为了不引入杂质，将FeCl 2氧化为FeCl 3，可以用 ， 或做氧化剂，而将Fe 3+ 还原为Fe 2+ 则可以用 做还原剂。

反应2Fe 3+ 2++ Cu 2+(aq) 与 Fe (s) + Cu 2+ (aq) 2+(aq)+ Cu (s) 均正向自发进行，在上述反应中所有氧化剂中最强的是 ，还原剂中最强的是 。

电对Ag Ag +,--Br BrO 3,O O 22,23Fe(OH)Fe(OH)的E 值随溶液pH 值变化的是当电解熔融KF 时，阳极和阴极发生的反应分别为和 。

含银电极的AgNO 3溶液通过盐桥与会有锌电极的Zn(NO 3)2溶液相连.这一电池的符号是 。

已知E θ(Cu 2+/Cu)= , K θCu(OH)sp,2= ×10-20, 则E θ(Cu(OH)2/Cu) = V ．常用的两种甘汞电极分别是（1） , (2) , 其电极反应为 ,常温下两种甘汞电极的电极电势大小顺序为 。

已知反应（1）Cl 2(g) + 2Br –2 (l) + 2Cl - (aq), E θ(1) （2）21Cl 2(g) + Br –21Br 2 (l) + Cl - (aq), E θ(2) 则Z (1) / Z (2) = , E θ(1)/ E θ(2)= , ∆r G θ(1)/∆r G θ(2) = ,lg K θ(1)/ lg K θ(2) = 。

4. 计算题4.1 根据下列元素电位图，判断哪些离子能发生歧化反应？并计算歧化反应在25℃的平衡常数。

Cu 2+ + Cu + + Cu4.2 已知E θ (H +/H 2) = V, 计算pH = 7溶液中氧的电极电位值。

并判断Sn 在pH = 0和pH = 7的溶液中，将发生何现象？自测练习题答案1. 是非题（×） (×) (×) (×) (×)(×) (×) (√) （×） （√）2. 选择题（d ） （d ） (d) (b) (d)(a) (c) (b) (d) (d)3. 填空题H 2O 2, O 2, Cl 2, FeFe 3+, Fe --Br BrO 32F - → F 2 + 2e - , K + +e -→ KZn(s)|Zn(NO 3)2(aq)||AgNO 3(aq)|Ag(s)-标准甘汞电极, 饱和甘汞电极, Hg 2Cl 2 + 2e - = 2Hg + 2Cl –, E θ(1) > E θ(2) 2 ,1 ,2 ,24. 计算题4.1从电位图数据可知，Eθ右> Eθ左的有Cu+ 和Au+, 它们能发生歧化反应.2 Cu+ = Cu + Cu2+lg K≈nεθ/ = / =K = × 1063Au+ = 2 Au+ + Au3+lg K≈2 × =K = × 1013解： pH = 7时, E H+/H2 = lg10-7 = , 而Eθ (Sn2+/Sn) = , 故Sn 在pH = 0 的溶液中不发生变化，而Sn在pH = 7的溶液中被氧化成Sn2+.四、课后习题及答案1 用氧化值法配平下列反应方程式：（1）SiO2(s) + Al(s)—→Si(s) + Al2O3(s)；（2）I2(s) + H2S(aq)—→I-(aq) + S(s) + H3O+(aq)；（3）H2O2(aq) + I-(aq) + H3O+(aq)—→I2(s) + H2O(l)；（4）H2S(g) + O2(g)—→SO2(g) + H2O(g)；（5）NH3(g) + O2(g)—→NO2(g) + H2O(g)；（6）SO2(g) + H2S(g)—→S8(s) + H2O(g)；（7）HNO3(aq) + Cu(s)—→Cu(NO3)2(aq) + NO(g ) + H2O(l)；（8）Ca3(PO4)2(s) + C(s) + SiO2(s)—→CaSiO3(l) + P4(g) + CO(g)；（9）KClO3(s)—→KClO4(s) + KCl(s)（提示：歧化反应可方便地从反方向进行配平）。