工科化学与实验(金继红)第5章-习题及思考题答案

思考题

1.氧化还原反应的特征是什么？什么是氧化剂和还原剂？什么是氧化反应和还

原反应？

氧化还原反应的特征是有电子的转移或偏移。在氧化还原的过程中，得电子的物质为氧化剂，失电子的物质为还原剂。氧化数升高的过程称为氧化，氧化数降低的过程称为还原。

2.如何用离子-电子法配平氧化还原方程式？

配平原则：（1）反应过程中氧化剂所夺得的电子数必须等于还原剂失去的电子数。（2）反应前后各元素的原子总数相等。

配平步骤：将反应式改写成两个半反应式，先将两个半反应式配平，然后将这些反应加合起来，消去电子而完成。

3.什么是氧化还原电对？

同一元素原子的氧化型物质及对应的还原型物质称为氧化还原电对。

氧化还原电对通常写成: 氧化型/还原型(Ox/Red),如: Cu2+/Cu;Zn2+/Zn

4.如何用图式表示原电池？

为简单起见，通常用符号表示原电池。图式中“∣”表示相界面；“‖”表示盐桥；（—）和（+）分别表示原电池的负极和正极。一般进行氧化反应的负极写在左边，进行还原反应的正极写在右边。要注明电池反应的温度和压力，如不写明，一般是指在298.15K和标准压力下。对气体要注明压力，对溶液要注明浓度，当溶液浓度为1mol/L时可以不写。

当电极无金属导体时，需要增加只起导电作用而不参加反应的惰性电极Pt 或C；若参加电极反应的物质中有纯气体，液体或固体时，则应写在惰性导体的一边。

5. 原电池的两个电极符号是如何规定的？如何计算电池的电动势？

（—）和（+）分别表示原电池的负极和正极。

电池电动势 E = E + - E -

E +和 E - 分别代表正，负极的电极电势。

6. 电对的电极电势值是否与电极反应式的写法有关？

电对的电极电势值是强度性质,与电极反应式的写法无关。

7. 原电池的电动势与离子浓度的关系是什么？从能斯特方程中可反映出影响电极电势的因素有哪些？

原电池的电动势与正极和负极的电极电势有关，等于两者之差。

而电极电势与离子浓度之间的关系，可由能斯特方程表达。

(/Re )(/Re )[(Re )/]ln [()/]h Ox d Ox d g RT c d c E E zF c Ox c θθ

θ=- 从能斯特方程可以看到影响电极电势的因素有温度，转移电子数，还原态物质和氧化态物质的浓度，以及电极反应式中氧化态物质的化学计量数g ，以及还原态物质的计量数h

8. 判断氧化还原反应方向的原则是什么？试举例说明。

判断氧化还原反应进行的方向，只要氧化剂电对的电极电势大于还原剂电对的电极电势E +> E - , 即电动势E>0时，该氧化还原反应可自发进行。

9. ln RT E K nF

θθ=

，E θ是不是电池反应达到平衡时的电动势？ 不是

10. 电极电势的应用有哪些？举例说明。

电极电势的应用有：1）判断氧化剂和还原剂的强弱。2）判断氧化还原反应进行的方向。3）判断氧化还原反应进行的程度。4）计算原电池的电动势等。

11. 什么是元素电势图？有何主要用途？

大多数非金属元素和过渡元素可以存在几种氧化态，各氧化态之间都有相应的标 准电极电势。拉特默建议把同一元素不同氧化数的物质所对应电对的标准电极电

势，从左到右按氧化数由高到低排列起来，每两者之间用一条短线连接，并将相应电对的标准电极电势写在短线上。这种表明元素各氧化数物质之间标准电极电势关系的图，称为元素的标准电极电势图，简称元素电势图。

元素电势图用途如下：

（1）计算不同氧化数物质构成电对得标准电极电势

（2）判断歧化反应能否进行

12. 原电池和电解池各有何特点？举例说明（从电极名称、电极反应、电子流方

向等方面进行比较）。

原电池是将化学能转化成电能的装置，其中进行的是氧化还原反应。其中电子流出的电极为负极，电子流入的电极是正极。负极发生的是氧化反应，正极发生的是还原反应。

电解是在外电源的作用下被迫发生氧化还原的过程，实现电解过程的装置称为电解池。在电解池中，与直流电源正极相连的电极是阳极，与直流电源负极相连的电极是阴极。阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。由于阳极带正电，阴极带负电，电解液中正离子移向阴极，负离子移向阳极。

13. 什么叫分解电压？为什么实际分解电压高于理论分解电压？

使电解质溶液继续不断地电解所需施加的最低外加电压，叫做分解电压。

除了内阻所引起的电压降外，超出理论分解电压主要是由于电极反应是不可逆的产生了所谓“极化”作用引起的。

14. 金属电化学腐蚀的特点是什么？为什么粗锌（含杂质主要是Cu、Fe等）比

纯锌容易在硫酸中溶解？为什么在水面附近的金属比在水中的金属更容易腐蚀？

金属表面与介质如潮湿空气，电解质溶液等接触因发生电化学作用而引起的腐蚀，称为电化学腐蚀。其特点是有电极反应发生，存在电流。

粗锌能和杂质构成许多微小的原电池，进而发生电极反应加快锌的溶解。

在水面附近潮湿的空气里,金属的表面吸附了一层薄薄的水膜,这层水膜里含有少

量的氢离子与氢氧根离子,还溶解了氧气等气体,结果在金属表面形成了一层电解质溶液,它跟金属里的杂质恰好形成无数微小的原电池。进而发生电极反应加快金属的腐蚀。

15. 金属防腐的方法有哪些？

1）正确选用金属材料，合理设计金属结构。

2）非金属涂层

3）金属镀层

4）保护器保护

5）阴极电保护

6）缓蚀剂保护

7）氧化膜

16. 化学电源主要有哪几类？

主要有1）一次电池，如常用的锰锌电池。2）二次电池，如铅蓄电池。3）燃料电池。